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1、牡绥铁路工程III标隧道钻爆专项施工方案编制： 复核： 审批： 单位：中铁三局集团有限公司牡绥铁路工程三标项目经理部日期：二零一零年六月十五日目 录1 编制依据22工程概况22.1 工程地理位置及概况22.2 工程地质概况22.3 地面建筑物及管线情况33总体方案设计33.1 爆破特点及要求33.2 钻爆设计原则33.3 开挖、爆破施工方法43.3.1 开挖方法43.3.2 爆破方法44 钻爆设计44.1 级围岩钻爆54.1.1 炮眼深度与循环进尺54.1.2 炮眼直径54.1.3 炮眼布置54.1.4 单孔装药量64.2 级围岩钻爆74.2.1 炮眼深度与循环进尺74.2.2 炮眼直径74.
2、2.3 炮眼布置74.2.4 单孔装药量84.3 级围岩全断面法84.3.1 炮眼深度与循环进尺84.3.2 炮眼直径84.3.3 炮眼布置84.4 级围岩全断面法94.4.1 炮眼深度与循环进尺94.4.2 炮眼直径94.4.3 炮眼布置94.5 爆破振动强度的控制措施104.6 钻爆质量的控制104爆破作业安全措施104.1 空气冲击波、爆破有害气体与爆破飞石114.2 早爆114.3 盲炮处理114.4 敷设电爆网路时须注意的问题121 编制依据滨绥线牡丹江至绥芬河段扩能改造工程隧道施工图及甲方实施性指导施工组织设计。国家及铁道部现行的建设工程设计、施工规范、技术规程、质量验收评定标准。
3、铁路隧道喷锚构筑法技术规范( TB10108-2002)；铁路隧道施工规范( TB10204-2002)；铁路工程施工安全技术规程（TB10401-2003）；爆破安全规程(GB6722-2003)。民用爆破物品管理条例我单位多年来来在铁路隧道工程施工中积累的施工经验。2工程概况2.1 工程地理位置及概况滨绥铁路牡丹江至绥芬河段地处黑龙江省东南部，自牡丹江市向东沿铁岭河、磨刀石镇、越过代马沟北山至穆棱镇，向北偏东沿穆棱河至下城子镇，向东沿马桥河经马桥河镇，越过太岭，经细鳞河至绥阳镇，沿小绥芬河至绥芬河市。本标段西起磨刀石镇，线路越过代马沟北山，东到柳毛河上游蜂子窝沟一侧，起讫里程为改DK381
4、+747改DK395+200,正线长度13.453公里。施工范围为改移道路、路基、桥涵、隧道、大型临时设施和过渡工程等招标文件中规定的全部工程。重点控制工程包括：红池隧道5621延长米；转心湖隧道6676延长米。红池隧道最大埋深185.6m，最小埋深约12m，各级围岩长度及所占比例分别为：III级围岩3525m，占隧道全长的62.7%；IV级围岩1740m，占隧道全长的31%；V级围岩356m，占隧道全长的6.3%。转心湖隧道最大埋深225m，最小埋深约12m，各级围岩长度及所占比例分别为：II级围岩1535m，占隧道长度的23%；III级围岩3495m，占隧道全长的52.4%；IV级围岩10
5、30m，占隧道全长的15.4%；V级围岩590m，占隧道全长的8.8%。2.2 工程地质概况地层岩性沿线各时代地层出露较全，第四系全新统洪积层、下元古界太平沟组、华力西中-晚期花岗岩岩组、第三系上新统、白垩系下统等均有不同程度的出露。地质构造按大地构造体系，属新华夏系构造体系老爷岭第二隆起代，区内构造体系复杂繁多，不同时期、不同等级、不同性质的断裂构造发育，多有交叉迹象，并常伴有次级断裂，屡次切割下元古界地层，使得区段内地质构造极为复杂，断层破碎带遭剥蚀后，形成众多的河谷、冲沟，部分被第三系高位玄武岩覆盖。不良地质沿线主要不良地质有：崩塌落石、突泥突水、围岩失稳、泥石流等。崩塌落石沿线低山丘陵
6、分布第三系多喷发的玄武岩岩盖，由于受构造的影响，节理发育，岩体破碎，加之风化剥蚀作用影响，易发生崩塌、落石等不良现象。突泥、突水本标段线路通过断裂破碎带及影响地段，地下水丰富，易发生突水、突泥。围岩失稳本标段线路部分地段穿越云母片岩地层，节理发育，易发生围岩失稳。泥石流本标段隧道区属低山丘陵坡面，表层覆盖第四系松散堆积物，易发生泥石流。施工中须保护植被，竣工后恢复破坏植被，避免泥石流发生。2.3 地面建筑物及管线情况各隧道洞口周边附近无建筑物及管线。3总体方案设计3.1 爆破特点及要求属于低山丘陵隧道，爆破条件不好。地质条件复杂，部分穿越云母片岩地层，节理发育，易发生围岩失稳。本标段隧道开挖采
