武夷山隧道爆破设计.doc

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1、向莆铁路JX-4B标段武夷山隧道工程爆破设计方案中铁三局向莆铁路JX-4B标桥隧分公司经理部二九年二月十五日向莆铁路JX-4B标段武夷山隧道工程爆破设计方案编制： 审核： 批准： 中铁三局向莆铁路JX-4B标桥隧分公司经理部二九年二月十五日第一章 爆破设计方案1.工程概况和特点1.1工程概况工程名称：武夷山隧道施工单位：中铁三局向莆铁路JX-4B桥隧分公司经理部设计单位：中铁第四勘察设计院集团有限公司监理单位：北京铁研建设监理有限责任公司施工工期：31个月武夷山隧道位于新建铁路向塘至莆田铁路三江至福州段XPJX4B标，跨越江西省黎川县和福建省建宁县，长14.659公里。我单位承担DK21092

2、3DK219911段8.988km的施工任务。武夷山隧道工程，周围环境较为简单，爆破场地四周200m内没有高架线路、民房、既有公（铁）路、地下水管道、煤气管道等，对爆破振动安全要求，主要是保护围岩尽可能小的受到损伤，以便减小围岩渗透量和避免由于围岩损伤破坏而出现的大的突水和隧道坍塌风险。对爆破产生的飞石和空气冲击波安全要求，主要为了保护设备和施工人员的安全。1.2工程特点1.2.1围岩地质特点复杂本隧道主要穿越少斑中粒花岗岩地段和穿越黑云斜长变粒岩、强风化带等，围岩级别为、级。1.2.2需要灵活多变的爆破设计本隧道穿越围岩级别多，并且还穿越断层破碎带等不良地质，根据中铁第四勘察设计院集团有限公

3、司的施工图，、围岩采用爆破方法开挖，因此需要对不同围岩级别和特殊地段，采用不同的爆破方法。1.3爆破区地形，地貌、地质条件、水文条件1.3.1地形地貌本隧横穿闽赣边界的武夷山脉，整体地貌呈马鞍形,隧道埋深50130。1.3.2工程地质 隧道洞身岩石种类较多,除断层带、浅埋部分划为IV、V级围岩外，其余为弱风化侵入岩、变粒岩，属坚硬完整较坚硬完整岩石，围岩级别为III级。1.3.3气象水文本隧所经过的江西、福建地区均属于亚热带湿润季风气候区，温暖、湿润、深受季风环流影响。地下水类型主要有孔隙潜水、基岩裂隙水，局部地段存在岩溶水。2.编制依据（1）隧道主体工程施工图纸、施工招标文件、技术规范，质量

4、验收评定标准，招标文件补遗书和答疑书；（2）中华人民共和国民用爆炸物品管理条例国务院1984年1月；（3）爆破安全规程（GB67222003）；（4）土方与爆破工程施工及验收规范（GBJ20183）。（5）根据项目经理部和指挥部的调查情况，以及由项目部提供的“民爆器材使用单位办事程序意见稿”之规定。（6）我单位积累的爆破的成熟技术、科技成果、施工工艺方法及同类工程的施工经验。3爆破设计原则爆破参数根据工程类比和爆破经验初步确定。爆破施工后要根据实际情况进行试验最终确定准确的爆破参数。4施工方案4.1基本原则整个隧道施工遵循新奥法原理，以人为本，坚持地质预报超前，遵循“爱护围岩、内实外美、重视环

5、境、动态施工”的基本原则组织施工。4.2总体施工方法本隧道围岩级别主要为、级。级围岩采用全断面法，级围岩采用台阶法，级围岩和级深埋采用三台阶七步法，级浅埋、偏压采用双侧壁导坑法开挖。钻爆作业采用人工凿岩钻孔。表1各级围岩施工方法示意围岩级别施工示意图施工方法与设备开挖：用简易钻孔台架配合人工凿岩钻孔，人工装药，实施光面爆破； 初期支护：锚杆钻机钻孔，SSP湿喷混凝土喷射机喷射砼。无轨运输：采用卡特966G装载机或柳工Z50装碴东风、奔驰自卸车出碴。超前支护：超前锚杆。开挖：III级围岩用简易钻孔台架配合人工凿岩钻孔，人工装药，实施光面爆破；初期支护：锚杆钻机钻孔， SSP湿喷混凝土喷射机喷射砼

