隧道光面爆破施工技术设计.pptx
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1、 4)、炮眼布置原则:炮眼布布置常见的形式有:楔形掏槽,环形布置;楔形掏槽,线形布置;直眼掏槽,环形布置;直眼掏槽,线形布置;布置顺序:先布掏槽眼,后依次为周边眼、底板眼、内圈眼、掘进眼。掏槽眼:掏槽眼先爆、扬弃爆破、药量大,装药长度达眼深的9095%,一般为总药量的3035%,比其他眼深1020%。目的:形成临空面。能否保证掘进进尺一般要看掏槽是否成功。周边眼:周边眼间距(E)可参照 隧道施工指南,一般为(818)d(d为炮眼直径);抵抗线(W-光爆层厚度也是周边眼到内 圈眼的距离)为(1020)d,相对距离E/W=0.71.0,一般小 于1.0;采用间隔装药结构,不耦合系数D=1.252.
2、0;拱部一般采用导爆索起爆,以达到同时起爆、形成平整的开挖面。第1页/共42页 其他眼:内圈眼比周边眼稀一些,为一般为周边眼的1.5倍左右,抵抗线为其间距的0.7倍左右,掘进眼均布,底板眼、二台眼比掘进眼密,比周边眼稀。5)光爆参数拟定:不同炮眼的布置、深度、角度、数量、装药结构、装药量、堵塞长度。主要炮眼有:周边眼、底板眼、内圈眼、扩槽眼、掏槽眼等。6)、掏槽眼设计;7)、绘制图表:绘制开挖断面图、在断面图上按确定的不同炮眼数量进行布置,列表计算不同炮眼的装药量,核算用药量。绘制周边眼装药结构图。8)、爆破方式:确定起爆方式、起爆顺序、联接方式;绘制起爆网络图。起爆顺序:先掏槽眼,而后扩槽眼
3、、掘进眼、内圈眼、底板眼,最后周边光爆眼;预裂爆破:先周边眼,而后是掏槽眼、扩槽眼、掘进眼、内圈眼、底板眼。9)、参数调整:试爆、参数调整,再试爆、形成较合理的参数指标。第2页/共42页2、爆破设计主要包括下述内容:1)工程概况;2)地质资料及环境条件分析;3)设计说明:爆破设计依据、适用的条件、施工要求及注意的问题;4)开挖方法、爆破方案选定:开挖方法、施工顺序、循环进尺。5)爆破参数确定;6)钻孔布置设计数据表:各种炮眼参数、药量表、装药结构、堵塞方法、起爆顺序及起爆网路图;7)钻孔布置平面图及剖面图;8)钻爆施工组织:炸药、雷管、导爆索、导爆管、导火线及其它所需器材用量;人员、机械、设备
4、配置及分工;施工技术要求;爆破安全技术措施;注意事项等 9)技术经济指标第3页/共42页3、基本概念3.1光面爆破smooth blasting 沿开挖边界布置密集炮孔,采取不耦合装药或装填低威力炸药,在主爆区爆破后起爆,以形成平整的轮廓面的爆破作业。3.2 预裂爆破presplit blasting沿开挖边界布置密集炮孔,采取不耦合装药或装填低威力炸药,在主爆区爆破前起爆,从而在爆区与保留区之间形成预贯通的裂缝,以减弱主爆破对保留岩体的破坏并形成平整的轮廓面的爆破作业。光面、预裂爆破炮孔装药需按不耦合装药结构设计:3.3不耦合系数decoupling ratio不耦合就是药径D要比孔径d小的
5、意思,其比值d/D=k称为不耦合系数,通常取k=1.252,对于硬岩可取小值,对软岩则取大值;第4页/共42页 4.1、岩石隧道的爆破作业,必须采用光面爆破或预裂爆破。4.2、光面爆破和预裂爆破参数应通过试验确定。4.3、当无试验条件时,有关参数可参照表3-1及表3-3选用。4.3.1、光面爆破(Smooth Blasting Method)先起爆掏槽孔,周边孔以较小的孔间距,较小的药量和较长延迟时间,最后爆破的方法。表4-1 光面爆破参数4、隧道爆破要点岩石类别周边眼间距E(cm)周边眼抵抗线W(cm)相对距离E/W装药集中度q(kg/m)极硬岩506055750.80.850.250.30
