分离式隧道V级围岩爆破方案.doc

中铁隧道集团有限公司 份号： 宜州至河池高速公路土建工程5 合同段 分离式隧道 V 级围岩 爆破设计方案 编号：SYC/SZ/ 受控章： 版号： 受控号： 拟制： 日期： 年 月 日 校对： 日期： 年 月 日 初审： 日期： 年 月 日 审核： 日期： 年 月 日 批准： 日期： 年 月 日 生效日期：生效日期： 年年 月月 日日 公司电话：023-86859872 项目经理部电话：13667788932 一、工程概况 火把峒隧道为分离式隧道，左线（ZK45+312ZK45+950）长为 638m， 右线（K45+315K46+050）长为 735m。进口洞门为喇叭式，出口洞门为端 墙式。隧道净宽为 12.88m,净高为 10.14m。隧道洞口以及洞身均无深大活动 断裂通过，也无滑坡、崩塌等不良地质现象。隧道进口位于山体斜坡上，基 岩被地表第四系残坡积粘土覆盖。进洞口处出露基岩为白云质灰岩，地层产 状 195·40·，中厚层状构造，岩石风化强烈，节理裂隙发育，岩体破碎较 破碎。隧道出口位于山体斜坡上，地表被地表第四系残坡积碎石和亚粘土覆 盖，结构松散。隧址区沟谷内平时无地表水，近在大气降雨季节，沟谷内有 地表水径流，地表水量受大气降雨量大小影响较大。隧址区地下水分为基岩 裂隙水、岩溶水。 加底峒隧道为分离式隧道，左线（ZK46+650ZK47+553）长为 903m， 右线（K46+635K47+548）长为 913m。进、出口洞门均为喇叭式。隧道净宽 为 12.88m,净高为 10.14m。隧道洞口以及洞身均无深大活动断裂通过，也无 滑坡、崩塌等不良地质现象。隧道进口段山坡坡度较缓，基岩被地表第四系 残坡积粘土覆盖。进洞口处出露基岩为白云质灰岩，地层产状 210·48·，中 厚层状构造，岩石风化强烈，节理裂隙发育，岩体破碎较破碎。隧道出口 位于山体斜坡上，出口段地形坡度较缓，基岩被地表第四系残坡积粘土覆盖， 出洞口处出露基岩为白云质灰岩，地层产状 175·42·，中厚层状构造，岩石 风化强烈，节理裂隙发育，岩体破碎较破碎。隧址区沟谷内平时无地表水， 近在大气降雨季节，沟谷内有地表水径流，地表水量受大气降雨量大小影响 较大。隧址区地下水分为基岩裂隙水、岩溶水。 二、施工方案的确定 鉴于本工程各隧道进出口附近均有当地居民居住，通过对围岩爆破效 果、地质状况、变形监测、围岩压力及稳定性的分析，决定采用微震动控制 爆破技术，超前导管支护、浅眼循环，同时挂钢筋网锚喷、钢拱架支护紧跟 的施工方案。 三、设计原则 （1）采用微差减振预裂爆破。 （2）以地面建筑物基础底部（或地面）至爆源中心距离 R 为安全控制半 径，借助于经验公式：Qm=R³（Vkp/K）3/，并以设计质点振动波速度限值 Vmax=3cm/s 作为控制标准，进行反算各部分所允许的单段用药量，并进行试 爆试验，取得合理的爆破参数。 （3）采用分部开挖，以创造多临空面条件，每部分又分多段位起爆，控 制爆破规模和循环进尺，以达到控制质点振动速度的目的。 （4）炮眼按浅密原则布置，控制单眼装药量，使有限的装药量均匀地分 布在被爆破体中，采用非电毫秒不对称起爆网路降低隧道爆破的地震动的 强度。 （5）上部掏槽眼位尽量布置在开挖部位的底部，以加大掏槽部位爆源至 地面建筑物基础底部（或地面）的距离，减小掏槽爆破对周围建筑物的震动 影响。 （6）拱部开挖断面周边眼间均设密排减震空眼，以作为减振和预裂爆破 导向眼。 （7）下部除光爆层部分的爆破以松动爆破为主，控制爆破飞石对和初期 支护的破坏，同时降低爆破振动对核心岩石的破坏和临时支撑的破坏，保证 上部支撑基础的稳定。 （8）地面、洞内均配合爆破振动监测，及时调整爆破参数，满足施工环 境需要。 三、减小爆破振三、减小爆破振动强动强度的方法度的方法 通过对多座隧道进行的爆破振动观测表明：预裂爆破与普通爆破法相 比可以收到保护围岩、减小爆破振动的效果，质点振速可大大减小。此外， 采用低爆速炸药、开挖面增打减振孔、采用预裂爆破、非电毫秒不对称起爆 网络技术等综合减振措施，以减轻爆破振动。 四、四、预预裂爆破确保施工安全的方法裂爆破确保施工安全的方法 预裂爆破是先引爆周边眼，产生一条裂隙，随后引爆掏槽眼、掘进眼、 辅助眼时产生的振动被减弱传至地面和地面建筑物，对围岩产生的扰动小， 增加隧道施工安全系数。 下部的开挖是在上部爆破开挖后及初期支护施工完毕的前提下施工的， 上部初期支护的钢拱架拱脚是支撑在下部开挖面岩石的顶面，若下部全部 爆破施工，势必将造成上部钢拱架拱脚同时悬空，且振动较大，对整个隧道 施工安全构成威胁。施工中下部先行一侧采用先预裂爆破、后松动爆破、不 对称开挖的开挖方法施工，后行一侧采用预裂爆破的开挖方法施工；下部先 行一侧中槽部分采用大段别雷管，以便消除与周边眼雷管段别之间的微差， 后行一侧在先行一侧初期支护完成后进行开挖爆破作业，这样不仅可以降 低爆破震动强度，避免上部钢拱架底部同时悬空，下部的钢拱架能及时接上， 及时喷射混凝土封闭岩面和钢拱架，整个支护体系及时封闭。确保开挖稳定， 有利于控制隧道超欠挖。 五、五、钻钻爆参数的爆参数的选择选择 爆破参数的确定采用理论计算方法、工程类比法与现场试爆相结合，在 保证爆破振动速度符合安全规定的前提下，提高隧道开挖成型质量和施工 进度。 （1）炮眼深度 L 爆破设计的炮眼深度主要受爆破地震动强度控制，设计炮眼深度根据 爆破部位不同和控制标准经计算后确定。 （2）炮眼数目 N 单位面积钻眼数为 1.5 个（未包括周边眼）。 （3）炮眼布置 a 周边炮眼 采用经验公式和工程类比法确定：间距：E=（812）d（d 为炮眼直径）， 抵抗线：W=（1.01.5）E，装药集中度：q=0.1O.15kg/m。 b 掏槽眼 爆破施工的关键是减小爆破振动速度，保证开挖面与周围建筑物之间 岩柱的稳定。在对隧道爆破的质点振动速度观测中发现，一般掏槽爆破在整 个断面爆破中往往产生最大的地震动强度；掏槽爆破只有一个临空面，需用 最大的装药密度来破碎和抛掷这部分岩石，为随后爆破的炮眼提供第二临 空面。如果对掏槽区多加注意，能在最初就提供第二临空面，便可显著地降 低掏槽爆破的地震动强度。因此，从掏槽效果及减小地震动强度等方面的综 合考虑，采用空眼双层复式楔形混合掏槽。 掏槽孔比辅助孔、周边孔深 20 cm，本设计掏槽采用二排每排 3 个深 200cm 的掏槽孔楔形掏槽，两排掏槽孔间距为 100cm，排内孔距为 50cm， 打掏槽孔时中间两孔水平内插打入，内插角 75°。上面两孔斜向下向内施作， 下面两孔斜向上向内施作，掏槽孔爆破后进行二次扩槽，每次起爆四个扩槽 孔，减少掏槽孔单段起爆药量，达到减震效果。 