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1、*水电站工程水电站工程支洞洞室开挖爆破设计支洞洞室开挖爆破设计编制：校核：审批：中国水利水电*水电站工程项目部二*年*月1一一 编制说明编制说明1.1 编制依据编制依据（1）中华人民共和国安全生产法 中华人民共和国主席令第 70 号 ；（2）*设计施工图；（3）爆破安全规程GB6722；（4）中华人民共各国消防法 （中华人民共和国主席第 83 号） ；（5）中华人民共和国民爆物品管理条例 。1.2 编制目的编制目的规范*水电站支洞洞身开挖的爆破施工，使隧道工程符合质量要求的同时，也符合环境保护、职业健康安全的相关要求。1.3 适用范围适用范围适用于*水电站支洞洞身开挖爆破施工。二二 工程概况工
2、程概况2.1 枢纽工程概况枢纽工程概况*水电站为引水式水电站，是以发电为主的水电枢纽工程，在梯级布置方案上，*水电站接*水电站尾水发电，*接*水电站尾水发电，电站安装 4 台混流式水轮发电机组，总装机约为 248MW，额定水头 250.0m。*水电站枢纽总平面布置主要建筑物为引水系统、电站厂房、开关站等。引水系统主要包括节制进水闸、引水渠、溢流侧堰、进水口前挡墙及冲砂闸、进水口、钢筋砼埋涵、发电引水隧洞和调压井等。发电引水隧洞主要由引水隧洞进口闸室段、箱涵埋管段、上平段引水隧洞、调压井、竖井段、下平洞段（含钢衬段）等部分组成，全长 19281.37m（包括穿越*左岸滩地埋涵 2296.0m）
3、，隧洞断面型式为圆形，内径 7.05.8m。2.3 地质情况地质情况（1）洞室地质情况有压引水隧洞沿线出露地层主要为第四系、第三系、白垩系及元古界，隧洞沿线微风化新鲜岩体内岩体较完整，结构面一般处于闭合状态，主要结构2面岩层倾角多为 5565，岩性以砂岩、粉砂质泥岩、石英片岩、千枚岩为主，根据室内对弱风化岩石的物理力学试验，其砂岩、粉砂质泥岩单轴饱和抗压强度 13.6147.9Mpa，石英片岩单轴饱和抗压强度 28.55 Mpa，为较软岩中硬岩。有压引水隧洞位于*背斜东北翼，为一单斜构造，隧洞呈 NWSE 向穿过山体，北北东及北东东向两组扭性断裂较发育。据平面地质测绘及调查发现有 10 条断层
4、穿过有压引水隧洞，其中 F1 断层规模较大，其破碎带宽度在2030m 之间，属逆冲性质，根据隧洞沿线节理裂隙调查，其节理发育主要有3 组。（2）隧洞围岩特性围岩特性：K0=58Mpa/cm ，=3.54.0；围岩特性：K0=45Mpa/cm ，=2.53.0；围岩特性：K0=12Mpa/cm ，=0.81.0；（3）洞室内水位情况有压引水隧洞区内地下水类型，主要有基岩裂隙水和第四系松散层中的孔隙水。基岩裂隙水主要赋存于第三系、白垩系、元古界的砂岩、粉砂质泥岩、千枚岩及石英片岩岩体的裂隙中，受断层和节理控制，深部岩体一般为不透水层。孔隙水主要赋存于第四系松散堆积物中，一般为孔隙潜水，不具承压性。
5、主要接受大气降水补给，动态随时季节性变化较大。有压引水隧洞均位于地下水位以下。根据有压引水隧洞进、出口及中部冲沟段勘探平硐对围岩的揭露情况，岩体均处于干燥状态。三三 总体爆破方案设计总体爆破方案设计3.1 爆破特点及要求爆破特点及要求（1）本标段各支洞隧道地质大部分为风化的泥质砂岩，整体性好，但存在地层差异（主要为地质原因造成地层缺失、风化差异等） ，根据掌子面围岩揭示及地质素描，需灵活调整药量及开挖方法。（2）本标段支洞隧洞大部分为特浅埋隧洞，要求对爆破方法选择合理，最大限度减小爆破振动，减小对围岩的扰动深度，保持围岩的自身稳定性。炮眼利用率在 90%以上；光面爆破炮眼残痕率在 65%以上；