6、。无轨运输：采用卡特966G装载机或柳工Z50装碴、小松PC220挖掘机装碴东风、奔驰自卸车出碴。、超前支护：超前双层小导管、超前小导管。开挖：机械法开挖，拱部环形开挖采用小松PC55挖掘机，核心土开挖采用小松PC220挖掘机开挖，风镐配合。初期支护：锚杆钻机钻孔，SSP湿喷混凝土喷射机喷射砼。无轨运输：小松PC220挖掘机装碴，东风、奔驰自卸车出碴。超前支护：大管棚或超前小导管。开挖：导坑开挖采用小松PC55挖掘机，风镐配合。支护：锚杆钻机钻孔， SSP湿喷混凝土喷射机喷射砼。无轨运输：小松PC220挖掘机装碴，东风、奔驰自卸车出碴。5爆破设计5.1钻机型号选择根据长期施工经验,炮孔直径=4

7、042mm，风动凿岩机，型号：YT28。5.2爆破器材选择隧道开挖，根据炮孔内水量情况，选用岩石乳化炸药或改性铵锑油炸药，药卷直径为=32mm；周边眼采用光面爆破，普通导爆索或25的药卷间隔装药，根据实际情况调整。雷管选用GB-6378系列120段导爆管雷管，最终起爆雷管用电雷管。5.3掏槽形式选择隧道爆破的掏槽眼是爆破成败的关键，也是产生最大震动速度的部位，大量实践和研究表明采用楔形掏槽能有效减少爆破振动，根据该隧道实际情况，隧道掏槽采用楔形掏槽。5.4周边眼爆破形式隧道开挖周边眼爆破采用光面爆破设计，、级围岩光面爆破参数按表1设计，施工中根据爆破效果随时调整，严格控制超欠挖，达到爆破周边圆

8、顺，减少爆破对周边围岩的扰动和降低爆材消耗。表1 光面爆破参数表围岩类别周边眼间距(cm)周边眼抵抗线W(cm)相对距离E/W装药集中度(kg/m)级围岩506060700.830.40.45级围岩455055600.820.30级围岩4O4540550.81.00.20V级围岩3540450.91.00.15光面爆破孔采用25的药卷间隔装药，根据实际情况调整。光爆孔装药结构示意见图2，力争达到周边眼炮痕保留率达到90%以上。图2 光爆孔装药结构示意图5.5隧道爆破设计5.5.1 II级围岩爆破设计在级围岩地段，可采用全断面法施工；为充分发挥级围岩整体性好，支护可相对滞后的有利条件，也可采用中

9、洞超前扩挖成型的施工方法，这有利于提高光面爆破质量，减少爆破对周边围岩的扰动，此外中洞短距离超前还可起到超前探知地质情况的作用。循环进尺3.0m。5.5.1.1全断面法施工根据爆破经验和工程类比方法，II级围岩全断面开挖采取楔形掏槽，钻眼直径38mm，。掘进炮眼深度为3.0m，掏槽眼深度为3.2m。炸药单耗、周边孔眼距、线装药密度、掌子面炮眼数目分别取0.94kg/m3、50cm、0.40kg/m、211个（其中周边眼56个），掏槽眼距85cm，排距80cm，底板眼距60cm，掘进眼7580cm。炮眼布置及爆破参数见下图。5.5.2 III级围岩爆破设计III级围岩全段采用台阶法施工。因III

