隧道及桩基井工程爆破设计方案.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流隧道及桩基井工程爆破设计方案.精品文档.京昆高速河北省石家庄至翼晋界LJ-4标隧道及桩基井工程爆破设计方案设计人员:李宏建(高级:13TDG0014) 石明礼(初级:13XXC0451)审核人员: 董风霖 设计单位:河北坤锦爆破工程有限公司施工单位:河北坤锦爆破工程有限公司工程级别: C 2013 年10月设计依据1、设计依据(1)河北省交通厅设计室冀晋公路第LJ4标隧道爆破工程施工图纸资料;(2)根据现场勘察及咨询资料的整理、分析。(3)本工程设计、施工及管理的依据和有关法律法规。中华人民共和国环境保护法(1989.12);公路隧道施工技术
2、规范(GB10204-2002);爆破安全规程(GB6722-2003);土石方爆破施工及验收规范(GBJ201-89);依据河北坤锦爆破公司与冀通路桥公路的施工合同。(4)根据国家和行业颁布的与本工程有关的各种现行有效版本的技术规程规范及质量和验收标准。(5)依据本公司所具备的技术管理水平、施工能力、机械设备及类似工程施工经验。隧道爆破设计部分:一、工程概况 冀晋界公路第LJ4标段东高家庄隧道位于河北省井陉县孙庄乡东高家庄村东200米处,从桩号ZK34+148-ZK34+782左右两条隧道,左隧道长634米,右隧道长630米,两条隧道属小净距隧道,也属中型长度隧道。隧道设计由河北省交通设计院
3、设计,冀通路桥有限责任公司中标建设。隧道设计为荷载等级为-1级公路,设计车速为100km/h,上下行车为独立双洞六车道隧道。该道设计为减少开挖量,采用了三心园曲墙拱形断面,降低了隧道净空。隧道为京昆高速分支,是晋冀两省又一主骨干公路。爆破环境见下图:爆 破 环 境 示 意 图二、工程地质1、地形地貌:隧址区地貌类型属低山丘陵地貌,隧道穿越山体鞍部,进口处坡度在30-40,出口山体坡处在50-80之间,节理发育裂隙强烈。太原方向有人工开石痕迹,洞身处大多被植物覆盖,进出口附近钻探揭露厚度约2米,隧址区高程介于216.9-307.8米之间,相对高差为90.9m。 2、地层岩性:工程地质经调绘,钻探
4、结果表明:隧址区坡口部,冲沟内均有第四系坡,洪积物分布,局部斜坡地段为第四系残坡积物碎石土覆盖,基石主要为长城系高于庄组(chg)石灰岩,其特征如下:(1)第四系坡:洪积(2)层,杂色,稍湿,中密状碎石土,母岩成份以石灰岩为主,一般粒径20-100mm,充填约40%粘性土,表层覆盖约0.3米种植土。该层仅在里程为zk34+180钻孔控制区内分布。(2)基岩:长城系高于庄组(chg)(3)层,强风化石灰岩,青灰色隐晶质结构,中厚层构造。岩芯多呈短柱状,一般长5-15cm,最大柱长20cm,节理裂隙发育。取芯率90%,RQD30%,该层在拟建隧道区连续分布。基岩形状:1705-10,强风化中风化为
5、主饱和单轴抗压强度标准为frk95.6mpa,属硬坚石,为隧道主要围岩。钻探及地质调绘结果表明:第四系带:分布于隧道进出口,厚度1.8-6.8m。强风化带:厚度4.20-7.00m,RQD30-50%。中风化带:厚度11.30-47.30m,RQD90%(隧址区各岩土体的分布及特征见隧道工程地质平面图,及断面图和钻孔柱状图)。3、地质构造隧道区址内经调绘和现场勘察结果表明:隧址内地质构造比较简单,未发现大的断层、褶皱和构造带等,节理裂隙比较发育,以构造型为主,多呈闭合状,局部微张。4、地震效应根据中国地震动参数区划图(GB18306-2001)本区地震基本烈度为VI度,地震动峰值加速度为0.0
