各类围岩开挖方案
柞小高速公路第十九合同段
隧道洞身开挖光爆施工方案
中铁十局二公司
柞小高速公路十九合同段项目经理部
二OO六年十二月二十七日
柞小高速公路第十九合同段
隧道洞身开挖光面爆破施工方案
一、编制依据及原则
1、编制依据
（1）阿（荣旗）北（海）西部大通道陕西境西康高速公路柞水至小河段第十九合同段《两阶段施工图设计》及现场实地调查资料；
（2）相关施工安全管理规定及现场爆破施工经验；
（3）中华人民共和国国家标准GB6722-2003《爆破安全规程》。
2、编制原则
（1）隧道明洞开挖爆破同路基开挖爆破，详见石方控制爆破方案。本文只说明隧道暗洞洞身开挖爆破方案。
（2）采用微震光面爆破方案。
对于隧道暗洞围岩较完整坚硬的Ⅱ、Ⅲ级围岩爆破开挖采用全断面微震光面爆破方案；围岩较破碎、风化较严重的Ⅳ、Ⅴ级围岩采用上下台阶微震光面爆破开挖，隧道爆破开挖中严格遵循“管超前，严注浆，短开挖，强支护，早封闭”的基本原则。
(3)洞口段围岩较差段爆破开挖注意事项
洞口段开挖爆破对临近房屋、施工设施、行人车辆存在安全隐患，采用预裂爆破结合挖掘机开挖。
(4)坚持爆破申请及警戒的原则
在爆破施工前将爆破方案及计划安排审批表上报相关管理部门审批会签后，方可实施爆破，爆破必须在规定的时间内完成，同时采取必要的警戒措施，确保行人和车辆安全，避免发生意外。
二、工程概况
1、地理位置及沿线地形、水文、气候、地质情况
本合同段位于秦岭南坡，汉江支流乾佑河中上游。地势总体不断向汉江降低，山体多为基岩裸露，土层薄而少，构成少土多石的山区，该段河谷一般宽50米—150米之间，两岸山坡多为45°以上的陡坡，河谷弯曲，顺直河段较短。
路线走廊为乾佑河河谷，全线山高谷深，岸坡陡峻；植被良好；除局部缓坡下部和河滩有数米至十余米覆盖层外，其余岸坡覆盖层很薄或基岩外露。岩性主要有花岗岩、灰岩、砂岩和板岩、片岩、千枚岩。第四系冲洪积、残坡积层沿河谷漫滩、阶地和山体坡麓堆积，多为砂类、砂砾类、砂卵类土。
受地势影响，全区气候差异较大。秦岭南坡海拔1000米左右地区以南，为亚热带山地气候，1月份平均气温0.6℃，七月份平均气温23.7℃，年平均气温13.4℃，极端最高气温39.6℃，极端最低气温17.5℃；年平均无霜期230天，最大冻深16cm。
年均降水量768.3mm，年最大降水量1245 mm，一般集中在7月至9月；降雪期为十一月至来年二月，在雨季时洪水暴涨，汛期一般多见于6～9月份。
本标段水系发育，路线走廊带内并行的主要河流有乾佑河，另有
多条支流汇入，属汉江(长江)流域。
2、爆破数量及其类别
本合同段共有隧道三条，其中石家庄隧道为分离式隧道，杨家河、磨石沟隧道为双连拱隧道。
石家庄隧道左右线全长1665米，其中Ⅴ级围岩566米,Ⅳ级围岩394米,Ⅲ级围岩204米, Ⅱ级围岩473米，洞门明洞4座/28米，人行横洞50米。
杨家河、磨石沟隧道全长313米，其中Ⅳ级围岩112米,Ⅲ级围岩105米, Ⅱ级围岩75米，洞门明洞4座/21米。
均单向进洞，采用新奥法施工。光面爆破是新奥法原理的第一要素，实施光面爆破可减弱对围岩的扰动，避免围岩应力重新分布时相对集中，减小松动范围，使开挖轮廓圆顺；是保证隧道工程质量、安全和进度的一个关键技术因素。
三、爆破区周围环境
本合同段的三个爆破区周围环境描述如下：
（1）石家庄隧道爆区：进口处距右侧既有公路最近距离为250m，距民房最近距离为100m，出口处距右侧既有公路最近距离为100m。
（2）磨石沟隧道出口洞爆区：进出洞口均上跨既有公路，出口处距民房最近距离为150m。
（3）杨家河隧道爆区：进口处靠山，附近无民房，出口处距既有公路最近距离为100m。
