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实用标准文案

XXXXXX 高速公路

文档大全一 期土建工程 XX 合同段

隧道爆破设计方案

隧道爆破设计方案

(全断面法 )

XXXXXXXX 合同段项目经理部

2010 年

12 月

隧道爆破设计方案

一、工程概述

本合同段有四座隧道。隧道设计为左右幅分离式双洞单向行车双车道，净跨

11.2m ，

净高 7.0m 的三心圆拱曲墙断面。隧道区域处于构造剥蚀丘陵—低山地貌区，主要出第四

系全新统残坡积碎石土、中元古武当山群片岩和上元古界震旦系上统灯组片岩。本段内短

隧道为Ⅳ、Ⅴ级围岩，中长隧道为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，其中Ⅲ级围岩采用全断面法爆破开

挖（Ⅴ级围岩主要采取人工配合机械开挖，不需要爆破）、锚、喷、格栅、网、初期支护，

全断面复合式衬砌。爆破方法采用光面爆破。

二、光面爆破的特点

光面爆破施工，可以减少对围岩的扰动，增强围岩的自承能力，特别是在不良地质条

件下效果更为显著，不仅可以减少危石和支护的工程量，而且保证了施工的安全；由于光

面爆破使开挖面平整，岩石无破碎，减少了裂隙，这样可以大大减少超欠挖量。据有关资

料统计，光面爆破与普通爆破相比，超挖量由原来的

15% ～20% 降低到 4% ～7% ，不但

减少出碴量， 而且还很大程度的减少了支护的工作量， 从而降低的成本， 加快了施工进度。

根据公路隧道“新奥法”施工的需要和工程地质条件，结合施工现场实际情况，我标段的

四座隧道中的Ⅲ、Ⅳ级围岩决定采用光面爆破施工。

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(全断面法 )

三、光面爆破方案的确定

目前，大断面隧道光面爆破施工有

2 种方法：一是预留光爆层法；二是全断面一次性

开挖法。根据施工现场的实际条件及围岩情况，本段隧道采用全断面一次性开挖法。

四、全断面（Ⅲ级围岩）爆破方案设计

1 、爆破参数的选择

光面爆破参数选择主要与地质条件有关，其次是炸药的品种与性能；隧道开挖断面的

形状与尺寸，装药结构与起爆方法。隧道主要为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，Ⅲ级围岩全断面爆破

断面面积为 83.1m2 ，Ⅳ级围岩上导坑爆破断面面积为

58.45m2 ，采用 2 号岩石乳化炸药，

Ⅴ级围岩主要采取人工配合机械开挖，不需要爆破。周边眼采用不耦合间隔装药，其他炮

眼采用连续柱状装药，采用导爆索和毫秒延期导爆雷管起爆。

严格控制周边眼的装药量， 采用合理的装药结构， 尽可能的使药沿药眼长均匀的分布，

这是实现光面爆破的重要条件。

在光面爆破中，炮眼间距 E、最小抵抗线 V 、炮眼密集系数 K、装药密度 q 是相互制

约的。

（1 ）炮眼深度

炮眼深度受开挖面大小的影响，炮眼过深，周边岩石的夹制作用较大，故炮眼深度不

宜过大，一般最大炮眼深度取断面宽度（或高度）的

0.5 ～0.7 倍，同时考虑到Ⅲ级围岩每

循环掘进一般不超过 3.0m, Ⅳ级围岩一般不超过 1.5m 。故Ⅲ级围岩钻孔深度取 3.0m 。

钻孔采用 YT-28 风钻，钻头直径为φ 40mm ，炮眼孔径为φ 42mm ，为克服及减少岩

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(全断面法 )