7、用钻爆法光面爆破，炮眼痕迹保存率，硬岩在80%以上，中硬岩在60%以上，并在开挖轮廓面上均匀分布。隧道轮廓断面不允许欠挖，、级围岩拱部平均线性超挖值不大于15cm，最大不超过25cm，；级围岩平均线性超挖不大于10cm，最大不超过15cm，边墙平均不大于10cm；隧底允许最大平均超挖值为10cm。3.2 钻爆设计原则确保现场施工人员的安全，严格按照爆破安全规程GB6722-2003进行设计和施工，制定具体的安全施工措施。严格控制光面爆破的单段起爆药量，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。根据隧道洞口段所处围岩比较破碎、整体性及自稳性差的特点，采用台阶法开挖，对软弱岩层
8、采用缩短台阶距离，及时支护等手段，保证顶板安全。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。爆破参数须根据地质地形条件及相应的爆破效果，适时调整、动态管理。3.3 开挖、爆破施工方法3.3.1 开挖方法隧道采用新奥法设计原理，根据设计要求，级围岩采用全断面法开挖；级围岩采用台阶法开挖；级围岩采用弧形导坑预留核心土法开挖；级围岩采用三台阶临时仰拱法开挖，洞口段级围岩采用明挖法开挖。3.3.2 爆破方法本标段隧道采用钻爆法光面爆破施工。4 钻爆设计光爆施工前采用理论计算、工程类比与现场试爆相结合的方法确定爆破参数。计算依据如下：炸药与岩石的匹配炸药与岩石的匹配实际是根据波阻抗理论而
9、来，当炸药的波阻抗VrPr与岩石的波阻抗VePe相等时，爆炸波能量完全传入岩体内，从而达到最大限度的破碎岩石。、级围岩需爆破段一般岩石抗压强度在Rc20MPa，岩石坚固性系数fRc/10=3。岩石纵波速度Ve2000m/s，岩石密度Pe2000kg/m3,岩石波阻抗VePe4*106kg/m2.s，2#岩石硝铵炸药爆速Vr3600 m/s，炸药密度Pr1000kg/m3, VrPr(3.64)*106kg/m2.s，岩石与炸药匹配系数Ker=VePe /VrPr1，根据f及K值判定级围岩岩石可爆性好，岩石能够得到充分破碎。、级围岩Ker=VePe /VrPr2，岩石可爆性差，须使用高密度、高爆
10、速炸药，同时加大装药密度，加强堵塞质量。标准抛掷爆破单位耗药量K（ kg/m3）根据岩石容重用经验公式K=1.3+0.7（/1000-2）2计算, 级围岩岩石2000 kg/m3，计算得K1.3 kg/m3。级围岩岩石2300 kg/m3，计算得K1.36 kg/m3；级围岩岩石2600 kg/m3，计算得K1.55 kg/m3；级围岩岩石2700 kg/m3，计算得K1.64 kg/m3。爆破作用指数我国普遍采用鲍列斯科夫公式，f(n)=0.4+0.6n3当n=1时为标准抛掷爆破当n1为加强抛掷爆破0.75n1为加强松动爆破n0.75为松动爆破根据各部位炮眼所承担的任务不同，爆破作用指数也不
11、相同。具体为：掏槽眼采用加强抛掷爆破，崩落眼采用松动爆破，内圈眼采用弱松动爆破，底板眼采用加强松动爆破。4.1 级围岩钻爆4.1.1 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。炮眼深度根据围岩的稳定性、凿岩机的钻凿能力和掘进循环安排。按铁建设120号文件要求，级围岩上台阶每循环开挖支护进尺不得大于1榀钢架间距；边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀；仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆,每循坏开挖进尺不得大于3m。炮眼深度不大于1m。4.1.2 炮眼直径选用手持式风动凿岩机，常规土岩爆破钻头直径为3842mm，为减小钻孔数量，提高掘进速度，炮眼直径取d=42mm。4.1.3 炮眼布置掏槽
