王府山隧道爆破施工方案
一、工程概况：
新建南京至安庆城际铁路王府山隧道，位于南京市雨花台区铁心桥街道马家店社区，与江宁区谷里街道周村社区从王府山山顶分界（周村人叫该山为“王府山”，马家店人叫该山为“王山头”），铁路里程DK8+620至DK8+995，全长0．375公里，工期12个月。由于该山地质属强风化岩（洞身为IV围岩３００M，V围岩７５M），需挖弃石方3.8万立方米，开挖工作十分困难。
二、洞身开挖：
根据隧道各里程段的特点及围岩情况，各级围岩段采用相宜的开挖和超前支护方法，短进尺、强支护，确保施工安全。
隧道洞身开挖严格按照“新奥法”原理组织施工。机械化掘进，机械化装运。Ⅴ级围岩断层破碎带、浅埋或偏压地段采用单侧壁或双侧壁导坑法施工；Ⅳ级围岩其余地段采用三台阶临时仰拱封闭法施工。岩层稳定且完整性较好的围岩全断面法施工。
开挖采用凿岩台车钻眼，人工装药并连接起爆网络实施光面爆破，爆破施工遵循短进尺、强支护、弱爆破、勤量测的原则。装载机装碴,大型自卸汽车运输出洞。
洞身开挖施工中严格控制开挖断面，控制超欠挖。经监理工程师确认不影响衬砌结构的稳定和强度时，岩石个别突出部分（每平米内不大于0.1m）可侵入衬砌不大于50mm。拱脚、墙脚以上1m内断面严禁欠挖。为保
持断面稳定和节约成本，施工中严格控制超挖量，使断面圆顺平整。
（一）施工方法：
采用凿眼台车或作业台车配合人工手持风钻进行钻眼，进尺可以控制在2~4m 。爆破后机械出碴装运至弃碴场，进行网、锚、喷混凝土初期支护。一般适合采用全断面施工的围岩，其支护参数多为系统锚杆和网喷混凝土联合支护。因此全断面施工工序简单：钻眼爆破→出碴→网、锚、喷支护→进入下一循环钻爆。
（二）施工工艺：
施工工艺见全断面开挖施工工艺流程图
全断面开挖施工工艺流程图
环
（三）作业要点： （1）测量放线
在开挖面上进行测量并绘出中线与水平线，水平线可绘在轨平高度上，然后绘出开挖断面轮廓线，在按照钻爆设计准确标出炮眼位置，炮位误差不应大于5cm 。最好采用激光导向和幻灯布眼，以减少测量放线的时间，并提高炮眼位置的精度。
（2）台车就位
采用轨行式的凿眼台车，或采用轨行式的多功能作业台架，其轨道按照隧道中线准确铺设，无轨台车到达工作面就位，应使台车推进梁与隧道掘进方向相平行，使台车所钻的炮眼满足要求。
（3）钻凿炮眼和锚杆眼
必须严格按照炮眼的位置、方向、深度钻眼，特别是掏槽眼和周边眼的成孔质量。
（4）装药连线
Ⅲ
Ⅱ
Ⅰ
ⅡⅢ
Ⅰ
图2.3-01 全断面法开挖断面图
二次衬砌
初期支护网喷混凝土
系统锚杆
先将炮眼吹洗干净，正确按照钻爆设计装药连线，保证装药量、起爆顺序正确无误。
（5）退出凿眼全部设备到安全地段，起爆。
（6）通风、排烟。
（7）根据开挖围岩状况，对开挖后的围岩进行找顶和围石处理，并踩碴作业进行3~5cm混凝土初喷封闭。
（8）机械出碴。
（9），安装锚杆、钢筋网，复喷混凝土至设计厚度。
（10）在开挖面后适当距离进行模筑混凝土二次衬砌。
三、Ⅳ级围岩三台阶临时仰拱封闭法施工：
（一）、上台阶：⑴弱爆破开挖①部。⑵喷混凝土封闭掌子面。⑶上台阶周边部分初喷混凝土。⑷架立钢架，并设锁脚锚杆，安设临时仰拱钢架。⑸钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
（二）、中台阶：⑴弱爆破开挖②部。⑵喷混凝土封闭掌子面。⑶台阶周边部分初喷混凝土。⑷接长钢架，并设锁脚锚杆，安设临时仰拱钢架。