石的夹制作用，除掏槽眼和底眼深度

L=3.2 米外，其余周边眼、辅助眼等炮孔深度 L=3.0

米。

（2 ）、光面爆破不耦合系数（ D）及装药直径（ d ）

炮眼直径 dk 与药卷直径 di 之比称为不偶合系数，合适的周边眼不偶合系数应使爆炸

后作用于炮眼壁的压力小于围岩抗压强度，理论与实践证明，当岩石种类为软岩（我标段

四座隧道岩层）时，不偶合系数在

2.0 ～2.5 范围时，缓冲作用最佳，光爆效果最好

D=dk/di

式中 D ——不耦合系数；

dk ——炮眼直径（ cm ）；

di ——装药直径（ cm ）；

在实际使用过程中，我们采用直径为

32mm 的 2 号岩石乳化炸药，周边眼采用 2 号

小药卷）即周边眼的不耦 合系数

岩石乳化炸 药沿长度方向对半切（相当于 φ20

D=42/20=2.1 ，符合 D=2.0 ～2.5 的要求。

（3 ）周边眼间距（ E）、最小抵抗线（ V ）和相对距系数（ K）

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最小抵抗线与开挖的隧道断面大小有关。 在断面跨度大， 光爆眼所受到的夹制作用小，

岩石比较容易崩落，最小抵抗线可以大些，断面小，光爆眼所受到的夹制作用大，最小抵

抗线可以小些，最小抵抗线与岩石的性质和地质构造也有关，

坚硬岩石最小抵抗线可小些，

松软破碎的岩石最小抵抗线可大些。我标段四座隧道岩质主要为软岩，故确定最小抵抗线

（ V）为 0.40 ～0.60 。

相对距系数是周边眼间距（ E）与最小抵抗线（ V）的比值，是影响爆破效果的重要因

素。

K= E/V

式中 , E 为周边炮眼间距， cm ；V 为最小抵抗线， cm ；

K 值总是小于 1,当 d=38 ～46mm ， E=30 ～50cm ，

V=40 ～ 60cm 时， K=0.5 ～0.8 。

考虑到权爆区岩石节理较发育，并参照规范周边眼间距取值范围

边眼间距取 45cm, 最小抵抗线值取 60cm ，K=E/V=0.75

30cm-50cm, 对周

。

（4 ）装药量计算：

光面爆破装药量的计算， 主要是确定周边眼光爆层炮眼装药集中度， 即以 kg/m 表示，

一般采用实验方法求得或从同类工程中选取。

q=QEV

式中 q —装药集中度， kg/m ；

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Q—单位体积耗药量， g/m3 ；

E—周边眼间距， m ；

V— 最小抵抗线 ，m ；

通过现场试验和施工经验数据，用计算法进行校核，确定

q=0.07 ～0.15kg/mq=0.15kg/m

计算。

（5 ）炮眼数量

N=qS/ ηγ

式中： N ——炮眼数量，不包括未装药的空眼；

q ——单位炸药消耗量，一般取 q=1.2~2.4kg/m

3 ；

S——开挖段面积， ㎡；

η——装药系数，即装药长度与炮眼长度的比值，暂取

0.7 ；

γ——每米药卷的炸药质量， kg/m ，2 号岩石乳化炸药γ =0.91 。

即： N= （ 1.47 ×83.1 ）/ （0.7 ×0.91 ）=192 个

。按照

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其中掏槽眼 6 个（向内倾斜 15 °），辅助掏槽眼 8 个（向内倾斜 15 °），辅助眼111

个，周边眼 53 个，底眼 14 个，非装药眼四个（增加临空面，增强爆破效果）。

（6 ）每一循环装药量计算及分配

Q=qV

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式中： q ——单位炸药消耗量，取 q=1.47kg/m 3 ；