6、硬岩405050600.80.850.150.25软质岩354545600.750.80.070.12第5页/共42页4.3.2预裂爆破(Presplitting Method)周边孔以较小的孔间距,较小的药量和合理延迟时间,最先爆破,然后再起爆掏槽孔的方法。表4-2 预裂爆破参数岩石类别周边眼间距E(cm)至内排崩落眼间距(cm)装药集中度q(kg/m)极硬岩4050400.300.40硬岩4045400.200.25软质岩3540350.070.12注:表31、32所列参数适用于炮眼深度1.04.0m,炮眼直径4050mm,药卷直径2025mm。当断面较小或围岩软弱、破碎或对曲线、折线开挖
7、成形要求较高时,周边眼间距E应取较小值。周边眼抵抗线W值在一般情况下均应大于周边眼间距E值。软岩在取较小E值时,W值应适当增大。E/W:软岩取小值,硬岩及断面小时取大值。表列装药集中度q为2号岩石硝铵炸药,选用其他类型炸药时,应修正。第6页/共42页第7页/共42页光爆设计示例一、工程概况:1、工程简介 塘朗山隧道为南坪快速路西丽路段通道,呈南北走向,根椐剖面图布置情况,行车道间距约38m,左线隧道长800m,右线隧道长为850m。隧道由两支施工队伍从南(龙岗)北(西丽)两侧向中间对掘施工,南侧由十九局进行隧道施工,我公司承担隧道北侧爆破施工任务,总工期为450天。2、地质情况2.1地形地貌该
8、区地貌单元为低丘,山体总体呈南北走向。地表水系不发育,未见小溪河流,主要有间断地表水,地表水受降水影响显著。区内为小坑水库森林保护区,植被发育。第8页/共42页2.2 隧道地质岩性据钻孔揭露,隧道地段分布的地层较简单,除覆盖层为第四系松散堆积层外,其下为震旦系混合花岗岩(风化程度不均),地层岩性特征如下:2.2.1第四系坡残积层(Qdl.el)表层以含碎石的粉粘土为主,稍湿湿,可塑状态,沿斜坡沟谷地带状分布,钻孔中均见及。厚度为0.74.8m。2.2.2 V级围岩(全、强风化粗粒花岗岩)V级围岩主要是全至强风化花岗岩,结构松散,不稳定、无支护时易坍塌,在雨季施工,有可能出现少量流水现象,沿开挖
9、段面进口约200米长。2.2.3IV级类围岩(弱风化粗粒花岗岩)围岩波速相对较低,围岩较破碎、裂隙较发育,不稳定,无支护时可能坍塌,隧道开挖有可能出现线状流水现象。第9页/共42页2.2.4 III级围岩(弱、微风化粗粒花岗岩)III级围岩为弱、微风化粗粒花岗岩,节理较发育,侧壁基本稳定,无支护时可能产生局部坍塌,隧道开挖可能出现滴水现象。2.2.5II级围岩(微风化花岗岩)II级围岩为微风化花岗岩,岩石坚硬,节理一般发育,岩石呈大块状结构,侧壁较稳定,隧道开挖有可能出现滴水现象。3、工程环境条件,工程与周边建筑物、设施等的关系 地震基本烈度 测区地震基本烈度为度。隧道附近远离村庄等建筑物爆破
10、对周边建筑物和设施无影响。4、气象、水文地质 测区属亚热带季风性气候,空气湿润,气候温和,雨量充足,且多为台风暴雨,夏季高温多雨,冬季低温干旱。第10页/共42页二、爆破设计依据:1、铁路隧道工程施工技术指南TZ204-20082、铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南TZ231-20073、铁路工程施工技术手册隧道上册;4、爆破安全规程GB6722-2003三、爆破设计一)、爆破设计原则:1、隧道开挖除不易采用爆破施工的以处均要采用光面爆破。根据地质条件,开挖断面、开挖进尺,爆破器材等条件编制爆破设计。2、钻爆参数是一动态的参数,应根据围岩变化及时调整,进行动态管理。隧道通过不同级别的围岩,同一种