6、5g。5、水文地质隧道穿越山体鞍部,区址内地下水不发育,经勘探期间未发现地下水。隧区内也无地表水。6、不良地质现象隧道出口处因人为采石,形成50-60米陡坡,坡度70-80度,因爆破震动形成少部分危石,易形成小滑坡,需提前处理。7、隧道工程地质评价(1)隧址区稳定性隧道地处基岩山区,区域资料勘察结果表明,隧区内构造不发育,未见断裂构造,因出口处人为采石,开挖斜坡上有表层松散体易发生滑动、落石等现象外,未发现稳定岩石内有形成滑坡的软弱结构面,亦未发现有泥石流、大型崩塌等不良地质现象,隧址区内稳定。(2)围岩特征及分类构成隧道围岩主要为石灰岩,岩石风化带厚度不等,强风化厚度一般为0-4m,围岩节理
7、、裂隙较发育构造型为主,中风化带微张,岩体较破碎。弱微弱风化带岩石较完整完整。隧道围岩分级考虑岩性,岩体风化程度,受构造影响程度,结构特征,节理发育程度,并考虑岩体的饱和单轴抗压强度,隧道埋深及水文地质条件等因素,按照公路隧道设计规范JLG70-2004中有关条款,综合确定:详见隧道地质纵断面图,分级划分汇总如下表:围岩特征及分级一览表围岩名称受构件影响程度结构特征主要力学参数完整性评价RQD%围岩级别第四系很重松散结构fao=140-400kpaV强风化石灰岩较重镶嵌碎裂结构f=10001kpaC=0.5mpa=300破碎75-85IV中风化石灰岩较重轻微块状体结构f:k=95.6mpaC=
8、12.1mpa=550较完整III(3)围岩稳定性评价该隧道围岩主要为石灰岩,受构造影响较重,节理裂隙发育,与线路走向小角度斜交,或大角度相交,将岩体分割成菱形体,强风化带节理闭合微张,岩体破碎,容易塌落,弱微风化岩体多闭合,但隧道开挖受力条件变化,岩体易沿节理面裂开,较破碎。围岩级别为IIIIV级,稳定性较差。V级围岩为第四系半干硬至硬塑黏性土及碎石土,主要分布在于隧道进出口,无自稳能力,易产生大塌方,雨季洞室淋雨状出水或局部滴水。IV级围岩由强风化石灰岩构成,分部于洞身与洞进出口部位,洞身埋藏相对较浅,节理发育,一般无自稳能力,易产生小塌方,进而发展为中大塌方。雨节洞室潮湿或点滴出水。II
9、I级围岩由中风化石灰岩构成,属较坚硬岩石,节理闭合但埋深大,开挖时应力变化,节理易暴露,产生掉块式中、小塌方,雨季洞室潮湿式滴水。(4)隧道洞口稳定性评价隧道出口处因过去人工采石,形成坡度和活石,需清理缓坡堆积的松散崩落体,消除不安全隐患。隧道进出口基岩埋藏较浅,顶部均分布1.3-3.5m厚的第四系松散堆积物。且围岩比较破碎的强风化石灰岩为主,处理不当易产生大的塌方,建议早进洞晚出洞,进出口修建明洞。8、结论和建议1)隧址区不发育,未发现形成山体滑坡和泥石流,隧址稳定,宜建设。但人为形成岩石、松散崩塌物应处理。2)隧道围岩级别III-V级,稳定性较差,应采取有效衬砌措施。3)隧道进口埋藏较浅,
10、围岩破碎,且上覆第四系松散堆积物较厚,易产生塌方,建议修筑明洞。4)隧道内无地表水,勘察期间未见地下水。5)隧址内地震裂度为VI级,地震峰值为加速度系数为0.05g。6)进口处因采石形成50-60米陡坡,坡度70-80爆破已形成危石,易产生塌落。隧道围岩级别及其长度统计表项目类别里程长度(m)百分比%右线隧道(m)IIIYK34+300 YK34+73443468.84IVYK34+240YK34+300YK34+734YK34+78411017.46VYK34+154YK34+2408613.65合计630100左线隧道IIIYK34+320YK34+72040063.09IVYK34+26
11、0YK34+320YK34+720YK34+78212219.24VYK34+148YK34+26011217.67合计634100三、爆破安全施工方案因隧址区内围岩在IIIIV级稳定性较差,在开挖爆破时,进行超前支护和爆后急速支护与衬砌加固。按围岩岩石级别和自稳能力不同,分别进行大管棚注浆,注浆小道管,早强水泥砂浆锚杆超前支护。当隧道开挖达到设计要求后,应尽快作初期衬砌与支护。不得使围岩开挖临空面长时间暴露,应尽快喷射第一层混凝土,及早封闭围岩表面,然后再作施工系统锚杆,挂钢筋网,立支和稳定钢架,再分层喷射混凝土成型管工序。随围岩岩石级别的变化,而设计炮孔深度L宜浅不宜深,喷浆支护的稳定保护