V—— 1 个开挖循环进尺爆落岩石总体积，

m 3 ；

即： Q=1.47 ×3.0 ×83.1=366.47kg

各炮眼装药量分配如下：

因为计算炮眼数量时，采用η =0.7 ，由周边眼装药集中度 q=0.15kg/m ，得出周边眼

装药系数为 0.165 ，设其它各炮眼装药系数取值：掏槽眼

0.9 ，底眼 0.9 ，辅助眼 0.9，则

6 ×0.9+8 ×0.9+53 ×0.165+14 ×0.9+111 ×0.9= （ 6+8+53+14+111 ）η

计算得：η=0.7

若计算η≠0. 7 ，则需重新调整η值代入 N=qS/ ηγ，并适当调整所设掏槽眼、底眼、辅

助眼装填系数，使试选η值与计算η相符。

所以按上列装填系数进行分配是可以的。

每个掏槽眼装药量 =0.91 ×3.106 ×0.9=2.4kg ，折合为 12.719 卷，采用 13 卷

每个辅助掏槽眼装药量 =0.91 ×3.313 ×0.9=2.713kg ，折合为 13.57 卷，采用 13.5 卷；

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每个辅助眼装药量 =0.91 ×3.0 ×0.9=2.439kg ，折合为 12.195 卷，采用 12 卷；