11、围岩采用不同的开挖方法,要求现场技术人员必须根据围岩的变化情况和地表振动监测情况,及时调整控爆参数,将爆破对隧道开挖轮廓四周围岩的破坏和对地表及临近建筑物的影响减小到最低。第11页/共42页3、加强开挖工序管理、减少欠挖处理量和喷锚回填量,确保隧道开挖的安全、质量和效益。对全隧道实现光面爆破开挖,减少超欠挖量,减轻围岩松驰圈影响范围,减少欠挖处理量和喷锚回填量,保证隧道施工安全,确保隧道开挖达到验标规定的质量标准,提高经济效益。4、选择合理的炸药品种。炸药爆速对爆破震动速度有直接影响,爆速越高,产生的振动越大。由于隧道爆破的特点,掏槽眼和掘进眼应选择爆速较高的炸药,周边眼利用低爆速的炸药,综合
12、考虑隧道开挖采用2#岩石炸药、乳化炸药以及周边眼使用的光爆炸药(2#岩石小药卷炸药)。5 5、选择合理的起爆时差。爆破振速的大小只与同时起爆的炸药量有关。因此设计中只要每段雷管的起爆时差足够大,使爆破振动速度不叠加,则爆破振速就只与最大段装药量有关。但起爆时差过大,会影响爆破效果。根据以往施工经验,选择国产系列非电毫秒雷管(低段位跳段使用)基本能使震动波形不叠加。第12页/共42页6、选择合理的掏槽方式。掏槽方式主要有两种,斜眼掏槽和直眼掏槽,有无进尺看掏槽.隧道爆破开挖的关键是掏槽,掏槽成功与否直接影响爆破效果,并且掏槽的深度亦直接影响隧道掘进的循环进尺。根据所选用的钻孔机械不同而选用最佳的
13、掏槽型式。二)、掏槽眼设计:在软岩、中硬岩层中,节理裂隙较发肓的浅眼爆破(炮眼深度在2.5m 以下时,称为浅眼爆破),采用小直径中空直眼掏槽,掏槽效果较好,因此在区间隧道中隔壁法开挖中采用小直径中空直眼掏槽。第13页/共42页第14页/共42页掏槽眼布置在正方形0.7m0.7m 范围内,设计每次进尺1.6m(两榀钢拱架间距),掏槽体积0.78m3,掏槽炮眼长度1.8m根据公式Q=Lq1=0.85Kg Q每个炮孔的装药量(Kg)炮孔装药系数,=0.60L炮孔深度(m),L=1.8q1直眼掏槽炮孔线装药密度(Kg/m)q1=0.78根据实际情况作调整,具体如下表:第15页/共42页三)、开挖方式根
14、据岩石条件和隧道断面形式,结合以往的施工经验及机械状况,不同的围岩级别采用不同的开挖方式。以IVV级围岩为例,根据围岩情况,同时为减少同段雷管的装药量,控制爆破规模,采取中隔壁开挖法,分步开挖。见下图第16页/共42页第17页/共42页第18页/共42页四)、爆破设计参数的确定:根据经验初选参数,再通过现场实验确定。(1)、炮眼深度L,孔径d以循环进尺作为眼深,取1.51.6m,掏槽眼加深约1020%,取1.71.8m孔径d 使用钻头为40mm,确定d=40mm(2)、炮眼数目通过经验类比法或经验工公确定。(3)、炮眼布置炮眼布置根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线,辅助炮眼交错
15、均匀布置,周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上,掏槽炮眼加深10%20%。第19页/共42页先布置掏槽眼,再按光面爆破原则布置周边眼。然后是底板眼、内圈眼、二台眼、最后布置掘进眼,掘进眼均匀布置,内圈眼比掘进眼密一些,比周边眼稀一些,其间距为周边眼的1.5 倍左右,抵抗线为间距的0.7 倍左右,另外为了不至使底板越爆越高,底板也要下插角,以又考虑到先爆炮眼的部分碴堆在上面,爆破时负荷较大,因此二台眼、底板眼比掘进眼适当加密,稀密程度和内圈眼差不多。周边眼参数经验计算式:周边眼间距 E=(818)d(d 为炮眼直径),cm。抵抗线 W=(1.01.5)E,cm;不耦合系数D D=1.252.0根
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