隧道爆破周边眼装药结构(组图示意)

隧道爆破施工设计方案 The manuscript was revised on the evening of 2021国道G206线改建工程（K2247+680～K2250+560）隧道爆破设计方案编制：复核：审批：国道G206线改建工程（丰顺段）项目经理部二0一八年四月1工程概况工程简介国道G206线某标段，起点桩号K2247+680，终点桩号为K2250+560，路线长。

工程内容包括：路基、隧道、路面、圆管涵、盖板涵、边坡防护与排水等工程项目。

隧道穿过丘陵地貌区，地面标高240~444m，为长公路隧道。

隧道起迄里程为K2248+309～K2249+758，长度为1449m，底宽12m、高；兴宁端、丰顺端洞口均采用端墙式；韩山隧道地面最大高程约，最大埋深，隧道进口端位于直线段上，出口端位于R-600的圆曲线上；隧道纵坡为%与%的人字坡。

围岩概况2设计依据及说明设计依据(1)现场踏勘调查所获得的当地资源、交通状况、民族风俗及施工环境等调查资料；(2)《民用爆炸物品安全管理条例》（国务院令466号）(3)《爆破安全规程》（GB6722-2014）(4)《爆破作业项目管理要求》（GA991-2012）(5) 梅州市公安部门对爆炸物品管理的有关规定；(6)《国道G206线兴宁松陂至丰顺北斗石桥头段改建工程丰顺第六标段（K2247+680～K2250+560）实施性施工组织设计》；设计方案说明(1) 本设计说明书仅对IV、Ⅲ级围岩隧道掘进爆破的爆破参数包括爆破施工安全技术进行设计，其它，如隧道总体施工方案、隧道支护（包括超前支护）、衬砌、施工供电供水、施工防排水、通风降尘、超前地质预报、施工测量、环境保护以及应急救援和安全生产管理部分等必须严格按照《国道G206线兴宁松陂至丰顺北斗石桥头段改建工程丰顺第六标段（K2247+680～K2250+560）实施性施工组织设计》中相关规定执行。

(2)本设计方案中的爆破参数和爆破工艺是初步设计，应根据试爆情况进行必要调整。

隧道光面爆破目前，全局在建隧道80.5座，总长度185.53km，绝大部分隧道是需要爆破作业的石质隧道。

做好隧道的光面爆破，对隧道施工的安全、质量、工期及经济效益都具有重大的意义。

为了节省时间，本课不多讲爆破的理论，也不面面俱到，仅针对隧道的光面爆破技术重点谈一点意见。

要谈光面爆破，必须首先要了解爆破的一些基础知识。

一、爆破器材（一）炸药。

工业炸药共分三类：煤矿许用炸药、岩石炸药、露天炸药（见下表）。

隧道工程常用的炸药、性能及适用范围（二）起爆材料：1、 火雷管 `火雷管是最简单的一种雷管，成本低，使用灵活不复杂，不受散电流影响，使用广泛，但受撞击、磨擦和火花能引起爆炸，火雷管全是即发雷管。

我们目前常用的毫秒导爆雷管共分三个系列：第一系列20段，分别相距25-300ms；第二系列分21段；第三系列分30段。

每段里面段数越大，相隔爆破的时间就越长；雷管按起爆能量大小分为10个等级（号数），号数愈大，起爆能力也愈强，常用的是6号和8号雷管。

2、电雷管精确度不高；所有电雷管抗静电等杂散电流、雷电、射频辐射不强，安全性不高，属于隧道限制使用产品，多用于有瓦斯与煤尘爆炸危险的环境中，它是目前能采用的唯一起爆方法。

