软弱围岩隧道爆破施工技术方案(完成).doc

软弱围岩隧道爆破施工技术方案本文主要介绍了在软弱围岩地段隧道爆破施工技术，分析了光面爆破设计及安全施工对策，并对钻爆法的设计施工组织为同类工程提供参考。一、软弱围岩隧道爆破开挖方案确定隧道严格按新奥法原理组织施工，施工原则为“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的原则。在开挖过程中应根据围岩类别（或级别）选用合理的爆破参数和掏槽形式、爆破材料、起爆方式、装药结构及堵塞材料，尽量减小爆破对围岩和邻近洞室的扰动和破坏，严格控制超欠挖和爆破震动速度，充分保护围岩的自承能力。前一洞室爆破对相邻洞室爆破震动速度的影响应控制在5cm/s之内。二、钻爆设计2.1 钻爆设计方案总的设计思想是拱部采用光面爆破,边墙采用预裂爆破,核心采用控制爆破，掏槽采用抛掷爆破的综合控制爆破技术。根据开挖方法分别采用半断面及全断面两种爆破方式，采用非电毫秒雷管爆破网路。对级和级围岩采用半断面台阶方式爆破，为减轻爆破对围岩的扰动，开挖断面采用多段位非电雷管进行网路设计。2.2 掏槽眼爆破设计光面爆破作为一项较为先进的控制爆破技术，在其掏槽眼、辅助眼和周边眼中，掏槽眼的主要作用是爆破出新的自由面，为其他炮眼创造有利的爆破条件；辅助眼的作用是进一步扩大和延伸掏槽的范围；周边眼的作用是控制隧道断面规格形状。因此，掏槽成败是光面爆破的关键，它不仅影响周边眼的爆破，而且关系到进尺长短。掏槽形式基本上有直眼掏槽和斜眼掏槽两大类。2.2.1 直眼掏槽直眼掏槽的特点是掏槽眼都垂直于工作面，其中几个炮眼为空眼，为装药炮眼碎胀提供所需空间。直眼掏槽要求钻孔密度大，精度高，一般还需要大临空孔，作业时间长。2.2.2 斜眼掏槽斜眼掏槽的特点是掏槽眼与自由面斜交，其优点是所需掏槽眼数量较少，易将被破碎的岩石抛出。在隧道光面爆破中运用较多的是楔形掏槽和锥形掏槽，楔形掏槽的炮眼分为两组，线型对称分布，眼底也同样对称分布于该对称轴，炮眼间距为0.250.6，倾斜度为6070，掏槽眼数为个10个，掏槽眼深为1.82.6，适用于中硬岩石、断面积40m2以上的隧道，合理进尺为1.52.2；锥形掏槽的炮眼则以相同的角度向眼底集中，此种掏槽方法一般适用于较硬或急倾斜岩层、隧道断面4m2以上导坑开挖。2.2.3 组合斜眼掏槽设计对级围岩软弱粉砂岩，采用组合式斜眼掏槽，效果显著，设计图如“图4-1”：根据现场围岩级别采用直眼掏槽、斜眼掏槽混合使用。眼深小于2m时采用斜眼掏槽。长用炮泥进行堵塞2.3 内圈眼爆破层厚度确定在风化、破碎较严重的地质条件下，宜采用光面爆破或轮廓线钻眼法，或者预留光面层光面爆破开挖修边。图4-1 钻爆设计图2.4 底板眼钻爆要求2.4.1 减少爆破产生的地震强度将底板眼分成几段分开起爆，这样能减少底板眼同段起爆，共同作用的炸药量，改变了底板眼抵抗线的方向，实际上缩小了底板眼的抵抗线，从而可以减小底板眼爆破产生的地震强度。2.4.2 起爆顺序起爆顺序：掏槽眼掘进眼内圈眼底板眼周边眼。2.4.3 选择雷管注意事项选择雷管段号时注意三点：、合理的段间隔时间。、同一段炮眼的装药量应小于最大单段的允许装药量；、前一段的爆破要尽量为后段爆破创造良好的临空面。2.5 爆破参数的选择通过对爆破试验确定爆破参数，光面爆破参数表总结如表41：表41 光面爆破参数表岩石种类饱和单轴抗压强度Rb（MPa）装药不耦合系数D周边眼间距(cm)周边眼最小抵抗线W（cm）相对距离E/W周边眼装药集中度（kg/m）中硬岩30601.52.0456560800.8 1.00.20.25软岩302.02.5355060800.5 0.80.070.12对爆破参数选择的注意事项：、软岩隧道采用光面爆破的相对距离（E/W）宜采用表中的最小值。