c 掘进炮眼 炮眼深度 L：为降低爆破地震动强度，循环进尺根据开挖部位不同来确 定，掘进炮眼深度取 L 根据循环进尺来确定。 确定抵抗线 W：抵抗线通常均小于炮眼深度，否则各个炮眼将成为各自 独立的漏斗爆破，达不到理想的爆破效果。当炮眼直径在 3542mm 的范围 内时，抵抗线 W 与炮眼深度有如下关系式： W=（1525）d，或 W=（0.30.6）L 在坚硬难爆的岩体中，或炮眼较深时，应取较小的系数，反之则取较大 的系数。 d 单眼装药量的计算 隧道爆破，炮眼所在的部位不同，所起的作用是不同的。掏槽眼要求抛 掷；掘进眼只要求松动，而在掏槽部位的两侧及其上、下部位各部分的炮眼 要求又不一样，侧部要求松动，上部要求弱松动，下部要求加强松动，周边 眼则要求预裂爆破，底板眼则要求用抛掷爆破的药量，否则可能底板爆破失 败。所以各部位炮眼的装药量是不同的。 除周边眼之外的炮眼装药量均可按以下公式计算： q=k×a×w×L×（kg） 式中 q单眼装药量（kg）： k炸药单耗（kg/m³）； a炮眼间距（m）； w炮眼爆破方向的抵抗线（m）； L炮眼深度（m）； 炮眼部位系数（参照下表）。 隧道炮眼部位系数隧道炮眼部位系数 眼泡 部位 掏槽 眼炮 扩槽 炮眼 掘进 槽下 掘进 槽侧 掘进 槽上 内圈 炮眼 二台 炮眼 底板 炮眼 值 1.52 1.01. 2 1.01. 2 1 0.81. 0 0.50. 8 1.21. 5 1.52. 0 e 炮眼堵塞 堵塞作用使炸药在受约束条件下作充分爆炸应力提高能量利用率，因 此堵塞长度不小于 20cm，堵塞材料采用炮泥（组分 砂:粘土:水=3:1:1）。堵 塞质量要求密实，不能有空隙和间断。 f 爆破器材的选择 根据减振爆破的特点及爆破部位的不同，选用不同的爆破器材： 炸药：采用乳化炸药，周边炮眼采用小药卷，直径 25mm，其它炮眼采 标准药卷 32mm（乳化）。 雷管：孔外采用火雷管起爆，连接件及孔内均采用非电毫秒微差雷管 （115 段）。 导火索及导爆索：火雷管采用导火索引爆，周边炮眼间隔装药采用传爆 线传爆。 g 装药结构 隧道爆破炮眼中的炸药采用正向或反向起爆。掏槽眼的首段采用正向 起爆，其它炮眼采用反向起爆，这样可得到较好的岩碴块度。 周边眼采用间隔不偶合装药形式，为保证每个周边眼内炸药同时起爆 须使用导爆索连结各药卷。 六、爆破效果六、爆破效果监测监测及爆破及爆破设计优设计优化化 （1）爆破效果检查 a 超欠挖检查。 b 开挖轮廓是否圆顺，开挖面是否平整检查。 c 爆破进尺是否达到爆破设计要求。 d 爆出石碴块是否适合装碴要求。 e 炮眼痕迹保存率，硬岩80，中硬岩60，并在开挖轮廓面上均匀 分布。 f 两次爆破衔接台阶不大于 15cm。 爆破效果要符合下表要求。 爆破效果检查项目表 序号项目中硬岩软岩 1平均超挖量（cm）1510 2最大超挖量（cm）2515 3炮眼痕迹保存率（%）60 4局部欠挖量（cm）55 5炮眼利用率（%）9095 （2）爆破设计优化 每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果， 改善技术经济指标。 a 根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距、用药量，特别是 周边眼。 