3、导火索用来传递火焰给火雷管，配合火花起爆法使用。

导火索的燃速一般在110-130m/s范围内；缓燃导火索则为180-210m/s或200-350m/s，具有一定的防潮耐水性能。

普通导火索不能在有瓦斯或有矿山类爆炸危险的场所使用。

目前，隧道施工中已基本不再使用导火索加火雷管的起爆系统，而使用非电起爆系统。

4、导爆管塑料导爆管是用来传递微弱爆轰力，给非电雷管使之爆炸的传爆器材。

塑料制成外径3.0mm，内径1.5mm的半透明管，内壁涂有高性能炸药。

其传爆速度可达1900-2000m/s，其本身须使用非电雷管起爆。

导爆管本身比较安全，扭曲、打结、水下（<80m）均能正常起爆，在火焰和机械的作用下不能燃烧和起爆。

巷道平峒开挖爆破设计(爆区环境示意图，孔网参数图，装药结构图，网络敷设图，爆破境界示意图)巷道平峒开挖爆破设计(爆区环境示意图，孔网参数图，装药结构图，网络敷设图，爆破境界示意图)λ直眼掏槽与斜眼掏槽相结合，改善直眼掏槽的不足，但也带来了斜眼掏槽的缺点。

λ比直眼掏槽抛渣能力强、爆破效率高、掏槽体积大。

λ使用于断面较大的巷道。

<b>掏槽类型的选择第一：鉴于岩石硬度并不高(f=5-8)，并不宜采用直眼掏槽，且直眼掏槽所需掏槽眼和雷管段数较多，导致钻孔工作量和雷管消耗量较大；还有直眼掏槽对掏槽眼的间距、钻眼质量、装药要求甚严，操作起来难度较大。

第二：此巷道开挖的循环进尺较大（为3米），而混合掏槽的眼深一般在2米左右，所以也并不适宜采用混合掏槽。

最后，我们使用斜眼掏槽。

斜眼掏槽中，以楔形掏槽使用最为广泛，使用于各类岩石及中等断面以上的巷道，加上循环进尺较大，因此决定楔形掏槽中的楔形掏槽。

楔形掏槽的技术特点如下：λ掏槽眼数，一般取6个，掏槽孔的水平距L1=1000-1400mm, 掏槽孔的垂直间距L2=300-500mm;本项目中， L1取1400mm， L2取375mm论文网λ装药系数，一般为0.7；本项目中，亦取0.7。

λ同时起爆；本项目亦同时起爆。

λ掏槽孔角a一般取55-70度；本项目取60度。

<c>掏槽眼的布置：在巷道中掏槽眼一般布置在工作面的中央稍偏下，距巷道底板约0.9-1.3m处，掏槽眼应布置在弱岩内；掏槽眼应比其他炮眼加深200-300mm；本项目中，掏槽眼取距底板0.9米，非加强掏槽眼深度在循环进尺的基础上加深200mm，也即3.2米。

双楔形掏槽布置图如下：(2)巷道周边眼<a>巷道周边眼E间距的设计：巷道周边眼眼距应根据施工巷道的岩石性质和轮郭的曲率来确定。

一般E=350-500mm，层理、节理发育及不稳定的松软岩层取下限，反之取上限。

在巷道曲线部分施工时，E值应适当的减小，一般一300-400mm为宜。

5 轮廓控制爆破技术轮廓控制爆破技术包括：光面爆破法、预裂爆破法、缓冲爆破法、密集空孔法、龟裂爆破法、定向断裂控制爆破等。

其中，光面爆破和预裂爆破技术因具有独特优势而应用最多。

5.1 光面爆破光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个符合设计轮廓的开挖面。

根据断面和施工条件、施工方法不同，光面爆破法可分为预留光面层法和全断面一次爆破法（简称全断面法）。

图5-2 地下工程开挖光面爆破炮眼布置示意图(a)全断面开挖一次起爆法；图内数字1~12同时代表起爆顺序；W—顶拱光爆层厚度；E—光面眼间距；(b)预留光面层法5.1.1 地下工程开挖光面爆破光面爆破法又包括全断面法和预留光爆层法。