四、爆破方案选择
1、工程特点
（1）石家庄隧道外部条件较好，施工干拢小，但隧道较长安全控制要求高。
（2）杨家河、磨石沟联拱隧道跨径大，进洞段围岩破碎稳定性差，且磨石沟隧道进出洞口均上跨既有公路，施工安全隐患大。
（3）石家庄隧道爆破时需考虑防水要求。
（4）隧道进洞一定距离后爆破施工对周围环境影响小。
2、爆破的方法
针对本标段不同隧道不同的围岩类别，具体实施的爆破方法为：（一）石家庄隧道
（1）石家庄隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩岩层风化破碎程度严重，自稳能力较差，采用上下台阶法施工，先支护后开挖，微震光面爆破，装载机和自卸车出碴。
a．孔深进尺设计：上部台阶采用1.2m进尺，钻孔深度1.5m；下部台阶采用2m进尺，钻孔深度2.5m。
b．掏槽形式设计：上台阶采用菱形直眼掏槽。
c．装药结构设计：周边眼采用间隔装药结构，药卷用小直径药卷。其余炮眼采用直径φ32mm标准药卷连续装药。
（3）Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面光面爆破开挖
a．孔深进尺设计：钻眼深度为3.0米，循环进尺2.8米
b．掏槽形式设计：采用菱形直眼掏槽。
c．装药结构设计：周边眼采用间隔装药结构，药卷用小直径药卷，其余炮眼采用直径φ32mm标准药卷连续装药。
（二）磨石沟、杨家河隧道
（1）Ⅳ级围岩中导洞采用上下台阶光面爆破开挖。爆破设计参数为：周边眼间距为35cm，最小抵抗线取50cm，左右主洞也为上下台阶光面爆破开挖。
（3）Ⅱ、Ⅲ级围岩中导洞采用全断面光面爆破开挖，左右主洞爆破方式也为全断面光面爆破开挖。
五、主要爆破参数的初步设计
1、爆破试验确定爆破参数
施工前首先要根据地质调查结果，选择有代表性的位置，采用利文斯顿爆破漏斗理论，进行现场爆破试验，提出爆破参数。
2、周边眼
（1）根据前期施工情况，为保证开挖轮廓圆顺，各级围岩周边眼间距均为35cm。
（2）周边眼装药结构：隧道周边眼爆破均采用不耦合装药结构。其中Ⅳ、Ⅴ级围岩采用双传爆线装药结构，Ⅱ、Ⅲ级围岩采用竹片、传爆线、小直径药卷间隔装药结构。
（3）破碎地段，周边眼采用钻密眼，人为切开一条缝不装药或隔孔装药措施。
3、辅助眼
辅助眼布置根据炮眼间距E和最小抵抗线V值确定，E/V=0.8，辅助眼间距取100cm，V＝（0.6～0.8）E。
4、掏槽眼
选用菱形直眼掏槽方式。
5、炮眼布置方式
周边眼、辅助眼环形布孔，掏槽眼菱形布孔。
6、装药量计算
先根据周边眼的装药集中度和掏槽眼的装药长度进行周边眼和掏槽眼的药量计算，其它炮眼按式（2-1）计算，按式（2-2）复核，科学进行药量分配。
单眼装药量计算公式q=k·a·w·L·λ式（2-1）
总装药量计算公式Q=k·L·S 式（2-2）
K-单位炸药消耗量，0.72～1.27kg/m3
a-炮眼间距，m； w-炮眼爆破方向的抵抗线，m；
L-炮眼深度，m； S-开挖断面积，m2；
λ-炮眼部位系数，按表5.3-1，表5.3-2选取。
软弱围岩炮眼部位系数表表-1
硬岩、中硬岩炮眼部位系数表表-2
6、起爆顺序安排
光面爆破从掏槽眼开始，由内向外，最后是周边光面爆破。
7、爆破设计图
Ⅳ、Ⅴ级围岩爆破设计图、Ⅱ、Ⅲ级围岩爆破设计图和中导坑爆破设计图详见附图。
六、减轻地震动爆破措施
采用微震光面爆破，减轻地震动影响，减小对围岩的扰动，是保证本标段隧道软弱围岩施工安全的重要措施，其施做要点是：
1、密打眼，少装药，并根据爆破震动衰减规律公式反算控制最大单响起爆药量；