b 根据爆破后石碴的块度修正参数。石碴块度小，说明辅助眼布置偏密； 块度大说明炮眼偏疏，用药量过大。 c 根据爆破振速监测，调整单段起爆炸药量及雷管段数。 d 根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，爆破眼眼底基本上落在同一断 面上。 七、七、爆破安全措施爆破安全措施 （1）采用非电不对称起爆网络技术起爆联线时，要确保起爆顺序和每一 炮孔都能起爆。 （2）选择合理的段间隔时间，以杜绝爆破震动波的叠加，一般选择段间 隔 lOOms 以上，最小不小于 75ms。 （3）围岩强度不同，产状不同，爆破效果也不一样，爆破震动强度也不 一样，施工时需进行爆轰试验，取得可靠合理的爆破参数。爆破震动安全检 算采用公式为：Qm=KR³（Vkp/K）³/ 式中 Qm最大一段允许用药量（kg）： Vkp振动安全速度（cms），取 1.5cm/s； R爆源中心到振速控制点的距离（m）,取 30m。 K与爆破技术、地震波传播途经介质的性质有关的系 数，取 160； 爆破振动衰减系数，取 1.8。 K修正系数 考虑不同的减振措施、不同的爆破临空面的数量、以及在爆破施工实践 中的爆破振动衰减，修正系数 K参照下表选取。 爆破振动衰减修正系数表 序号减振措施K 1中空眼减振1.051.15 2 小直径炸药1.151.25 3 增加临空面1.22.0 4 周边密排空眼减震1.21.8 爆破震动衰减系数随采取的减震措施而选取合理值，通过试爆确定。本 项目计划减震措施采用小直径炸药，K值取 1.2，这样代入公式单段最大装 药量为 13.51kg。 （4）加强施工监测：对已知周边建筑物等，加强测量与量测工作，按设计 要求施工，加强施工监控，并及时反馈信息指导施工。 （5）控制爆破振动速度：隧道开挖必须遵循“弱爆破、短进尺、多循环”的 施工原则，减少对围岩的扰动，减少对周围建筑物的振动影响。施工时，每 次爆破时，都必须在重要建筑物和距起爆点最近建筑物进行振动监测，随时 掌握爆破对建筑物的影响程度，以便及时调整爆破参数。 （6）对周边危险建筑物的安全防护措施：准确测量出建筑物距爆破点的 距离，对距离不同的建筑采取不同的装药量，或增加减震孔。对洞口爆破采 用普通钢管绑扎竹跳板或采用整体加厚钢板，启爆前将之覆盖在炮位上，防 止个别飞石伤人、伤物。 （7）爆破如果遇到瞎炮，我们将组织有经验的爆破员进行排出，做到万 无一失。 （8）为了安全我们将采用挖机先将掌子面的危石清除，在将开挖台车推 近掌子面，领工员将对其认真仔细检查，确保安全以后才让工人靠近工作面。 （9）民爆炸药一律由治安队派人派车专送，我单位领取炸药人员必须专 人专项，炸药在工地停留时间不得超过 24 小时，如果没有用完的炸药不能 及时归库需要治安大队签字盖章认可才行，我单位将派专业的炸药库管员 负责保管。 （10）民爆管理组织机构 组 长：朱建伟 （经理） 副组长：王建乐 （总工） 吴强先（副经理） 成 员：游 春 张景锋苏小红 王龙邦 刘 洪 陈欲国 喻东 陈小彬 陈 时雄 吴小华 施工民爆组织机构框图 九、九、安全安全应应急急预预案案 为了预防和控制重大事故的发生，并能在重大事故发生后有条不紊地 开展救援工作，根据本工程施工的特点、范围，对施工现场易发生重大事故 的部位、环节进行监控，制定施工现场生产安全事故应急救援预案，根据应 急预案建立应急救援组织，配备必要的应急救援器材、设备，并定期进行演 民爆管理小组 报警组通讯组救护组鸣哨疏散组组爆破组 练。 