12、是爆破设计的重中之重。四、隧道掘进开挖顺序和爆破震速要求隧道内因岩体结构面不断变化(等级)开挖需依据围岩稳定采用不同部位开挖顺序。1、III级围岩施工工序方案图a 施工步骤如下(1)左洞上台阶开挖。 (2)左洞上台阶初期支护。(3)左洞下台阶开挖。 (4)左洞下台阶初期支护(包括中夹岩加固)。(5)左洞防水层及抹墙二次衬砌施工。b其它安全及注意事项(1)爆破开挖后,立即进行喷锚支护,严禁围岩长时间暴露。(2)开挖每循环进尺不得超过2m。(3)右洞施工应根据监控围岩数据信息,可及时调整支护和衬砌参数,并确定二次补砌的施作时间,必须保证施工人员安全及施工质量。说明:1、为避免后行洞爆破震动,使先行
13、洞二次衬砌产生裂纹,在浇筑的衬砌未到设计强度的70%以前,后行洞的爆破在先行洞靠中夹岩侧,避免引起的震动速度宜小于6cm/s。2、通常情况下,先行洞二次衬砌与后行洞掌子面的距离要大于10m,(爆破面至衬砌水平距离)。同一洞内二次衬砌与最后掌子面的距离应在考虑初期支护收敛状况及掌子面爆破震动影响的基础上确定,必须大于30米。3、后行洞的爆破施工应在先行洞初期支护完成并达到一定强度后再施工,一般滞后先行洞下台阶掌子面大于10米。a施工方案步骤如下:1、左洞在未爆破前需超前支护2、左洞拱部环形开挖。3、左洞上半断面初期支护4、左洞坝心岩土开挖。5、左洞下半断面中槽开挖。6、左洞下半断面左侧开挖。7、
14、左洞下半断面左侧初期支护。8、左洞下半断面右侧开挖。9、左洞下半断面右侧初期支护10、左洞仰拱施工。11、左洞全断面、横筑二次衬砌混凝土。右洞12、右洞拱部超前支护。13、右洞拱部环形开挖。14、右洞上半断面初期支护15、右洞坝心岩土开挖。16、右洞下半断面中槽开挖。17、右洞下半断面左侧开挖。18、右洞下半断面左侧初期支护。19、右洞下半断面右侧开挖。20、右洞下半断面右侧初期支护21、右洞仰拱施工。22、右洞全断面、横筑二次衬砌混凝土。说明:1、为避免后行洞爆破震动使先行洞二次衬砌产生裂纹,在浇筑的衬砌混凝土未达到设计强度70%以前,后行洞的爆破在先行洞靠中夹层岩侧壁引起的震速要V6cm/
15、S。2、先行洞衬砌与后行洞工作的掌子面的距离要大于20米。3、在同洞内掌子面爆破与二次衬砌的水平距离要大于20米。4、后行洞的工作面要与前行洞的初期支护要求强度时,两者之间距离要大于10米。5、左右两洞监测数据收敛性不好时,可推迟另一洞工作进度,在二次衬砌后再进行。V级围岩的开挖可不采用爆破方法,可用机械、人工清挖的方法。级围岩开挖分上下台阶施工,IV级围岩用导坑法开挖方法施工。五、爆破方案的选择根据爆区的实际情况,为更好的实现预期的爆破目的,故选半断面开挖法爆破。3.1机具选择钻孔机械设计用孔直径取3840mm钻头打孔。选用24.28型手持气腿式钻机清渣与运渣机械:a选用T500型铲车清渣
16、b运渣机械选用自卸翻斗车。3.2爆破物品选择炸药:因隧道岩石属坚硬性岩石,已知其波阻抗为810106kg(m2s)-1选用岩石乳化炸药相匹配,其爆速为3400m/s,直径D为35mm,密度为0.851.05g/cm3雷管:先用导爆管雷管(非电起爆网络)起爆方式:用导爆管传播,激发针起爆3.3隧道断面要求尺寸:1.净空面积:152.30m2 2.内轮廓周长:46.25m(底半圆长19.69m) 3.内轮廓净高:10.17+0.9m 4.建筑界限高度:5.0m 5.建筑界限宽度:14.5m+(0.92)详细见下图六、爆破参数选择隧道分为左右两部分实施爆破。左半部分参数设计:1.掏槽孔布置:设计用平