⑸钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
（三）、下台阶：⑴弱爆破开挖③部，⑵喷混凝土封闭掌子面。⑶台阶周边部分初喷混凝土。⑷接长钢架，仰拱封闭成环。⑸复喷混凝土至设计厚度。
（四）、⑴根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除临时仰拱。
⑵灌筑Ⅳ部仰拱及Ⅴ部隧底填充（仰拱及隧底填充要分次施作）。
e、利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅵ部衬砌（拱墙衬砌同时施作）。
三台阶临时仰拱封闭法施工工艺框图
四、Ⅴ级围岩双侧壁导坑法开挖与支护：
开挖进尺：侧壁导坑和拱部每次开挖进尺为1榀钢架间距。
台阶高度：正洞拱部开挖高度2.5m～3.0m（侧壁导坑拱顶至正洞拱顶高度）；侧壁导坑采用全断面法施工。
开挖工作面间距：左右侧壁导坑间距控制在12m～35m；正洞拱部与后开挖侧壁导坑距离大于15m。
挖除中部核心土，施工仰拱、填充和二次衬砌模筑混凝土。
平均月施工进度40m。
Ⅴ级围岩段双侧壁导坑法开挖施工施工步骤和施工工艺见图。
双侧壁导坑法施工步骤分步图
3.4.3.2.1-3 双侧壁导坑法施工步骤分步图
级围岩段双侧壁导坑法施工工艺框图
在隧道爆破作业的掘进中，首先进行钻爆设计，然后根据合理、经济、安全的设计数据指导钻爆施工。对爆破技术诸要素如钻眼大小、孔深、间距、药量、钻眼分布与起爆顺序等进行慎重研究与严格控制。
钻爆法开挖作业工序组成为:测量放样→布眼→台车(台架)及风水管路就位→钻眼→装药堵塞→联结起爆网络→起爆→通风→找顶清理危石→出碴→清底。
（一）钻爆设计：
钻爆法施工时，综合考虑地质条件、开挖断面、开挖进尺、爆破器材等条件,并通过爆破试验确定爆破参数,试验时参照光面爆破参数表。
光面爆破施工得到如下要求：
残留炮孔痕迹，应在开挖轮廓面上均匀分布。炮孔痕迹保留率：硬岩不少于80％，中硬岩不少于70％，软岩不少于50％。
相邻两孔之间的岩面平整，孔壁不应有明显的爆破裂隙。
相邻两孔之间出现的台阶形误差不得大于150mm。
钻爆作业按照钻爆设计进行。当开挖条件出现变化时，爆破技术应随围岩条件的变化而作相应改变。
钻炮眼前绘出开挖断面的中线、水平和断面轮廓，并根据爆破设计标出炮眼的位置，经检查符合设计要求后，方可钻眼。
炮眼的深度、角度、间距应按设计要求确定，并应符合设计精度要求。钻眼完毕，应按炮眼布置图进行检查，并做好记录，经检查合格后，方可装药。装药前应将炮眼内泥浆、存水及石粉吹洗干净，所有装药的炮眼均应及时堵塞炮泥，周边眼的堵塞长度不小于200mm。
周边眼以一次同时起爆。当在软岩地段必须对爆破震动加以控制时，周边眼可根据地质条件分组起爆。
爆破后应设专人负责清帮清顶，同时要对开挖面和未衬砌地段立即进行检查，如察觉可能产生险情时，立即采取措施，及时处理。
双连拱衬砌断面的开挖爆破属分部开挖作业，应严格遵守“短进尺、弱爆破”的原则，遵守有关“爆破与震动”的作业要求；核心围岩的开挖爆破，不得对已衬砌结构的安全产生影响甚至破坏。
（三）超欠挖控制措施：
钻爆法开挖是否经济、高效，关键是控制好超欠挖。项目部成立超欠挖管理领导小组，编制超欠挖管理办法，制订详细的奖罚措施，并严格执行。
钻爆施工中将采取如下措施：
根据不同地质情况，选择合理的钻爆参数，选配多种爆破器材，完善
爆破工艺，提高爆破效果。
