推荐-隧道光面爆破专项施工方案 精品

一、工程概况

本合同段有2座隧道，××隧道与××隧道。

××隧道为分离式长隧道，左幅隧道起讫桩号为ZK121+615～ZK123+604，长19米，右幅隧道起讫桩号为YK121+600～YK123+590，长1990米。隧道范围内中线地面高程615.5米～909.5米，最大相对高差294米。隧道轴线走向方位角约为230度，属中低山地貌，地形起伏较大，斜坡自然坡度为20～50。隧道区基岩主要为砂岩夹泥灰岩、泥岩，节理裂隙较发育，岩体较完整。该隧道围岩级别有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级。

××隧道为分离式中长隧道，左幅隧道起讫桩号为ZK126+872～ZK127+776，长904米，右幅隧道起讫桩号为YK126+848～YK127+755，长907米。隧道范围内中线地面高程8.8米～745.3米，最大相对高差196.5米。隧道轴线走向方位角约为262度，属中低山地貌，地形起伏较大，斜坡自然坡度为200～500。隧道区第四系覆盖层较薄，主要为第四系更新统坡积（QPd1）碎石、块石，下伏基岩主要为三叠系中统边阳组（T2b）砂岩、泥灰岩。该隧道围岩级别有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级。

两隧道均采用单向掘进，Ⅴ级围岩地段洞身开挖主要采取人工配合机械开挖，必要时加以松动小爆破；Ⅳ级围岩洞身段采取台阶法爆破开挖；III级围岩段采取全断面一次开挖法或台阶法开挖。爆破采用光面爆破技术。

依据隧道围岩情况和开挖方式，特编制本光面爆破设计方案，以指导施工，达到减少隧道超欠挖的目的。 二、光面爆破理论

隧道光面爆破采取微振动控制爆破技术。为控制超挖，周边眼采用光面爆破方法。隧道光面爆破要求周边眼爆破既能将岩石爆落下来，又能形成规整的轮廓，尽可能保留半孔痕迹，减小爆破对围岩的扰动，减少超挖量。装药集中度(q)、最小抵抗线(W)直接影响周边岩石的爆落效果；“规整轮廓”主要与炮眼间距(E)、炮眼密集系数(m=E/W)和最小抵抗线 (W) 有关；半孔率主要与不耦合系数(D=d

炮眼

0

0

/d

炸药

)有关。因此，影响隧道

光面爆破效果的主要参数应是：炮眼间距(E)、炮眼密集系数(m)、装药集中度(q)、最小抵抗线(W)、不耦合系数(D)。而它们之间又是相互联系的，只有这些参数整体上处在某一正确的范围内，才能达到理想的光爆效果。

影响光面爆破效果的因素还有围岩地质条件、炸药特性、断面形状和大小、钻孔质量等。其中围岩地质条件和钻孔质量是主要的影响因素。 三、台阶法（Ⅳ级围岩）光面爆破设计方案 1、不耦合系数、装药直径

公式：Ddk/di(1a)[p/ c]ra

式中 D--不耦合系数；

dk--炮眼直径（mm） di--炸药直径（mm）

a--炮生气体分子余容系数； p--炮生气体初始压力；

c--岩石的抗压强度 r--绝热指数

凿岩采用一字钎头，直径为Ф40mm，则周边眼炮眼直径为42mm，周边眼药卷采用Ф32mm的2号岩石乳化炸药，沿轴线对半切（相当于Ф20mm），则周边眼不耦合系数D=42/20=2.1。

2、确定周边眼间距（E）、最小抵抗线（w）、密集系数（K）

最小抵抗线与开挖的隧道断面大小有关，当断面跨度大，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，则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2座隧道岩质主要为较硬岩和松散岩石，故确定最小抵抗线（w）为0.4～0.6。

密集系数是周边眼间距（E）与最小抵抗线（w）的比值，是影响爆破效果的重要因素。

考虑爆破区岩石节理较发育，周边眼间距取45cm，最小抵抗线取60cm， 则K=E/W=45/60=0.75 3、炮眼装药系数

周边眼的装药集中度取0.14kg/m,其它炮眼的填充系数（装药深度与炮眼长度的比值）选用见下表：

炮眼名称 装药系数 掏槽眼 0.55 辅助眼 0.44 底板眼 0.55 4、循环进尺

综合考虑各项因素，取L=3m。 5、孔径和孔深

凿岩采用一字钎头，直径为Ф40mm，则炮眼孔径为42mm。孔深除掏槽眼、底板眼为3.2m（超深20cm）外，其余各眼孔深3m。 6、炮眼数量（采用2号岩石乳化炸药时） N =0.0012qS/ad2