12、眼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，一般为强抛掷爆破，本标段隧道级围岩采用复式楔形掏槽，优点是钻眼工作量小，容易形成较好的临空面，掏槽眼开口宽度为3m，排距0.6m。周边眼周边眼沿隧道开挖轮廓线布置，具体的炮孔间距根据经验公式和工程类比确定。根据经验，炮眼间距E与炮眼直径d之间的关系为E=(1018)d。取d=42mm，则E=420756mm。考虑到是软弱围岩，所以光面爆破取E=50cm。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，结合洞口段爆破一般不易形成大块的特点，m取较小值， m=0.625，则对于光面爆破取W=80cm。周边眼采用导
13、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。周边眼同段起爆规模不易过大，如周边眼数量大，易采用孔内或孔外微差爆破技术将齐爆孔数控制在810个左右。内圈眼内圈眼的间距a、排距须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。本设计取a=100cm、b=80cm。崩落眼崩落眼间距a=120cm、排距b=100cm。4.1.4 单孔装药量掏槽眼掏槽眼在满足填塞长度要求的前提下，尽量多装药，以保证良好的掏槽效果。据此确定、级掏槽眼的单孔装药量分别为1.2kg，0.82kg。折算单耗为1.95kg/m3。周边眼周边眼的装药量主要根据炮眼间距
14、、最小抵抗线和装药集中度确定。本设计取光面爆破装药集中度为0.1kg/m，对于1m长的光面爆破炮孔，单孔装药量为0.1kg。内圈眼内圈眼以弱松动爆破控制，内圈眼的装药量与围岩的坚硬程度、炸药单耗、炮眼长度及内圈眼的炮眼数量及间排距等参数有关。内圈眼的单孔装药量按下式计算：式中 内圈眼的单孔装药量，kg； 装药系数。根据炮孔间排距及围岩性质，取=0.4； 每米药卷的炸药质量，kg/m.。对于直径为32mm的乳化炸药，=0.8kg/m。 炮眼长度，m。对于炮眼长度为m的内圈眼，计算得=0.40.81= 0.32kg崩落眼崩落眼以松动爆破控制，装药单耗适当加大，有助于减小爆破块体。=21.210.5
15、5= 1.32kg。炮眼填塞炮眼填塞的目的是保证炸药充分反应，使之产生最大热量，防止炸药不完全爆轰；防止高温高压的爆轰气体过早地从炮眼或导洞中逸出，使爆炸产生的能量更多地转换成破碎岩体的机械功，提高炸药能量的有效利用率。填塞材料采用炮泥，炮泥由砂子和黏土混合配置而成，其重量比为3：1，再加上20%的水。填塞采用分层捣实法进行，不得有空隙或间断。各炮眼须填塞足够长度的炮泥，除周边眼根据光面爆破，其他各炮眼填塞炮泥的长度不得小于40cm。爆破器材的选择炸药：采用2号岩石乳化炸药，规格为32mm200mm，每卷200g。雷管：雷管选用毫秒导爆管雷管。起爆选用普通瞬发电雷管或导爆管激发针起爆。装药结构
16、掏槽眼采用正向起爆。光面爆破炮眼采用空气间隔不偶合装药结构。为保证炮孔内各间隔药卷同时起爆，所有空气间隔装药均使用导爆索连接各药卷。网路联结见级围岩炮孔布置及网路联结图。4.2 级围岩钻爆4.2.1 炮眼深度与循环进尺炮眼深度不大于2.5m。4.2.2 炮眼直径炮眼直径d=42mm。4.2.3 炮眼布置掏槽眼采用复式楔形掏槽。掏槽眼开口宽度为4m，排距0.6m。周边眼周边眼沿隧道开挖轮廓线布置。炮孔间距E=500mm，m=E/W，m=0.625，则对于光面爆破取W=80cm。周边眼采用导爆索将药卷串联间隔装药结构。周边眼同段起爆规模不易过大，如周边眼数量大，易采用孔内或孔外位差爆破技术将奇爆孔