提高画线、钻眼精度，尤其是周边眼的精度，是直接影响超欠挖的主要因素，因此要认真测画中线高程，准确画出开挖轮廓线。
提高装药质量,杜绝随意性, 防止雷管混装。
断面轮廓检查及信息反馈：了解开挖后断面各点的超欠挖情况，分析超欠挖原因，及时更改爆破设计，减少误差，配专职测量工检查开挖断面。
建立严格的施工管理：在解决好超欠挖技术问题的同时，必须有一套严格的施工管理制度来保证技术的实施，为此，从进洞前，制定严格的奖罚制度，用经济杠杆来调动施工人员的积极性，造成人人关心超欠挖，人人为控制超挖去努力。
（四）爆破器材选用：
Ⅳ、Ⅴ类围岩采用全断面法掘进，坚硬岩石施工加强掏槽爆破，控制周边光爆孔，确保无超欠挖。爆破器材选用2#岩石硝铵炸药，塑料导爆管非电起爆系统毫秒微差有序起爆。
Ⅳ、Ⅴ类围岩采用两臂或三臂钻孔台车钻孔时，其光面爆破设计如下：钻爆采用平行直眼掏槽方法，中部设大直径中空孔，中空孔直径为102mm。2#岩石硝铵炸药；遇水采用乳胶炸药，不偶合系数为1.14～1.20。
（1）、爆破参数选择：
①掏槽眼型式选择及其装药参数
②周边眼孔距E的选择
周边孔间距一般为0.3～0.65m，本设计取E=0.6m。
③抵抗线W的选择
W=E/M M为周边孔密集系数，一般取0.7～0.9，本设计M取0.8，
W =0.6/0.8=0.75。
④炮孔深度L的选择
初步设计循环进尺不低于3.5m，故周边孔L=3.6m，掘进主炮孔L=3.6m，掏槽孔底板眼采用L＝3.6m。
（2）、爆破材料采用15段系列塑料导爆管毫秒雷管。周边孔采用传爆线竹片。小直径间隔装药，孔外网路采用复式网路联接，全断面一次起爆。
（3）、爆破药量分配。
（4）全断面炮孔布置、雷管段别布置、爆破网络布置主要技术经济指标见表：
IV-V类围岩全断面光面爆破炮眼药量分配表(双线)
（五）钻孔方法步骤：
整个钻孔过程中，可分为准备、定位、开口、拔杆、移位五步。
（1）准备
开工前准备工作做到“四查”。即：查钻机及两个钻臂的运转及钻机油管各部件；查风水电及管路连接部位是否牢固；查钻头钻杆等配件是否备全；查消耗较多的器材是否有充分的余量。
（2）定位
先由测量班在掌子面画出各炮孔位置及在隧道掌子面画出中线十字线，作业班将钻机范围定下来，并将钻孔先后次序分配明确。
（3）开口
开口时慢慢推进，并特别注意钻臂的方向与隧道中线的夹角是否符合设计外插角。
（4）拔杆
遇整体性好的石质可中速慢慢拔出，如遇破碎岩石卡钎时，应慢慢来回推进，使之拔出，如拔不出，再靠近钻孔重新打眼，使之拔出。
（5）移位
钻好一个炮孔进行第二个炮孔钻进时，要做到“准、直、平、齐”。
准：按周边孔参数要求，孔位要选准；
直：侧墙孔孔口要开在同一垂线上，孔底要落在同一垂面上；
平：各炮眼相互平行(孔口和孔底距相等)；
齐：孔底要落在同一平面上，爆出的断面要整齐，便于下一循环作业。
（6）保证钻孔质量措施
①找准中线腰线，标出孔位；
②首先钻正顶孔；
③预量钻杆长度做好标记，保证孔深符合设计深度。
④作业中的“七快、四勤、四不钻”
钻孔作业要做到“七快”，即：拉风水管快、安钻快、开钻快、换钻杆快、移动钻杆快、交换位置快、排除故障快；“四勤”，即：保养钻机勤、维修风水电路勤、检查钻孔质量勤、检查险情勤；“四不钻”，即：不钻残孔、不钻石缝、不钻软夹层、不钻破碎层，只有这样才能有效地提高钻孔速度和质量。爆破施工程序见流程图。
爆破施工工艺流程图
六、防止煤与瓦斯突出的备用措施：