9.1 施工风险紧急救援组织机构与管理职责 施工风险紧急救援组织机构见图施工风险紧急救援组织机构框图。 图 施工风险紧急救援组织机构框图 救援领导小组：主要任务是施工风险的预防、控制、扑救、查处的管 理指挥工作。负责调集人员、救援物资、车辆，抢救生命财产，事故现场的指 挥工作。 行动组：召集施工人员迅速赶到现场救护，尽可能把事故控制在最小 限度，减小对环境的污染。同时派人迅速报告项目领导。平时负有监督、检 查、纠正违反程序或技术规定的行为。 报警组：报警时要清楚说明事故发生时间、地点、方位、事故是否造 成人员伤亡等情况。报警后，要立即派人在单位门口和交叉路口迎接救援车 辆。 通讯联络组：主要任务是上传下达领导指令和有关情况，对内要告知 事故发生情况，如发生伤人或塌方等事件，要对外联络，通知人员和设施迅 速赶到事故现场进行抢救。 疏散引导组：事故发生时，疏散组长应立即带领本组人员弄清本工程 疏散出口和消防通道情况；引导施工人员正确逃生；在要道关口处设专人指 挥，克服拥挤情况。 紧急救援领导小组 报警组通讯组救护组疏散组行动组 救护组：主要任务是及时赶到事故现场救护伤员，送往医院医治伤员 和完成领导交给的其他任务。 9.2 应急救援预案编制 结合本工程施工特点，确定为有坍塌危险的场所，暗挖开挖作业面、有 触电伤害危险的场所、有高处坠落危险的场所、有机械伤害的场所等为应急 防范重点区域，对此类区域设定“监控点”，制定应急预案。预案的内容包括 工程概况、事故形式、事故的危害和造成的经济损失、救灾技术方案、救灾 领导小组以及事故发生后的联络、救护、疏散和善后处理工作等。 9.3 塌方应急预案 当塌方事故发生后，立即向项目经理及驻地监理汇报，然后采取应急措 施，防止危险进一步扩大。塌方处理过程中抢险人员要随时观察塌方情况， 防止塌方伤人；必须确保通讯畅通，并对处理情况及时上报，以便抢险，有 困难时领导决策，及时采取救援。应急措施如下： （1）上报塌方的同时，立即组织向事故现场调配抢险所备用的抢险机械 设备、抢险物资及人员，以便及时进行抢险；当险情危及重大设备及人身安 全时，人员及设备要撤离危险区。 （2）项目部接到报告后，立即组织救助队进行救助工作，并组织医 务人员赶赴现场随时听候调遣，尽可能将损失降低到最小程度。 （3）当塌方段有渗水时，采用塑料管对渗水进行引流处理，防止渗水软 化塌方土体，引起连续塌方事故。 （4）对于一般塌方段用方木、工字钢支撑塌方掌子面，及时挂网喷射混 凝土封闭塌方土体并对距离掌子面 5m 范围内初期支护采用工字钢支撑进 行加固，喷射混凝土封闭后在塌方段径向打设注浆小导管并及时注浆回填。 （5）待土体达到强度后可破工作面，开挖过程中采取增加小导管数量， 调整超前支护注浆的浆液的类型、配合比及注浆压力等措施，控制开挖进尺， 避免开挖临空时间过长，以免类似事故再次发生。 （6）对于重大塌方段，如对路面、管线及周边建筑物造成影响，应立即 封闭道路，疏散附近道路行人车辆，然后立即对事故现场采取回填处理；以 免对周围环境造成影响。 