每个周边眼装药量 =0.91 ×3.0 ×0.165=0.447kg ，折合为 2.236 卷，采用 2 卷；

每个底眼装药量 =0.91 ×3.2×0.9=2.621 kg ，折合为 13.1 卷，采用 13 卷；

（7 ）装药结构和起爆方式

光面爆破采用不耦合装药，软岩一般不耦合系数为

2.0 ～2.5 ，炮眼装药按装药集中度

计算出的药量均匀装入炮眼内。为克服底部炮眼的阻力，在炮眼底部放半个标准药卷，使

光爆层易于脱离岩体。施工中采用如下图装药结构：①

1/2 普通标准药卷（φ 32 ）起爆；

②普通标准药卷沿长度方向对半切（相当于φ 20 小药卷）不耦合间隔装药。

图 2 周边眼装药结构示意图

（8 ）光面爆破的分区起爆顺序为：掏槽眼——辅助眼——底板眼——周边眼。采用

多段微差起爆（由内向外），其中主爆区的周边眼比辅助眼眼跳

2 段起爆，并用同一段雷

管。主爆区使用非电毫秒雷管，周边眼用导爆索一次同时起爆。

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2 、装药量分布及光面爆破参数表 （见下表）

顺

炮眼/药卷

炮眼名称

炮眼个数

累计装药 量（ kg ）

15.6 21.6 16.8 31.2 38.4 48 171.6

3.0m 考虑。

序 1 2 3 4 5 6

直径（ mm ）

掏槽眼 辅助掏槽眼 辅助眼 辅助眼 辅助眼 辅助眼 合计

42/32 42/32 42/32 42/32 42/32 42/32

（个）

6 8 7 13 16 20 70

全断面开挖断面面积： 炸药单耗量： k=1.47kg/

83.1 平方米，掘进长度按

立方米。

复式楔形掏槽：槽口尺寸

80cm ×240cm 和 120cm ×280cm 。

周边眼直径：φ 42mm ，使用φ 32mm 药卷切半（相当于小直径药卷φ 20mm ），装药不耦合系数λ

=2.1 。

周边眼间距 E=45cm ，最小抵抗线 V=40 ～ 60cm ， E/V=0.5 ～0.8 ，单孔装药量

q=0.4kg 。

光面爆破参数

表 2

装药集中度 g （ kg/m ） 0.07 ～ 0.15

不耦合系数

最小抵抗线 V

名称

炮眼间距 E（ cm ）

（ cm ）

一般参考值

30 ～ 50

40 ～ 60

相对距系数

E/V 0.5 ～ 0.8

D 2.0 ～2.5

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花石沟隧道

45

取值

60

0.75

0.15

2.1

五、施工方法及工艺

一、钻爆机具材料

钻孔采用 13 台 YT— 28 型凿岩机和 3 台 20m 3 空压机，人工钻孔，钻孔直径为 42mm ，

一字形合金钢钻头。 采用Φ32mm ×220mm 2 号岩石乳化炸药。 双电雷管引爆连接各孔的

跳段导爆管，炮眼内的起爆传爆，掏槽眼采用跳段雷管以利用扩大掏槽效果。

二、光面爆破施工工艺

1 、放样布眼

钻眼前，测量人员用经纬仪和水准仪，准确定出隧道中心线和拱顶面高程；用红油漆

画出开挖轮廓线，并标出炮眼位置，其误差不得超过

5cm ；每次测量放线的同时，要对上

次爆破断面进行检查，及时调整爆破参数，以达到最佳爆破效果。

2 、钻眼要求

掏槽眼：深度、角度按设计施工，眼口间距误差和眼底间距误差不得大于

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：开眼位置在设计断面轮廓线上允许沿轮廓线调整其误差不得大于 5cm ；炮眼方向可以 3% ～ 5% 的斜率外插，眼底不得超出开挖断面轮廓线 10cm ，最大不得超过

15cm 。内圈眼至周边眼的排距； 误差不得大于 5cm ；内圈眼与周边眼应采用相同的斜率。

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钻眼装药率调整， 当开挖面凹凸较大时， 应按实际情况调整炮眼深度 （相应调整装药量） ，

力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一平面上。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重钻，经检查合格后，方可装药爆破

3 、炮眼布置要求

①先布置掏槽眼，其方向在岩层层理明显时应尽量垂直于层理，掏槽眼应比其他眼加

深 20cm 。

②周边眼严格按设计开挖轮廓线布置，在硬岩层中，周边眼的眼口在断面设计轮廓线

上，眼底超出轮廓线小于 10cm ；在软岩中，周边眼的眼口在断面设计轮廓线内小于

8cm ，

眼底落在轮廓线上。

③辅助眼根据上稀下密，中部均匀分布的原则布置。

4 、孔口堵塞长度 L0

L0= （0.2～0.5）V

一般堵塞长度浅眼不超过

箱纸团，能很好的封闭钻眼。

20cm ，深眼不超过 30cm 。堵塞采用用水浸湿的炸药包装

5 、清孔装药

装药前用小直径高压风管将炮眼内石屑吹净，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”不得混装。所有炮孔均用炮泥堵塞，堵塞长度

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周 眼不小于 20cm ，其他眼不小于 30cm 。周 眼采用小 卷配 爆索，以增加不耦合

系数和爆破 的 冲作用，炮孔装 均采用反向装 构。

6 、 接起爆网

起爆网 采用复式网 ，以保 起爆的可靠性和准确性。 爆管采用四通管 接，不

能打 和拉伸，各 炮眼雷管 接段数相同。引爆雷管 用 胶布包扎在离一根 爆管 自由端 15cm ，聚能穴背向 爆方向，网 好后要有 人 后再起爆。由于毫

秒雷管 1 段、2 段、 3 段、4 段⋯ ，延期秒差小于 50ms ，所以除掏槽眼外一般必 跳段

使用，各孔段位布置 ：掏槽眼

1 段， 助掏槽眼 3 段， 助眼由内向外依次 5 、7、9 、

11 、13 段，周 眼 15 段，底板眼 17 段。

7 、光面爆破施工技 措施

（1 ） 所有爆破作 人 行 前培 ，使他 充分了解光面爆破的重要性及一些

有效可行的施工方法，以提高操作熟悉程度。

（2 ） 用低爆速、低猛度、低密度、 爆性能好、爆炸威力大的

2 号岩石乳化梯炸

。

（3 ）用不耦合装 构，光面爆破不耦合系数

2.0 ～2.5 ，但 卷直径不 小于

炸 的 界直径，以保 定 爆。

（4 ） 格掌握与周 眼相 的内圈眼的爆破效果， 周 眼爆破 造 空面。炮眼

深度大于 2.5m ，内圈眼 与周 眼有相同的外插角，周 眼 尽量同 起爆。

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（5 ）控制装药集中度，必要时采取间隔装药结构，为克服眼底岩石的夹制作用，可

在眼底加强装药。

（6 ）当岩石层理明显时，炮眼方向应尽量垂直于层理面，如节理发育，炮眼应尽量

避开节理，以防卡钻和影响爆破效果。