17、数控制在810个左右。内圈眼内圈眼的间距a、排距b须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。本设计取a=100cm、b=80cm。崩落眼崩落眼的布置方式与内圈眼的布置方式相同，环向间距120cm，排距100cm。4.2.4 单孔装药量掏槽眼、级掏槽眼的单孔装药量分别为1.53kg，1.26kg。折算单耗为2.04kg/m3。周边眼光面爆破装药集中度为0.15kg/m。对于2.5m长的光面爆破炮孔，单孔装药量为0.375kg。内圈眼内圈眼的装药量计算得=2.510.80.5= 1.0kg崩落眼崩落眼的装药量。=2.51.210.6= 1.8kg。炮眼填塞填塞采用分
18、层捣实法进行，不得有空隙或间断。各炮眼须填塞足够长度的炮泥，除周边眼根据光面爆破，其他各炮眼填塞炮泥的长度不得小于40cm。4.3 级围岩全断面法4.3.1 炮眼深度与循环进尺炮眼深度3.5m，循环进尺为3m。4.3.2 炮眼直径本设计选用手持式风动凿岩机，炮眼直径d=42mm。4.3.3 炮眼布置掏槽眼全断面法施工由于断面大，一次起爆炮眼数量多，网路联结较为繁琐，为增加临空面，采用上掏槽和下掏槽，掏槽孔炮孔开口宽度均为3m，掏槽排距0.6m。周边眼周边眼沿隧道开挖轮廓线布置。炮孔间距E=55cm根据m=E/W，m=0.688，则对于光面爆破取W=60cm。周边眼同段起爆规模不易过大，如周边眼
19、数量大，易采用孔内或孔外位差爆破技术将奇爆孔数控制在1015个左右。内圈眼内圈眼本设计取a=80cm、b=80cm。崩落眼崩落眼环向间距100cm，排距80cm。4.4 级围岩全断面法4.4.1 炮眼深度与循环进尺炮眼深度3.5m，循环进尺为3m。4.4.2 炮眼直径本设计选用手持式风动凿岩机，炮眼直径d=42mm。4.4.3 炮眼布置掏槽眼全断面法施工由于断面大，一次起爆炮眼数量多，网路联结较为繁琐，为增加临空面，采用上掏槽和下掏槽，掏槽孔炮孔开口宽度均为3m，掏槽排距0.6m。周边眼周边眼沿隧道开挖轮廓线布置。炮孔间距E=55cm根据m=E/W，m=0.688，则对于光面爆破取W=60cm
20、。周边眼同段起爆规模不易过大，如周边眼数量大，易采用孔内或孔外位差爆破技术将奇爆孔数控制在1015个左右。内圈眼内圈眼本设计取a=80cm、b=80cm。崩落眼崩落眼环向间距100cm，排距80cm。4.5 爆破振动强度的控制措施根据围岩围岩地质及施工超挖情况，及时调整爆破振动，降低围岩的扰动深度，达到控制超挖及保证围岩稳定的目的，常采取以下措施：调整周边眼的装药结构，尽量采取分段间隔装药。控制周边眼炮孔齐爆个数，齐爆个数控制在810个为宜。利用孔内外微差控制其余炮孔的齐爆药量。4.6 钻爆质量的控制人员的配备光面爆破与预裂爆破炮眼的钻凿技术要求高，操作难度大，因此，必须注意对钻爆人员的合理调
21、配。固定技术好的钻工进行光爆孔的钻凿作业。从布眼、钻孔、装药到爆破网络联接层层把关，责任到人。钻孔机具的配备周边眼分布在隧道轮廓的不同部位，高度、角度各不相同。配备合适的多功能简易钻孔台架非常关键。根据断面尺寸，利用钢管、网片制成简易拼装钻孔台架，可以快速拆卸，便于施工。炮眼深度及装填药量的控制 炮眼深度。根据钻爆设计，钻眼深度严格按照设计进行施钻。 清孔装药。装药前将炮孔内的石屑、杂物用水冲净。 装药连线。严格按照装药结构图进行装药，药量必须严格按照设计装填，炮泥填塞须分层捣实，填塞长度必须满足设计要求。 预裂孔、光面孔按设计图纸钻凿在一个布孔面上，钻孔偏斜误差不超过1。 验孔、装药等必须在
22、现场爆破工程技术人员指导监督下由熟练爆破员操作。 起爆网路。起爆网路连接必须由专人负责。对于孔外延期部分的连线，须特别注意对孔外雷管及滞后起爆网路的保护，防止先爆雷管产生的飞片炸坏滞后起爆的网路，以及先行起爆产生的飞石损坏之后起爆的网路。 爆破。装药、连线结束后，经技术人员检查合格后，撤离人员和机械设备，最后引爆。4爆破作业安全措施爆破工程的不安全因素主要有：空气冲击波、爆破有害气体、爆破飞石、爆破振动、早爆、盲炮以及塌方、冒顶等。每种不安全因素有其特点、影响范围和影响强度，均须根据现场情况，采取相应的安全措施。4.1 空气冲击波、爆破有害气体与爆破飞石隧道爆破产生的空气冲击波沿隧道传播时，比