10、级围岩属次坚石，机械法开挖极为困难，因此按台阶法浅孔爆破法施工。循环进尺2.0m。(1)上台阶爆破设计III级围岩上台阶的炸药单耗、周边孔眼距、线装药密度,根据工程类比分别取0.92kg/m、50cm、0.4kg/m。炮眼布置及装药参数见下图。5.5.3 光爆后效果检查及要求 1、爆破后围岩的稳定情况应符合；硬岩无剥落；中硬岩基本无剥落；软弱围岩无大的剥落或坍塌。 超欠挖值符合隧道允许超挖值2、开挖轮廓符合设计要求，开挖面平整。3、爆破进尺达到设计要求，爆出的石块块度满足装碴要求。4、炮眼痕迹保存率符合下表要求，并在开挖轮廓面上均匀分布。 5、两次爆破的衔接台阶尺寸符合以下要求：采用风钻打眼，

11、炮眼深度在3m以内时，两茬衔接处的台阶不得大于15；采用台车打眼，接茬处的台阶高度应按机型而定，但不得大于25。5.5.3 IV、级围岩爆破原则采用风镐配合机械开挖，以减小对围岩的扰动，但考虑实际情况，局部微震爆破。根据循环进尺0.51m，每个炮孔装药量为0.150.45kg。6爆破器材及设备及人员需求XPJX4B标段，隧道长8.988Km，主要石方爆破开挖量110万方3。所需爆破器材及设备见下表。爆破器材所需数量表一般炸药(吨)（岩石乳化32mm）1210光爆炸药(吨)（岩石乳化25mm）300导爆索(万米)15非电导爆管雷管(万发)70爆破次数（次）5000 所需设备类型及数量表机械名称规

12、格型号额定功率（KW）或容量（m3）或吨位（t）厂牌及出厂时间数量现在在何处新旧程度（%）空压机L22/7132北京，2001.56已安装90空压机L55-40/8250北京，2001.52已安装90风动凿岩机YT284.86m3/min天水，2004年80已到场新风镐G10新乡，2002年60已到场新水平地质钻机MK-530KW西安,2004年5新购钻孔作业台架自制，2005年4新挖掘装载机ITC312-H3112KW德国Schaeff，2002年1已到场95短臂铲装机D600T600t/h挪威BROYT,1998年1云南85装载机W38035 m3小松常林,2003.91已到场95侧卸装载

13、机WA470-33.5 m3日本小松，2003年1陕西95通风机SDF(B)NO.12.51102KW山西，2003年2陕西95射流风机SDS-NO10030山西，2003年1陕西957钻孔施工要求钻爆作业严格按照技术交底进行钻眼、装药、接线和引爆。如开挖条件出现变化确需修订爆破技术参数时，由主管技术人员确定。钻眼前绘出开挖断面中线，水平线和断面轮廓线，并根据爆破设计标定炮眼位置；掏槽眼眼口间距误差和眼底间距误差不大于5cm；辅助眼深度、角度按设计施工，眼口排距、行距误差均不大于10cm；周边眼位置在设计断面轮廓线上，允许沿轮廓线调整，其误差不大于5cm，眼底不超出开挖面轮廓线10cm；内圈炮

14、眼至周边眼的排距误差不大于5cm，炮眼深度超过2.5m时，内圈眼与周边眼以相同的斜率钻眼；当开挖面凸凹较大时，则按实际情况，调整炮眼深度，力求所有炮眼（除掏槽眼和底眼外）眼底在同一垂直面上；钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查，并做好记录，有不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后，准备装药起爆。装药分片分组，严格按爆破参数表及炮孔布置图规定的单孔装药量、雷管段别“对号入座”。装药前将炮眼内泥浆、石粉吹洗干净。所有装药的炮眼均堵塞炮泥，周边眼的堵塞长度不小于20cm，确保连线无漏连现象，另外，为减少粉尘的扩散，在炮眼堵塞时，装入水袋。8起爆网路设计爆破采用孔内非电微差雷管，孔外用电雷管起爆。每个雷管引爆