6、平均线性超挖不大于315cm，最大不超过 20cm，相邻两循环炮眼台阶不大于 10cm，局部欠挖小于0.1m2；最大欠挖小于 5cm。3.2 开挖工法选择开挖工法选择隧洞施工方法应根据施工条件、围岩类别、埋置深度、断面大小以及环境条件等，并考虑安全、经济、工期等要求选择。选择施工方法时，应以安全为前提，综合考虑上述条件。当隧洞施工对周围环境产生不利影响时，应把环境条件作为选择施工方法的重要因素。同时应考虑围岩变化时施工方法的适应性及其变更的可能性，以免造成工程失误和增加不必要的投资。隧道施工方法有很多，根据本工程支洞施工条件、围岩类别、埋置深度、断面大小以及环境条件等特点，拟对隧洞、类围岩采用
7、全断面法开挖，楔形掏心爆破，周边光面爆破的开挖方法。全断面法控制重点是：常规布孔，孔内按常规布设微差毫秒雷管，孔外采用毫秒导爆管雷管串联技术，此法可以大大减小爆破振动。3.3 钻爆设计原则钻爆设计原则根据工程实际、工程要求、地质地形条件，确定设计原则为：（1）确保现场施工人员的安全。要严格按照爆破安全规程GB6722-2003 进行设计和施工，要有具体的安全施工措施。（2）严格控制掏槽爆破、光面爆破、预裂爆破的单段齐爆药量，尽可能多的创造爆破临空面，尽可能减小爆破振动对围岩的扰动深度。（3）根据隧洞所处围岩类型的特点，采用全断面法开挖，对软弱岩层采用缩短进尺距离，及时支护等手段，保证顶板安全。
8、（4）对设计确定的钻爆参数进行现场爆破试验，以取得合理的爆破参数。爆破参数应根据地质地形条件及相应的爆破效果，适时调整、动态管理。考虑以上设计原则，该工程应按总体施工组织分期实施。不同阶段对应不同的工作内容和施工方法。本设计主要针对适合采用钻爆法施工的、级围岩地段进行爆破设计。综合工程特点：级围岩循环进尺为 2.7m，级围岩循环进尺为 1.5m，级围岩循环进尺为 1.0m。具体根据实际爆破效果进行调整。3.4 爆破方式选择爆破方式选择4根据本工程隧洞特点，对洞室开挖采用光面爆破开挖。光面爆破的特点：（1）岩体能按照设计轮廓线爆破，壁面平整规则，围岩较完成，能明显地保留半面炮孔痕迹。（2）避免了
9、因爆破导致围岩局部坍塌，施工安全，从而及加快施工进度。（3）与锚喷支护喷配套应用，可改善不良地质段的围岩稳定性，如果做永久支护，则可节省工程造价，提高工程质量，加快工程进度。3.5 施工工艺流程施工工艺流程隧洞采用钻孔爆破开挖方式，首先进行上部开挖，然后，进行中下部开挖。各导流洞上部开挖按不同围岩采取不同的工艺流程，其施工工艺流程见框图。开挖施工工艺流程图开挖准备超前支护测量放线钻 孔装药爆破通风散烟、洒水除尘 安全撬挖、平渣临 时 支 护出渣、扒底永久支护延伸风水电管路，进入下一个工作循环53.6 爆破设计爆破设计采用理论计算、工程类比与现场试爆相结合的方法确定爆破参数。根据各部位炮眼所承担
10、的任务不同，爆破作用指数也不相同。具体为：掏槽眼采用加强抛掷爆破，辅助眼、崩落眼、底板眼采用松动爆破，内圈眼采用弱松动爆破。另外，周边眼采用光面爆破，爆破网路采用孔内外微差达到弱振动控制爆破的目的。炮眼深度与循环进尺：炮眼深度是指炮眼眼底至开挖面的垂直距离。炮眼深度一般根据围岩的稳定性、凿岩机的钻凿能力和掘进循环安排。根据现场考察和以往工程经验，取循环进尺为 2.7m，炮眼深度 3m。炮眼直径：本设计选用手持式风动凿岩机，炮眼直径取 d=42mm。炮眼布置：（4）内圈眼内圈眼的间距 a、排距 b 应大于或等于周边眼的最小抵抗线 W，而且 a、b的取值与炮眼的单孔装药量有关。（5）崩落眼崩落眼采
11、用松动爆破装药结构。3.6.1 爆破参数的确定爆破参数的确定本工程采用 YT28 手风钻进行造孔，设计造孔直径为 42mm，爆破采用的炸药为乳化炸药（标准型） ，炸药直径 32mm。类围岩炮孔造孔深度为 3m，计划进尺 2.7m；、类围岩炮孔造孔深度 1.8m，计划进尺 1.5m；类围岩炮孔造孔深度 1.3m，计划进尺 1m。（1）确定不偶合系数不偶合系数 D= dk / d1式中：dk 为炮眼直径，单位 mmd1 为炸药直径，单位 mm求得 D=42/321.31，不偶合系数一般为 13。（2）确定周边眼间距、最小抵抗线和炮孔密集系数 理论和实践证明光面爆破炮眼间距与最小抵抗线之比取 0.8