9.4 相关管线事故应急预案 地下管线众多，管线积水产生渗漏，在地下形成水囊等其他原因在施工 过程中要注意加强对管线及上层滞水的状态监测，一旦出现问题及时采取 措施，使损失减少到最小。 （1）施工前做好管线调查，出现问题时立即分析出涌水原因，并根据原 因进行处理。 （2）当管线出现异常渗漏时立即上报监理及业主代表，同时通知管线部 门。 （3）挂网喷射混凝土封闭掌子面，并对暗挖结构设水平及竖向工字钢支 撑；对渗水处采用细铁丝网包裹并浇注早强混凝土。 （4）当雨污水管渗漏较大时，在管线上源引流，现场做好围堰，接管引 流渗水，实行警戒，疏散人员，进行交通导流同时通知管线单位组织专业队 伍进行抢修。 9.5 火灾事故应急预案 （1）发生火灾先判明起火部位、燃烧的物质，并迅速报警。 （2）在消防队到达之前，灭火人员可以采取断开电源，撤离周围的易燃 易爆物品的办法控制火势蔓延，根据起火物质，使用相关的灭火工具。 （3）灭火现场要专人统一指挥，防止混乱，灭火过程中应防止中毒、倒 塌、坠落等事故发生。 （4）消防队到达后所有施工人员必须服从和配合消防工作，立争将灾害 控制到最低程度。 9.6 物体打击及高空坠落事故应急预案 物体打击或高空坠落可能造成的伤害有：颅脑损伤、胸部创伤（如肋骨 骨折）、胸腔储器损伤、腹部创伤等。当发生物体打击事件和有人自高处坠 落摔伤时，应注意保护摔伤及骨折部位，避免因不正确的抬运使骨折错位造 成二次伤害，并及时向工地负责人报告，拨打急救电话“120”或送医院救治， 送医院途中不要乱转病人的头部，应该将病人的头部略抬高一些，昏迷病人 取昏迷体位，防止呕吐物吸入肺内。抢救过程中尽快将事故情况向项目部应 急处理小组汇报，应急事件处理小组到达事故现场指挥抢救，根据事故情况 大小向上级主管部门、安检、公安部门报告并按规定填写安全事故报告书。 9.7 触电事故应急预案 （1）有人触电时，抢救者首先要立刻断开近处电源（拉闸、拔插头），如 触电距开关太远，用电工绝缘钳或干燥木柄铁锹、斧子等切断电线断开电源， 或用绝缘物如木板、木棍等不导电材料拉开触电者或者挑开电线，使之脱离 电源，切忌直接用手或金属材料及潮湿物件直接去拉电线和触电的人，以防 止解救的人再次触电。 （2）触电人脱离电源后，如果触电人神志清醒，但有些心慌、四肢麻木、 全身无力；或者触电人在触电过程中曾一度昏迷，但已清醒过来，应使触电 人安静休息，不要走动，严密观察，必要时送医院诊治。 （3）触电人已失去知觉，但心脏还在跳动，还有呼吸，应使触电人在空 气清新的地方舒适、安静地平躺，解开妨碍呼吸的衣扣、腰带，若天气寒冷 要注意保持体温，并迅速请医生（或打 120）到现场诊治。 （4）如果触电人已失去知觉、呼吸停止，但心脏还在跳动，尽快把他仰 面放平进行人工呼吸。 （5）如果触电人呼吸和心脏跳动完全停止，应立即进行人工呼吸和心脏 胸外按压急救。 （6）抢救过程中尽快将事故情况向项目部应急处理小组汇报，应急事件 处理小组到达事故现场指挥抢救，根据事故情况大小向上级主管部门、安检、 公安部门报告并按规定填写安全事故报告书。 9.8 应急救援预案演习 所有施工现场人员都要参加应急演习，以熟悉应急状态后的行动方案， 确保所有职工熟知应急预案内容。对应急预案定期检查，不断完善。