15、的导爆管数目不超过15根。图8装药结构图示意图图9爆破联线图（一把抓）第二章、施爆安全措施1安全质量保证措施（1）炮孔：炮孔位置精度直接影响爆破效果和爆破安全，必须严格控制。炮孔技术要求参照上述6钻孔施工要求。（2）装药和堵塞：炸药量、装药结构和堵塞质量对破碎效果、爆破飞石、爆破振动控制以及保留岩体的保护都至关重要。具体要求为： 严格按设计要求控制每孔的装药量，并在装药过程中检查装药长度。 装药过程中发现堵塞等现象时，应停止装药并及时疏通。如已装入雷管或起爆药包，处理过程要注意雷管或起爆药包。用木制长杆处理，严禁使用钻具、钢筋等处理。 装药过程中发现装药量与装药长度不符时，应及时检查校核，找出

16、问题，并采取相应措施。装药过程要认真记录，包括装药的基本情况、出现的问题及处理措施。 装药结束后，应进行检查验收，未经检查验收不得进行堵塞作业。 爆破器材运入现场后，由专人负责看管，施工现场禁止烟火。（3）爆破质量保证措施 针对具体的岩性，认真分析每次爆破的效果，积极总结经验，在允许的范围内选取合理的爆破参数和爆破方式。 合理的起爆模式，尽可能使每个炮孔爆破有良好的临空面。 保证堵塞质量，堵塞时应有专人负责检查堵塞质量。 炮孔位置、几何尺寸达不到设计要求时，必须对设计参数进行必要的修正或采取补孔、补钻、清孔等措施。 掌子面有大的地质构造或有上次后排药包爆破时产生的裂缝时，应采取必要的补救或调整

17、措施，如重新调整孔位、间隔装药、间隔堵塞、调整装药量等，避免爆破气体沿裂隙泻出，影响爆破效果，造成安全事故。爆破记录。爆破结束后，爆破技术人员对本次爆破过程进行记录，包括爆破参数、爆破效果，爆破器材使用情况，以及爆破出现的问题等。爆破员应将剩余爆破器材仔细清点，如数及时交回爆破器材仓库，并作好火工品器材使用记录。（4）盲炮处理爆破施工过程中总难免出现个别盲炮，在处理盲炮时严格执行爆破安全有关规定。预防盲炮首先应该对使用的爆破器材进行抽检，爆破前选用合格的炸药、雷管以及其它起爆器材；在爆破施工过程中，要清理好炮孔中的积水；在装药堵塞时，必须仔细进行，注意每一个环节，防止损坏起爆药包和折断雷管的起

18、爆线路。根据爆破安全规程有关规定，处理盲炮一般采用二次爆破法、炸毁法以及冲洗法等三种方法。属于漏点火的拒爆药包，可找出原来的导爆管或雷管脚线，经检查确认完好后，进行二次起爆；对于不防水的硝铵炸药，可用水冲洗炮孔中的炸药，使其失去爆炸能力；对于防水炸药装填的炮孔，可用掏勺细心地掏出堵塞物，再装入起爆药包将其炸毁。如果拒爆炮孔周围的岩石尚未发生松动破碎，可以在拒爆炮孔附近30cm处钻一平行新孔，重新装药起爆，将拒爆孔炸毁。2爆破安全爆破有害效应主要是爆破振动、爆破飞石、爆破冲击波、噪声、爆破烟尘、有害气体等，但主要控制爆破震动对围岩、设备和新浇混凝土的影响。2.1爆破振动安全根据爆破安全规程的规定

19、，爆破振动安全距离按以下公式计算：式中： 爆破振动安全允许质点振动速度峰值，cm/s； Qmax 爆破单响最大炸药量，kg； K与介质性质、爆破方式等因素相关的系数，在岩石中通常为30180，土壤中为100200； 与传播途径和地质地形等因素有关的衰减指数，近距离为1.52.3，远距离为1.21.5；R爆破振动安全距离，m。爆破安全规程中规定各类建筑物和构筑物所允许的爆破安全振动速度。质点振动速度安全允许值见下表。针对被保护物距爆破地点的距离，按照上述的振动速度计算公式，可推算出一次起爆的单响最大药量，由此可对药量进行调整，从而可控制爆破振动。 质点振动速度安全允许值序号保护物名称(cm/s)