其爆破方法要研究的问题主要是炮眼布置、炮眼参数以及装药起爆等。

5.1.1.1 全断面法其掏槽眼、辅助眼等的参数按掘进爆破设计；周边眼则按光面爆破设计。

全断面炮眼常用多段毫秒导爆管起爆系统配合导爆索顺序起爆。

周边眼多采用导爆索连接同时起爆。

全断面法爆破效率高、掘进速度快、经济技术效益好、施工安全，容易推广。

例如，紫金山金矿25 m2断面巷道自从成功实施全断面一次成型光面爆破技术后，月进尺由原来不足60m提高到120m，眼痕率大于80%；超挖量由15~20%减少到3%，降低了成本和支护费用，提高了掘进台班效率和施工安全性。

5.1.1.2 预留光爆层法对于大断面巷道或硐室常采用的分部掘进爆破，包括台阶法和导坑（硐）法，都采取预留光爆层。

5.1.2 周边眼光面爆破参数设计5.1.2.1 主要参数•全断面法光面爆破参数选择与岩石和地质条件、炸药的品种与性能、隧道开挖断面的尺寸、装药结构、起爆方法等因素有关。

•光面爆破主要参数有：炮孔直径d、炮孔间距a、光爆层厚度W、周边孔的密集系数m、不耦合系数k和线装药密度q等。

（1）周边眼间距a一般取：a=(8～18)d (5—1)（2）光爆层厚度W即周边眼起爆时的最小抵抗线W。

.. 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。

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。

超前支护施工（1）地质超前预报地质超前预报，在该隧道施工中特别是在隧道进出口段，开挖后极易出现滑坡、坍塌或冒顶现象，需重点监控。

本隧道开挖前拟采用TSP202型超前预报仪，预报前方地质情况。

采用超前探孔以探明前方地质情况、地下水压力、大小等，以确定开挖方法和支护参数。

（2）测量放线洞内施工测量，采用Leica TCR702激光全站仪，以加快测量进度。

钻眼前，由专业测量人员用红漆在掌子面上准确绘出开挖断面的中线和轮廓线，标出炮眼位臵，其误差不超过5cm。

中线、水平及轮廓线采用激光导向仪辅助定位。

施工中经常对激光导向仪进行检查校核。

（3）开挖方法Ⅳ、Ⅴ级围岩开挖采用新奥法施工，因此开挖采用“管棚注浆超前、弱爆破，短进尺，少扰动，早喷锚，勤测量，早成环”等技术措施，以确保施工安全。

施工采用预留核心土钻爆法施工，上半断面开挖后进行初期支护，达到稳定开挖下半断面。

下半断面开挖时尽量单侧落底或双侧交错落底，避免上半断面两侧拱架同时落空，落底长度视围岩开挖情况而定，一般采用1-3 m，并不大于6 m。

上断面利用TY28型风枪钻孔，下断面利用钻孔台架钻孔。

上断面采用挖掘机扒碴到下断面，下断面由侧卸式装载机装渣，自卸汽车运渣。

洞身开挖后，立即喷射砼封闭围岩，及时进行初期支护。

完成隧道开挖及初期支后，应及时进行仰拱封闭，根据量测结果进行二次模筑混凝土的浇筑，宜采用先墙后拱法浇筑二次衬砌混凝土。

（4）钻爆设计①爆破器材:采用2#岩石硝铵炸药，有水地段采用2#乳化炸药，根据隧道所穿越围岩的坚固性系数f以及岩石纵波波速等，选用威力适中、匹配性好、防水性能好、易于切割分装成小卷的2#岩石乳化炸药，引爆器材则选用国产Ⅱ系列非电毫秒雷管。

②掏槽方式: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，施工中拟采用两个中空孔的直眼掏槽方式。

③装药结构:为提高爆破效果，控制灰尘，降低爆碴的大块率，便于出碴，掏槽眼、辅助眼采用水封爆破，见图3-8《水封爆破装药结构示意图》。