17、行直孔掏槽和楔形两种掏槽方式在岩层节理裂隙发育小时,直观岩石结构面坚硬,选用楔形二级掏槽;直观岩层明显节理属节理裂隙发育,岩石软硬变化,可选择直孔平行掏槽(有空孔)方便省力。楔形掏槽:已知隧道岩石f=810,取炮孔与工作面夹角a=75o70o,两排炮孔间距a=0.40.35m,孔数n=12;孔深L=3.0m。详细见下图:楔形掏槽炮孔布置图直孔平行空孔掏槽:a=0.2m b=0.4m L=3.0m n=9(中心孔为不装药空孔)掏槽孔布置在断面中心偏下1.0米处。为装运、洞顶喷浆方便。详细见下图:直孔平行掏槽炮孔布置图周边孔:图纸设计内轮廓要求凹处不大于0.3m。周边孔需要布置稠一点,孔沿周边布置
18、a=0.91.1m。取a=1.0m半周边孔孔数n周=46.251.02=23孔,隧道中心线为分布开挖线,边孔上可布置为崩落孔。扩槽孔:扩槽孔布置在掏槽孔四侧,为辅助孔创造更好的临空面,要求比辅助孔稠,a=0.8m b=0.7m 布置两圈辅助孔取a=1.2m b=1.0m L=3.0m孔数:地板孔:地板孔为克服先爆孔的石渣压力需要加量,选择为周边孔孔距的80%。板块地板孔长=17.31/2=8.6m孔数:8.6/(1.00.8)=11孔炮孔总数目:N=3.3采用分布爆破(二次爆破面积S取一半)计算得N=119炮孔布置图:见下图钻孔技术要求:周边孔与地板孔要求深度超出内轮廓其它孔深度落在要求的平面
19、内。线0.10.2m。左半分布开挖各类孔参数表分类孔名编号个数角度雷管段别装药系数单孔药量kg孔数孔深m掏槽孔1-1272ms-3ms-50.82.56122.23.2扩槽孔13-2490ms-70.752.25123.0周边孔25-4790ms-120.51.5233.2底板孔48-5990ms-130.752.25113.2辅助孔50-11190ms-9ms-10ms-110.72.1583.0合计116炸药单耗:Q=1.1ko(f/s) 1/2=1.11.7380.72=1.376 kg/m3单孔药量、掏槽孔:单孔药量LrL4Q卷L孔深 r装药系数 L435mm乳化炸药长度mQ卷35mm
20、乳化炸药单圈重量kg掏槽孔单孔装药量:Q掏1LrL4Q卷3.20.80.150.152.56kg/孔Q掏22.20.80.150.151.76kg/孔、扩槽孔:取r0.75Q单孔药量LrL4Q卷30.750.150.152.25 kg/孔、周边孔:取r0.5Q单孔药量LrL4Q卷30.50.150.151.5kg/孔、底板孔:取r=0.75Q单孔药量LrL4Q卷30.750.150.15=2.25kg/孔、辅助孔:取r=0.7Q单孔药量LrL4Q卷30.70.150.15=2.1kg/孔、左部开挖需分部总药量Q左Q掏+Q打+Q周+Q底+Q辅122.56+122.25+231.5+112.25+
21、532.130.72+27+34.5+24.75+121.8238.77kg左部分网络起爆顺序:掏槽孔扩槽孔辅助孔周边孔底板孔说明:在扩槽孔起爆后,辅助孔以扩槽孔为中心,圆周方向布置辅助孔先里后外起爆。起爆网络示意图a掏槽孔(内6孔)取ms3,(外6孔)取ms5b扩槽孔ms-7(12孔)c辅助孔ms-8、ms-9、ms-10、ms-11(左部分53孔,右部分59孔)d周边孔ms-12(23孔)e底板孔ms-13(11孔)装药结构:掏槽孔:0.75m扩槽孔:辅助孔:周边孔:底板孔:右半部参数设计:(1) 右半部分面积与左半部分同等。(2) 右半部分不需设计掏槽孔和扩槽孔,可利用左半部分爆后空间为
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