12、 为好，但是6应当根据围岩的具体形式进行调整。隧洞开挖光爆孔即周边孔的最小抵抗线可按照经验公式计算：W=KD式中：D炮眼直径，cmW最小抵抗线，cmK系数，一般取 1522。岩石坚硬完成，跨度小，取小值；岩石松散破碎跨度大，取大值。 炮孔密集系数周边眼的炮眼密集系数 m 与最小抵抗线 W 之间的关系为 m=E/W。一般EW，结合节理发育状况，爆破后不易形成大块的特点，m=0.8。根据模型试验和生产实践表明，一般情况下，m 取 0.81.0 较为适宜。M 值是一个相对参数，它随炮孔间距和最小抵抗线的大小而变化，兵根据围岩性质、地质构造和开挖条件不同而适当调整。 根据经验及地质条件拟定洞室在不同围
13、岩条件下的周边孔距离和最小抵抗线，具体如下：类围岩：最小抵抗线 W=KD=1542=63cm，取 60cm。周边孔间距 E=Wm=600.8=48cm，取 50cm；类围岩：最小抵抗线 W=KD=1742=71.4cm，取 70cm。周边孔间距 E=Wm=700.6=42cm，取 42cm；类围岩：最小抵抗线 W=KD=1842=75.6cm，取 75cm。周边孔间距 E=Wm=750.5=37.5cm，取 35cm；周边眼采用导爆索将药卷串联间隔装药结构，使炮孔内炸药爆炸围岩受力均匀，可以减小对围岩的扰动深度。（2）辅助眼辅助眼用于扩大掏槽，布置在掏槽眼两侧，采用松动爆破装药。（4）掏槽孔掏
14、槽孔选择形式：垂直楔形掏槽。掏槽眼爆破时在围岩中形成空腔，为后续炮孔爆破创造良好的临空面，一般为加强抛掷爆破。7支洞开挖面积主要有三种形式：7.56.5 和 56.5 和 6.56.5 城门洞型。7.56.5 城门洞型面积为 44.04m2；56.5 城门洞型面积为 30.4m2；6.56.5 城门洞型面积为 38.02m2；楔形掏槽炮眼的对数，根据围岩类别而定，一般类围岩，掏槽眼 2 对，类围岩，掏槽眼 23 对，类围岩，掏槽眼 3 对。掏槽炮眼一般比其他炮孔深 20cm。本工程中 =0.84.0每对炮眼的距离根据设计槽眼深度按照下式计算： 眼口距离=2掏槽深度炮眼倾斜坡度+眼底距离式中：对
15、于类围岩，计划掏槽炮眼深度为 3.31m。炮眼倾角 75，每对炮眼间距 70cm，眼底间距 30cm，求得眼口距离为 2.0m；对于类围岩，计划掏槽炮眼深度为 2.03m。炮眼倾角 80，每对炮眼间距 80cm，眼底间距 35cm，求得眼口距离为 1.1m；对于类围岩，计划掏槽炮眼深度为 1.52m。炮眼倾角 80，每对炮眼间距 90cm，眼底间距为 40cm，求得眼口距离为 0.9m；本工程中，断面 1 炮眼均采用 3 对，断面 2 炮眼均采用 6 对，断面 3 炮眼均采用 6 对。3.6.2 爆破药量的确定爆破药量的确定爆破炸药为乳化炸药（标准型） ，炸药直径 32mm，长度 32cm，单
16、重300g。3.6.2.1 炮眼数量的确定（1）单耗 q 的确定8根据经验单耗 q 范围在 0.781.2kg/m3之间，先拟定 q=1.10kg/m3，算出炮孔数量后，再反推算实际 q 值。（2）通过确定单耗 q，确定每一循环的装药量 Q。每一循环的装药量 Q 可按下式计算：Q=qsL式中：Q每一循环的炸药量，kg；L平均炮孔深度，m；s断面面积，m2。其中施工支洞主要断面形式有两种，断面 1 为 30.4m2，断面 2 为44.04m2，断面 3 为 38.02m2；平均炮孔深度 L 根据围岩类别及进尺确定，类围岩 L=3m，类围岩 L=1.8m，类围岩 L=1.3m。不同断面及不同围岩条件下每一循环炸药量用量表 表 3.6-1洞室截面面积S（m2）围岩类别