、装药集中度（q）按照2号岩石硝铵炸药考虑，当采用其它炸药时应进行换填，换算指标主要是猛度和爆力（平均值）。按下式计算：、采用光面爆破时，爆破振动速度应控制在：中硬岩15cm/s，软岩5cm/s。要求爆破的振动速度是根据离开挖工作面12倍洞跨处实测得的，它可以用速度传感器将所得的信号通过测震仪放大，在光线示波器记录得到。光面爆破以后，开挖岩面上不应该有明显的爆震裂缝。2.6 软弱围岩光面爆破器材的选择、掏槽眼、掘进眼选用乳化炸药。、周边眼选用低爆速、低密度、高爆力、小直径、传爆性好的光爆炸药。、起爆雷管选用分段微差非电毫秒雷管。分段微差爆破中，各相邻段间的爆破间隔时间的选择十分重要，间隔越长，振动信号越不易叠加，但爆破效果差，不利于进度和质量控制；反之，信号叠加范围越大，但不利于降低振动速度，借鉴以往经验，采用相邻两段间爆破间隔时间大于50ms的非电毫秒雷管，以大大减少震动波的叠加而不产生较大的地震动。采用国产的非电塑料导爆系统是一种安全可靠、操作方便的新型起爆系统。我国大瑶山隧道长14.3Km，在施工过程中采用非电导爆系统使用，未发生过因爆炸而发生的安全伤亡事故。图42 起爆管构造图表42 国产光面爆破炸药统计表炸药名称药卷直径（mm）炸药密度（g/cm3）炸药爆速（m/s）EL102乳化油201.051.3035002号221210030003号221160018002.7 周边眼参数选用及钻眼要求2.7.1 周边眼参数的选用周边眼参数经验计算公式：间距：E=(812)d式中 d为炮眼直径（cm）；抵抗线：W（1.01.5）E,cm装药集中度：q0.040.19Kg/m.在具体的施工设计过程中，要考虑以下几点：、当断面较小或围岩软弱或在曲线、折线处开挖成形要求较高时，周边炮眼间距E应取较小值。、抵抗线W应小于周边眼间距。软岩在取较小的周边眼间距时，抵抗线应适当增大；、对于软岩或破碎性围岩，周边眼的相对距应取较小值。2.7.2 周边炮眼的布置及钻眼要求（1）、周边炮眼沿设计开挖轮廓线布置，沿隧道设计轮廓线的炮眼间距误差不大于5cm；（2）、周边眼外斜率不应小于5cm/m；（3）、周边眼与内圈眼距离误差（最小抵抗线）不大于10cm；（4）、除内圈眼的孔深比周边眼深510cm外，其它各类炮眼深度相差不大于10cm。2.8 炮孔设计及施工2.8.1 炮孔布置先布置掏槽眼、周边眼，再布置底板眼、内圈眼、二台眼，最后布置掘进眼，掘进眼均匀布置，内圈眼间距为周边眼间距的1.5倍，抵抗线为间距的0.7倍。根据经验，不至于使底板越爆越高，底板眼设计下插角度；二台眼、底板眼也要比掘进眼适当加密，确保考虑到先爆破眼的部分石碴堆在上面，减少爆破负荷。2.8.2 炮眼深度确定软弱围岩隧道通常以循环进尺作为眼深，掏槽眼加1020。在软弱围岩中，根据经验，一般宜在1.01.5m范围内考虑，新林隧道根据进度及爆破效果，选择炮眼深度为1.5m。2.8.3 炮眼数目确定在小直径（35cm42cm）炮眼，开挖断面积在550m2的条件下，单位面积钻眼数为1.54.5个/m2。在计算时注意：软岩隧道的炮眼平均装药系数n大约在0.20.4的范围内；单位炸药消耗量在大断面爆破与小导坑爆破不同，可参照下表；若采用光面爆破，炮眼数目应增加20左右。2.8.4 光面爆破单孔装药量的计算单孔装药量，g；光面爆破炮眼装填系数；炮眼深度；炸药的密度，g/cm3; 炸药直径，cm。爆破总装药量的计算： (Kg)开挖断面积，m2；炮眼深度，m。2.8.5 钻孔光面爆破的钻孔质量，是隧道获得平整、规则开挖轮廓的基本条件。特别是对于周边光面爆孔，更应认真钻凿，要求司钻人员钻孔必须做到开孔准确，其开口误差不得大于3cm，方向偏差不得大于5，并随时掌握钻孔的方向、角度和深度，以及周边孔与孔眼之间是否互相平行，并且所钻孔眼底部应落在同一平面上，为了保留下一循环的钻孔净空位置，周边孔在钻孔时要有一定的外插角度，角度的大小是根据钻孔深度而确定。