23、沿地面半无限空间的传播衰减要慢，故要求的安全距离也更大。爆破产生的有害气体也必须通过通风管道或隧道才能排出。爆破飞石的飞行方向无法准确预测，飞行距离难以准确计算，会给爆区附近的人员及设备造成严重威胁，特别是二次破碎爆破造成的事故更多，因此必须加以严格控制和防范。爆破产生个别飞石的距离与爆破参数、填塞质量等因素有关。主要采取以下措施：隧道爆破时，人员必须在隧道外避炮。进洞阶段，沿洞口向外的爆破冲击波和飞石强度较大。要特别注意对洞口附近人员、建筑物和设施的防护，在洞内悬挂胶帘，洞外布置防护挡墙。爆破后必须进行充分通风，保持爆破作业场所通风良好，完成前人员不得进洞。采取控制爆破技术缩小危险区，合理确
24、定爆破参数，特别注意最小抵抗线的实际长度和方向，避免出现大的施工误差。将可移动设备撤出飞石影响区域。4.2 早爆爆炸材料（雷管或装药）比预期时间提前发生爆炸的现象称为早爆。采取以下措施防止早爆事故。使用电雷管起爆时，爆破主线、区域线、联接线，不能与金属管物接触，不能靠近电缆、电线等。电雷管在接入网路前，脚线必须短接。装药、连线人员必须穿不产生静电的工作服。在距电雷管15m范围内，禁止使用无限通讯工具。工作面所用炸药、雷管必须分别存放在加锁的专用爆破器材箱内，不得乱扔乱放。爆破器材箱必须放在顶板稳定、支架完整、无机械电器设备的地点。每次起爆时必须将爆破器材箱放置于警戒线以外的安全地点。必须在所有
25、人员撤出警戒区域后，才能在爆破作业领导人的指示下，将爆破母线与发爆器相联接。4.3 盲炮处理盲炮是指预期发生爆炸的炸药未发生爆炸的现象，遵循以下原则和方法来处理。处理盲炮前必须由专业爆破人员指定警戒范围，并在该区域边界设置警戒。处理盲炮时无关人员不准许进入警戒区。派有经验的爆破员处理盲炮。电力起爆发生盲炮时，必须立即切断电源，及时将盲炮电路短路。导爆索和导爆管起爆网路发生盲炮时，首先检查导爆管是否有破损或断裂，发现有破损或断裂的，修复后重新起爆。不得拉出或掏出炮孔中的起爆药包。采取打平行孔装药爆破的方法引爆盲炮，平行孔距盲炮不得小于0.3m。为确定平行炮孔的方向，从盲炮孔口掏出部分填塞物。盲炮
26、在当班处理，当班不能处理或未处理完毕的，必须将盲炮情况（盲炮数目、炮孔方向、装药数量和起爆药包位置，处理方法和处理意见）在现场交接清楚，由下一班继续处理。盲炮处理后，仔细检查爆堆，将残余的爆破器材收集起来销毁。在不能确认爆堆无残留的爆破器材之前，必须采取预防措施。盲炮处理后由处理者填写登记卡片或提交报告，说明产生盲炮的原因、处理的方法和结果、预防措施。4.4 敷设电爆网路时须注意的问题本标段隧道钻爆设计选用电雷管或导爆管激发针起爆导爆管网路。使用导爆管激发针起爆网路时，电力起爆系统不受静电、杂散电流、射频电流的影响。敷设电爆网路时须注意以下问题。电爆网路不得使用裸露导线，不得利用钢管、钢丝作爆
27、破线路，爆破网路须与大地绝缘。电爆网路的导通和电阻值检查，必须使用专用导通器和爆破电桥，专用爆破电桥的工作电流小于30mA。爆破电桥等电气仪表，每月检查一次。爆破作业场地的杂散电流值大于30mA时，禁止采用普通电雷管。起爆网路的联接，必须在工作面的全部炮孔（或药室）装填完毕，无关人员全部撤至安全地点之后，由工作面向起爆站依次进行。爆破主线与起爆电源或发爆器联接之前，必须测全线路的总电阻值。总电阻值与实际计算值符合(允许误差5%)。若不符合，禁止联接。如果发爆器限时电路发生故障，发爆器放电不彻底，则在发爆器与电爆网路联接瞬间极易发生早爆事故，国内已发生过多起此类事故。因此，在将发爆器与电爆网路联接之前，必须使用金属导线将发爆器的两个接线端子短接，将发爆器内残余电荷释放掉。发爆器的钥匙在整个爆破作业时间里，必须由爆破负责人或由他指定的爆破员严加保管，不得交给他人。各种发爆器和用于检测电雷管及爆破网路电阻的爆破专用电表等电气仪表，每月以及大爆破前均须检查一次，电容式发爆器至少每月赋能一次。