布设较密集的排放钻孔本已起到了煤体的卸压作用，若排放效果不理想时，还可利用这些排放孔进行水力冲孔，诱导煤层喷孔现象，形成有控制的连续的小型突出，通过煤与瓦斯的大量喷出，使排放范围内具有突出危险性的煤体失去突出能力，同时水能加强煤体的可塑性，降低其弹性储能，减缓释放速度，达到防止突出的目的。
瓦斯排放、检测作业流程详见图
（一）加强通风
为保证施工安全，施工通风十分重要。根据“煤规”，洞内风速要保证不小于0.25m/s ，风流中瓦斯浓度不得超过1%。
如每个通风工区共安装主风机2台（BK40—6—No.18型，一台备用），
局扇3台（DXB88—1型，另备用2台），供电为双回路制。值得研究的是，设计按煤矿的做法，主风机为全能力备用，然而，当主风机出现故障时，应首先保证的是洞内瓦斯不得超限，按炸药用量确定的主风机排放瓦斯的能力过剩。因此，建议在瓦斯隧道施工通风设计中，应按一次最大炸药消耗确定主风机，而按排放瓦斯要求能力配置主风机的备用风机，可节省工程投资。
（二）瓦斯隧道防爆施工机械配套及供配电设备
A．设备配套原则及技术要求
⒈施工机械及电气设备
⑴鉴于以内燃机为主动力的机具目前还难以解决防爆问题，故瓦斯隧道应采用以电力为动力的有轨运输及与其配套的施工机械；
⑵机械设备的工作效率应能保证所要求的隧道施工进度；
⑶进入隧道的施工机械及电气设备应具有防爆或隔爆性能，机具外表应有明显的“KA”“KB”“KH”“EX”或“MA”等标志；
⒉供配电系统
⑴对瓦斯隧道的施工用电，根据“煤规”第481条规定，应设有两回路电源线路，当一路电源发生故障停止供电时，另一回路仍能负担隧道用电的全部负荷。但根据铁路隧道的具体情况，架设两回路线路有困难时，亦可就近建设发电站作为备用电源。
⑵瓦斯隧道内供电系统，应作到“三专”“两闭锁”，即专用变压器、专用开关、专用供电线路和瓦斯浓度超标时与供电的闭锁、局扇通风与供电的闭锁，以保证瓦斯隧道安全施工；
⑶瓦斯隧道内供电配电电压应符合“煤规”及“铁路瓦斯隧道技术暂行规定”的要求；
⑷电压波动范围，高压为额定值的±5%，低压为额定值的±10%；
⑸频率波动范围为50Hz±1Hz；
⑹隧道内敷设的电缆应符合“煤规”第444条规定：高压电缆应使用有屏蔽的监视型橡套电缆，低压电缆应使用不延燃橡套电缆，各种电缆的分支连接，必须使用与电缆配套的防爆连接器、接线器和插销。
B．瓦斯隧道挖、装、运及施工通风的机械配套
机械配套模式适合普通机械化水平的施工单位，当然，如果有防爆型的小断面（导坑）钻孔台车，也可以代替7655气腿式凿岩机或YT-28凿岩机，但我国铁路施工单位一般不具备此种条件。从施工速度的要求来看，由于煤系地层不允许大断面深孔大药量爆破，为防止煤层突出以及从保持巷道稳定出发，应采用“小断面、短进尺、弱爆破”方式，因此采用钻孔台车的优越性并不突出。
施工通风使用主扇时，应在通风机房内安装一套有同等能力的备用风机。
S8D梭式矿车装碴及卸碴操作方便，受到工人欢迎，长隧道当运距大于1km以上时单口配置数量宜增加到10台以上。
C．供配电
⒈外部电源
“煤规”418条及“铁路瓦斯隧道技术暂行规定”10.2.1条规定，瓦斯隧道施工必须要求具备双回路外部电源，但一般铁路隧道建设工期短，又地处荒山僻野，要具备互相独立的两套外部电源，在工期和投资上都是不现实的。通过经济技术比较，决定在隧道的洞口瓦斯工区各建一座柴油机发电站，每座电站容量480kw（四台120kw机组），当外部电源发生故障，要求电站在10min内可开动供电。备用电站的供电范围可仅限于通风主扇及局扇、瓦斯抽放泵站、抽水泵站、照明系统这几个重要部位。