式中：N—炮眼数目（个）；

q—单位炸药消耗量，取1.2kg.m-3； S—开挖断面面积(m2），S=98.8m； a—炮眼装填系数，取0.56；

d一药卷直径，乳化炸药（除周边眼外）为32mm; N＝0.0012×1.1×98.8/(0.56×0.032×0.032)

=224（个）

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。半节药：孔底1/2普通标准药卷（φ32）起爆；半边药：普通标准药卷长度方向对半切（相当于φ20小药卷），采用不耦合间隔装药。

周边眼装药结构示意图

8、起爆顺序

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。 9、各孔装药量及总装药量

总装药量Q及各孔装药量，详见下表：

台阶法施工开挖上导坑爆破参数表

项目 名称 掏槽眼 辅助眼 辅助眼 辅助眼 辅助眼 辅助眼 底板眼 周边眼 小计 个数 个 9 8 4 15 18 21 20 42 137 深度 m 3.2 3 3 3 3 3 3.2 3 段 数 段 1 3 5 7 9 11 15 13 个 Φ20药卷 数 个 9 8 4 15 18 21 20 42 137 节-长度-重量 4-0.88-0.4 节-长度-重量 8-1.76-1.6 6-1.32-1.2 6-1.32-1.2 6-1.32-1.2 6-1.32-1.2 6-1.32-1.2 8-1.76-1.6 0.55 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.55 0.14kg/m 14.4 9.6 4.8 18 21.6 25.2 32 16.8 142.4 Φ32药卷 填充系数 总计 炮眼 毫秒雷管 装药

台阶法施工开挖下导坑爆破参数

项目 名称 底板眼 底板眼 底板眼 底板眼 周边眼 小计 炮眼 个深毫秒雷管 段数 段 1 3 5 7 9 个Φ20药卷 装药 Φ32药卷 填充 总计 节-长度-重量 节-长度-重量 4-0.88-0.4 7-1.-1.4 7-1.-1.4 7-1.-1.4 7-1.-1.4 系数 0.55 0.55 0.55 0.55 0.14kg/m 21 21 11.2 18.2 14.4 85.8 数 度 个 15 15 8 13 36 87 m 3 3 3 3 3 数 个 15 15 8 13 36 87 台阶法炮眼布置图

四、全断面开挖（Ⅲ级围岩）光面爆破设计方案

1）炮眼直径：周边眼35mm，其它炮眼40mm；

2）炮眼深度：周边眼、辅助眼、底板眼均为4.5m，掏槽眼4.65m（直眼掏槽）； 3）炮眼数目

N=0.0012×(qs/ad2)

式中：q—单方岩石炸药消耗量（取1.3Kg/m3）； S—开挖断面积（全断面78.3m2）；

a—炸药装填系数，指装药深度与炮眼长度的比值（取0.7）； d—药卷直径取0.032m。

则：全断面开挖爆破炮眼数量N1=0.0012×(1.3×78.3/（0.7×0.0322)=170个

4）单孔药量计算

采用简易经验公式：g=（E+W）×L×a×（c）1/2 式中：g—单孔装药量（Kg）； E—孔距（m）； W—抵抗线（m）； a—系数； L—孔深（m）；

c—岩石抗压强度（Mpa）

则：周边眼单孔装药量g=(0.5+0.65)×4.5×0.0375×(70) 1/2=1.62Kg

掏槽眼、底板眼药量增加30%，单孔装药量g=1.62×1.3=2.1Kg 辅助眼药量减少10%，单孔装药量g=1.62×0.9=1.5Kg

全断面采用直眼中空掏槽，空眼4个，采用非电毫秒雷管、导爆管起爆，炮眼布置见图中数字为雷管段数。

全断面钻爆参数表

段别 0 1 3 5 6 7 9 10 11 12 13 15 14 炮眼名称 眼深（cm） 临空眼 掏槽眼 掏槽眼 掏槽眼 扩槽眼 内圈眼 内圈眼 内圈眼 内圈眼 内圈眼 内圈眼 周边眼 底板眼 2眼数 4 1 2 2 4 8 11 14 17 20 33 42 14 每孔药量Kg 药量Kg 2.1 4.2 4.2 8.4 12 16.5 21 25.5 30 49.5 67.2 29.4 备注 φ102 465 465 465 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 2.1 2.1 2.1 2.1 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.6 2.1 78.3 172 2.19 270 0.77 φ40 φ35 φ40 开挖面积(m) 炮眼个数 比炮眼数(个/ m) 总装药量(Kg) 比耗药量(Kg/ m) 32五、预留核心土法（Ⅴ级围岩）爆破设计方案