20、备注1土窑洞、土坯房、毛石房屋12一般砖房、非抗振的大型砌块建筑物233钢筋混凝土框架房屋54水工隧道105交通隧道156矿山巷道围岩不稳定，有良好支护10围岩中等稳定，有良好支护20围岩稳定，无支护302.2爆破振动控制措施为了降低爆破振动，还可考虑以下措施： 根据爆破区域的实际环境情况采用诸如微差爆破、预裂爆破等积极的爆破减振技术。 选择合理起爆间隔时间，控制最大单响药量，避免爆破震动波重叠。（3） 正常爆破施工前利用几次小规模的爆破试验，寻找爆破振动的衰减规律，并确定出振动衰减公式中的有关参数，由此可根据被保护物的振动安全要求，确定最大允许单响药量或最小安全距离，指导爆破施工。2.3爆破

21、振动安全测试爆破振动安全测试目的：确定本工程施工范围的爆破振动衰减规律，给出相应的K、值；（1）监测爆破振动对构筑物的影响。具体测点布置如下：为了分析该地区的爆破振动衰减规律，且由于爆破振动的衰减规律受传播路径的地质水文条件、地形条件以及爆破条件等诸多因素的影响，因此为了获得被保护物爆源间的振动衰减规律，需在可能的传播路径上布置一条测线，测线上布置5个测点。测点距离爆破区域分别为50m，70m、100m、120m、150mm。测试次数为5次。（2）测试与分析系统爆破震动测试与分析处理系统如下：测试系统：拾震器数据存储体TOP2500型测振仪数据存储体测振仪计算机分析打印机专用分析软件专用软件专

22、用软件分析处理系统（3）测振仪器性能及工作原理A、测振仪测振仪采用成都拓普电子技术研究所近几年研制开发的最新产品一TOPBOX爆破振动自记仪，这也是目前国内研制开发的集测量、处理、输出为一体的先进测振仪。TOPBOX爆破振动自记仪主要性能：量 程：10mv40v采样频率：10050000Hz延时长度：0K，-4K，-12K采集长度：16K触发方式：上升沿内触发、下降沿内触发和外触发触发电平：(-7/87/8)量程通 道 数：2基本工作原理:如图一所示，仪器由各独立的采集模块和一内部计算机系统相连组成，每一模块均含有一个时基控制器和多个采集通道（具体数目视型号而定）。模块间以时钟、触发总线来同步

23、，可保证各通道同时触发和同时记录：各模块也可异步采集，相互独立。采集通道把采集的数据分别存入各自的存贮器中，CPU通过统一的系统总线来存取指定的通道数据，并控制各采集模块的参数和状态。由于每个通道自带A/D和存储器，故扩展采集模块、增加通道变得很容易，而且不会影响整个系统的最高采样速率和每通道的采集长度，在并行采集时，通道间相差小到可以忽略不计。TopViewl.2软件是拓普公司97年9月推出的新一代虚拟仪器软件，适用于Windows3.1和Windows95操作系统。具有以下优点优良的全汉字图形界面。硬件兼容性，采用标准微机作开发平台，可在各种通用的打印机、绘图仪上输出，并有RS232等多种

24、通信接口。完善的数据处理功能，具有FFT、功率谱、相关、微积分、插值、压缩、滤波、传递函数等算法。开放的数据文件存储格式，用户可自行开发处理软件。支持专用分析功能开发。提供DOS和WBDOWS采集接口程序库，用户可自己编程控制采集，开发专用测试分析功能。TOPBOX工作原理图TOPVIEW分析仪虚拟仪表界面B、拾振器拾振器采用北京测振仪器厂生产的C D-1型磁电式速度传感器，1999年1月通过北京市计量科学研究所的检定，工作性能如下:灵敏度：标定频率f80hz，625mV/cms-1频率响应：v1cm/s频率(Hz)204080160320500输出(mV)632638628639610585