计算式为：Qmax=R3（Vkp/K）3/a
式中：Qmax—最大一段爆破药量，kg；
Vkp-安全速度，cm/s；取Ⅴ=5cm/s；
R-爆破安全距离，m；
K-地形、地质影响系数； a-衰减系数
K、a值是针对隧道的具体情况，通过多次试爆基础上进行K、a 值回归后确定。根据爆破物距爆心的安全距离要求，并由此推出的每段的最大装药量。
2、加强爆破震动地震波测试；
3、合理安排段间隔时差：为避免爆破震动波形叠加，降低爆破震动强度，毫秒雷管跳段使用，段间隔时差控制在200ms左右。七、光面爆破施工程序及作业标准
为保证光爆施工实行程序化、标准化作业，我们制定了以下光爆作业程序及作业标准，施工工艺流程详见下表。
1、放样布眼
钻眼前，测量人员用全站仪放出开挖轮廓线，并用红油漆准确给出开挖断面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不超过5cm（距开挖面每50米埋设一个中线桩，每100米设一个临时水准点）。
2、定位开眼
采用钻孔台车及风动凿岩机钻眼，其轴线与隧道轴线要保持平行。就位后按炮眼布置图正对钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差控制在5cm以内。
3、钻眼
按照不同孔位，将钻工定点定位。钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练的操作凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要由有较丰富经验的老钻工司钻，有专人指挥，确保周边眼有准确的外插角（眼深3m时，外插角＜3），使两茬炮交界处台阶不大于15cm。同时，根据眼口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度，保证炮眼底在同一平面上。
4、清孔
装药前，用炮钩和高压风将炮眼内石屑刮出吹净。
5、装药
装药需分片分组，按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”，要定人、定位、定段别，不得乱装药。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。
6、联结起爆网路
按设计的联接网络实施。起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。联结时要注意：导爆索的连接方向和连接点的牢固性；导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处，网路联好后，要有专人负责检查。
7、非点炮人员撤离安全区后才能引爆。爆破后，如有瞎炮，要进行专门处理，并及时检查光爆效果，分析原因，调整爆破设计。
八、爆破施工安全保证措施
1、爆破作业时统一指挥信号，其安全距离符合规范要求。
2、隧道爆破施工由取得“安全技术合格证”的爆破工担任，严格防护距离和爆破警戒。放炮后10分钟才准许人员进入工作面，经找顶清除危石、锚喷支护后方能继续施工。
3、放炮时间及次数根据施工条件明确规定，装药离放炮时间不应过久。爆破前爆破人员严格检查爆破网络，确保一次起爆。
4、遇到照明不足、工作面岩石破碎尚未支护、发现、高压水涌出地段等情况严禁装药爆破。
5、每次爆破后必须经过通风排烟，相距时间不少于15min，并经过以下各项检查和妥善处理后，其它工作人员才准进入工作面：有无
瞎炮及可疑现象，有瞎炮必须由原爆破人员按规定处理；有无残余炸药或雷管；顶板两帮有无松动石块；支护有无损坏与变形。