⒉电压
瓦斯隧道洞内各级配电和机电设备额定电压，限制如下：
高压不大于10000V；
低压不大于380V；
照明、手持用电设备、电话、信号供电不大于127V；
远距离控制线路不大于36V。
⒊照明供电
铁路瓦斯隧道施工时，由于施工机械工作引起电压降及“漏电保护”、“风电”、“瓦电闭锁”动作时，均会间断性地引起洞内停电，影响正常的照明。为保证正常工作照明及险情时人员的安全撤出和险情处理，采用了单独的照明系统。其设置是：在洞外设照明专用变压器降压后经矿用防爆
主电缆送入洞内，在各相应地段设置照明及信号专用ZXZ8—2.5Ⅱ型综合保护装置，将380V三相中性点不接地电源降压为127V，用分支电缆、防爆接线盒接入KBY—20防爆防尘荧光灯灯具及防爆投光灯、防爆白炽灯，满足了道路和施工照明需要。该“综合保护器”除常规保护外，另有高灵敏度可调漏电保护装置，当照明灯具、电缆等因绝缘变低超限或受损破坏漏电等情况时，能可靠地动作，停止供电，以保证防爆要求和人身安全。
⒋供电设备的“三专”“两闭制”
⑴“三专”—专用变压器、专用开关、专用线路
根据“煤规”要求，对瓦斯隧道施工的重要机电设备，必须实行“三专”措施，以确保安全施工。其措施是：“由10kV电力T接干线10/6kV洞口专用变压器，由配电室KYGG—6型矿用开关柜经VGSP6kV矿用监屏橡套电缆送电至洞内KBSGZY隔爆动力专用移动变电站，降压为380V后，再由各防爆馈电开关及防爆电缆完成向各工点的供配电。”
⑵“两闭锁”—指“瓦电闭锁”与“风电闭锁”。
“瓦电闭锁”（见图）：
瓦斯隧道施工中，在煤系地段因为通风不良或其它原因，会在短时间内大量瓦斯集聚超限，此时如操作电气或机械设备，可能会因漏电、短路、操作电弧等原因产生火花、引燃、引爆瓦斯，故采取在区域供电主开关处设置AXJ—2型瓦斯断电仪，将其探头设在有瓦斯突出及工作面适当地方。当瓦斯超限时，该探头能发出报警信号，同时经断电仪控制迅速切断供电主开关；瓦斯浓度未降到要求标准时，断电仪能控制主开关不会合闸送电，从而保证了施工和人身安全，也即是实现瓦斯超限时与供电主开关的闭锁功能。
“风电闭锁”（见图）：
瓦斯隧道施工中，因停电、放炮等原因各局扇及机电设备要停止使用，这时，可能某些部位瓦斯会聚集超限，当恢复供电后，如同时启动机电设备和局扇，或在局扇之前启动机电设备，均可能会因机电设备、电缆线路的漏电、短路、操作产生火花电弧、引燃、引爆瓦斯。因此，必须是局扇先行启动供风，稀释瓦斯达到标准后，动力设备才能启动操作。在局部和动力设备主开关间设有电气闭锁线路，即“风电闭锁”。任何下，局扇停止，
则动力设备即停止工作；风扇启动时，其它动力设备不会同时启动，以保证安全。此一安全措施，也即“风动闭锁”。
⒌其它安全措施
⑴ 洞外电力变压器由RW 4—10跌落式熔断器作常规保护； ⑵ 洞内6kv 开关柜对6kv 电缆作漏电时的断电保护；
⑶ 洞内移动式变电站为中性不接地矿用专变，设有高灵敏度漏电保护，并实施“瓦电”、“风电”闭锁；
⑷ 所有供电装置均为中性接地供电，能将漏电电流限制为最小引燃电流，消除跨步电压及杂散电流；
⑸ 设置独立的接地保护网，所有机电设备外壳与保护网都采用大于16mm 2的软铜线连接；
⑹ 为防止洞外杂散电流经钢轨进入洞内，洞口位置的钢轨连接处设置绝缘接头，并将洞外轨端接地。
七、 安全教育和技术培训