2.8.6 装药结构及堵塞方式装药前，须先清孔并对炮孔的参数进行检查验收。符合设计后，按设计仔细进行装药和堵塞，避免错装雷管段位和损坏光爆孔的装药结构。周边孔眼采用不偶合装药，周边眼药串预先在加工房按设计全部加工成型备用。光面爆破装药结构图如图43： 图43 光面爆破装药结构图2.9 爆破效果监测及爆破设计优化2.9.1 爆破效果检查经过统计，爆破效果满足表43要求：表43软弱围岩光面爆破效果统计表序号项目中硬岩(级)软岩（级）1平均超挖量(cm)15102最大超挖量(cm)25153炮眼痕迹保存率(%)604局部欠挖量(cm)555炮眼利用率(%)90952.9.2 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。、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。、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。、根据爆破振速监测，调整单段起爆炸药量及雷管段数。、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。2.10 钻爆作业钻爆作业必须按照钻爆设计图进行。当开挖条件出现变化时，爆破技术随围岩条件变化而作相应改变。钻眼前绘出开挖断面中线、水平和断面轮廓，并根据爆破设计图，用红油漆将炮孔布置在齐头面上；钻孔满足精度要做到“准、平、直、齐”四要素，并满足以下要求：掏槽孔开孔定位误差不大于3cm；其余各孔不大于5cm。钻孔方向（不平行）误差：掏槽孔不大于3cm/m，其余各孔不大于5cm/m。各炮孔底部应尽量在同一平面内，参差误差不大于炮孔深度的5%。装药前将炮眼内泥浆、石粉吹洗干净，按设计药量装药，当开挖面凹凸不平时，其各孔装药量随炮孔深浅变化作相应的调整。装药过程中，注意雷管的塑料导爆管脚线不得打死结、弯折，不被岩石和其它东西刺破。各炮孔用炮泥堵塞，周边孔堵塞长度不小于30cm，其余各孔不小于20cm。图44 引爆装置图表4-4 隧道级围岩钻爆参数表序号炮眼名称眼深（m）眼数（个）装药结构装药量（kg）起爆段别每孔药量小计上半断面1掏槽眼1.810323.5250mm连续0.70 7.00 16、242掘进眼1.615322.5250mm连续0.50 7.50 36、593周边眼1.620252.5200mm间隔0.30 6.00 7204底板眼1.78322.5250mm连续0.50 4.00 98合计5324.50 下半断面1掘进眼1.626322.5250mm连续0.50 13.00 18、38、57、732周边眼1.611252.5200mm间隔0.30 3.30 9113底板眼1.78322.5250mm连续0.50 4.00 118合计4520.30 共计9844.80 开挖面积(m2)47.1炮眼密度(个/m2)2.08 单位装药(kg/m3)0.63 炮眼利用率(%)94 循环进尺(m)1.5 三、爆破效果在新林隧道软弱围岩(、级)爆破施工中，对钻爆设计进行优化，从直眼掏槽到斜眼掏槽方式及组合斜眼掏槽方式进行优化，爆破效果显著，线性平均超挖13.2cm,炮眼利用率均达到905，边墙光面爆破炮眼保存率62，采用预裂爆破可达80（级围岩），几乎每茬炮进尺均达1.5（孔深1.7）。这一效果极具经济价值。四、结语（）软弱围岩隧道爆破施工中，宜采用台阶法施工，对爆钻设计，先现场试验，再不断的总结，不断的完善。（）对于水平平行状岩采用预裂爆破效果较好，在倾斜状层状围岩中实施光面爆破效果较好。（）对于软弱围岩隧道钻爆法施工是一个长期发展的施工方法，可以采用工程类比法和现场试验法相结合选择爆破参数，要不断的总结。- 9 -