25、误差()0.61.60.01.8-2.8-6.8示值线性：f80Hz标准值(cm/s)0.51.01.52.02.53.0输出(mV)315628942125415761875误差()0.30.00.00.20.4-0.53爆破器材管理 爆破技术人员具有公安部核发的爆破技术人员作业证，爆破员、安全员、押运员均应持证上岗。 爆破器材使用专用的爆炸物品运输车运输，由公安部门指定专门单位运送。现场爆破器材由专人负责登记使用情况，并负责施工现场的爆破器材临时保管。剩余的爆破器材清点清楚，如数及时交回爆破器材仓库，爆破器材不得在现场过夜。 严格按照爆破安全规程有关规定，进行爆破器材的检查，发现不合格产品

26、禁止使用。4爆破安全施工组织及管理机构4.1安全施工措施爆破施工中主要加强现场管理，精心组织施工，杜绝爆破事故的产生，从施工源头上抓安全，因此在施工应采取相应对策。 提高认识，加强教育，将安全责任落实到每个人，做到“安全责任人人挑”，做到每道施工工序都有人指挥和检查。 严格按设计的爆破参数施工。 钻孔施工前首先对掌子面上的危石进行处理，避免在爆破施工时落下伤人和设备。加强爆破安全警戒。4.2 爆破施工技术保障措施 建立以爆破项目经理为首的技术管理负责制，切实健全各项技术管理制度。爆破项目经理要认真抓好技术管理，施工前的各项技术准备，施工技术在施工中的贯彻、执行、监督及检查，施工后的验收总结和提

27、高，这三个环节要紧密衔接，环环相扣，真正使施工技术在工程管理中发挥主导作用。 施工中，各分部门均要严格按照施工工艺和操作规程进行实际操作，做到标准化、规范化作业。同时，要加强技术培训，努力提高全员技术素质。成立爆破专业技术组，聘请专家为顾问，及时解决施工遇到的技术难题，如：危险地段爆破施工、特殊地质构造区域爆破等。4.3 确保工程质量的技术组织措施 建立健全质量保证体系，建立以项目经理为组长，爆破主管为副组长，项目部和业务部门负责人为组员的质量管理小组，开展施工过程质量监督检查。质量管理小组主持和组织项目创优活动，形成技术负责人质量总负责、质理管理工程师专职监察的内部质量监督和业主的质量监理控

28、制相统一的组织保证机构，实行各单项工程和施工工序、工艺负责人和技术负责人质量责任制，分兵把口、层层负责。技术人员要吃透图纸，熟悉资料，进行层层技术交底，使主要管理者、现场管理人员及操作者了解整个工程的设计意图，清楚技术标准，掌握操作方法。对施工中出现的问题，积极配合现场爆破工程师分析，研究处理方案，及时予以解决。坚持“预防为主，检验把关相结合”的方针，加强对爆破器材质量的检验，杜绝不合格材料在工程中使用，根据实际结果调整爆破工艺和参数，保证工程安全。第三章、安全警戒方案1人员撤离、警戒人员到位每次爆破时，爆破工程师根据爆破安全规程和具体爆破地点，确定警戒范围和警戒点，并设置明显标志及岗哨。警戒

29、人员佩戴红袖章，携带手电筒和哨子。爆破工程师和爆破班长根据装药情况，通知XPJX4B项目部有关人员到场。装药连线完毕后，警戒人员和有关管理人员开始清场，把附近人员撤离到警戒线以外，警戒人员把好警戒点严禁人员到警戒范围内。2爆破根据爆破安全规程每次爆破应依次发出预告信号、起爆信号和解除警戒信号。信号为哨子配合灯光。第一次信号预告信号，警戒人员从爆区由里向外清场,所有与爆破无关人员、机械设备立即撤到安全区域。第二次信号起爆信号，确认人员、设备全部撤离危险区、具备安全起爆条件时,爆破工程师才能发出起爆信号。第三次信号解除警戒信号，未发出解除警戒信号前,警戒人员应坚守岗位，无关人员不准任何人进入危险区。经检查确认安全后, 爆破工程师方准发出解除警戒信号。爆破后通风15分钟后，爆破技术人员进入爆破现场，检查爆破效果。如果发现危石、盲炮等现象应及时处理，未处理前应在现场设立危险警戒或标志。