本合同段隧道ⅴ级围岩地段采取环形开挖预留核心土法施工，台阶开挖主要采取人工配合机械开挖，必要时加以松动小爆破，轮廓线遇有坚硬岩石需进行爆破时，采用预裂爆破，以减轻对围岩的扰动程度，先引爆周边眼，使岩周边眼的连心线炸出平顺的预裂面，预裂面对后爆的掏槽眼和辅助眼的爆炸能起反射和缓冲作用，预裂爆破周边眼间距和最下抵抗线比光面爆破的稍小，炮眼装药结构与台阶法炮眼结构相同。由于围岩稳定性差，爆破易导致坍塌事故，故应严格控制炮眼深度，并根据实际情况调整药量，尽量减少药量。

1）炮眼直径：40mm；

2）炮眼深度：周边眼、掏槽眼、辅助眼、底板眼均为1.5m； 3）炮眼数目

根据台阶面积大小确定，周边眼间距40cm，最小抵抗线50cm。 4）单孔药量 见下表：

项目 炮眼 装药 掏槽眼 辅助眼 底板眼 周边眼 深度 米 1.5 1.5 1.5 1.5 Φ20药卷 节-长度-重量 2-0.44-0.2 Φ32药卷 节-长度-重量 4-0.88-0.8 4-0.88-0.8 4-0.88-0.8 填充 系数 55% 55% 55% 0.14kg.m 六、施工方法及工艺 1、钻爆机具材料

钻孔采用凿岩机和空压机，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。 2、光面爆破施工工艺 1）放样布眼

钻眼前，测量人员用全站仪仪和水准仪，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。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左右。

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20cm，深眼不超过30cm。堵塞采用水浸湿的炸药包装箱纸团，能较好地封闭钻眼。 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。所有炮孔均用药箱纸团或炮泥堵塞，堵塞长度周边眼不小于20cm，其他眼不小于30cm。周边眼采用小药卷配导爆索，以增加不耦合系数和爆破时的缓冲作用，炮孔装药均采用反向装药结构。 6）连接起爆网络

起爆网络采用复式网络，以保证起爆的可靠性和准确性。导爆管采用四通管连接，不能打结和拉伸，各类炮眼雷管连接段数相同。引爆雷管应用绝缘胶布包扎在离一根导爆管自由端15cm处，聚能穴背向传爆方向，网络连好后要有专人负责检查后再起爆。由于毫秒雷管1段、2段、3段、4段…间，延期秒差小于50ms，所以除掏槽眼外一般必须跳段使用，各孔段位布置为：掏槽眼1段，辅助掏槽眼3段，辅助眼由内向外依次为5、7、9、11、13段，周边眼为15段，底板眼为17段。 7)光面爆破施工技术措施

（1）对所有爆破作业人员进行岗前培训，使他们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）选用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的2号岩石乳化炸药。 （3）用不耦合装药结构，光面爆破不耦合系数为2.0～2.5，但药卷直径不应小于该炸药的临界直径，以保证稳定传爆。

（4）严格掌握与周边眼相邻的内圈眼的爆破效果，为周边眼爆破创造临空面。炮眼深度大于2.5m时，内圈眼应与周边眼有相同的外插角，周边眼应尽量同时起爆。 （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。 七、爆破效果监测及爆破设计优化

1、爆破效果检查

检查项目主要有：断面周边超欠挖检查；开挖轮廓圆顺度，开挖面平整检查；爆破进尺是否达到爆破设计要求；爆出石渣块是否适合装渣要求；炮眼痕迹保存率，硬岩≥90％，中硬岩≥75％并在开挖轮廓面上均匀分布；两次爆破衔接台阶不大于10cm。

光面爆破控制标准 序号 1 2 3 4 5 6 项目 平均线性超挖量（cm） 最大线性超挖量（cm） 两炮衔接台阶最大尺寸（cm） 残眼率（%） 局部欠挖量（cm） 炮眼利用率（%） 硬岩 10 20 10 ≥90 5 90 中硬岩 15 20 10 ≥75 5 95 软岩 10 15 10 ≥55 5 100 2、爆破设计优化

每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距、用药量，特别是周边眼。根据爆破后石渣的块度大小修正装药参数。根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，使爆破眼眼底基本落在同一断面上。在具体实施中，先在现场做试验，根据试验资料在施工中同样先作预设计，实施后及时总结分析，反复调整周边眼参数，使爆破效果达到最佳状态为止。掏槽方式可采用直眼或斜眼掏槽。直眼掏槽操作较简单，钻孔方向易掌握，应用于石质坚硬围岩；当石质中硬偏软、断面较大时，采用斜眼掏槽，以便减少钻眼数量，否则采用直眼掏槽效果更好。