隧道光面爆破钻爆设计方案一工程概况xx隧道地处xx山脉中段，属中低山丘陵地貌。
区内地形起伏大，绝对高程为230~978m，相对高程200~600m。
由于构造格局及岩性的控制，山脉走向与构造走向近于一致，多呈北东走向，形成沟谷及山脊走向亦多呈北东走向，沟谷呈“V”字型，两侧山坡坡度为25°~45°，局部形成陡坡。
植被发育，森林覆盖率达60%以上，为双牌县主要林区之一，区内居民点零星分布。
隧道进出口端均有乡村便道与双牌~江村公路（碎石路面）相通，交通条件差。
隧道进口里程为D3K77+565，出口里程为D3K83+946，中心里程为D3K80+755.5，全长6381m。
铁三局集团承建D3K81+600~D3K83+946段2346m的爆破施工作业。
隧道爆破施工过程中光面爆破效果不理想、超欠挖现象严重，影响隧道施工作业的安全和进度要求，因此我院受铁三局委托，承担xx隧道D3K81+600~D3K83+946段的光面爆破咨询任务。
二工程地质条件（一）地层岩性、地质构造及地震（1）地层岩性隧道上覆第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）、坡崩积（Q4dl+col）、坡残积（Q4dl+ell）粉质粘土、卵石土、碎块石土等；出露基岩为泥盆系中统跳马涧组（D2t）石英砂岩、粉砂岩夹页岩，下统（D1）石英砂岩、粉砂岩，奥陶系上统中组（O32）、下组（O31）浅变质石英砂岩、板岩。
现将段内岩性分述如下：1）粉质黏土（Q4al+pl）：灰褐、褐黄、棕黄、棕红、紫红色，软~硬塑状。
含石英砂岩、粉砂岩、板岩质漂石、卵石、砾石。
厚约0~7m，属Ⅱ级普通土。
主要分布于沟谷、沟槽内。
2）卵石土（Q4al+pl）：紫红、灰黄、褐灰等色，松散~中密，潮湿~饱和状。
卵石含量约60~70%，φ20~200mm，余为圆砾、漂石、碎石、块石及黏性土充填。
局部为漂石土，石质成分为石英砂岩质，磨圆度较好，分选性差。
厚约2~11m，属Ⅲ级硬土。
主要分布于沟谷、沟槽内。
3）块石土（Q4dl+col）：棕红、紫红色，潮湿~稍湿，松散~中密，石质以石英砂岩、粉砂岩为主，块径为φ200~1500mm，厚4~20m，属Ⅳ级软石。
主要分布于隧道出口左侧80m 附近坡面。
4）粉质黏土（Q4dl+ell）：灰褐、褐黄、棕黄、棕红、紫红色，硬塑状。
含石英砂岩、粉砂岩、板岩、灰岩质块石、碎石、角砾。
厚约0~2m，属Ⅱ级普通土。
广泛分布于测区坡面。
4-1）断层角砾（Fbr）：岩性与断层两盘的地层有关，由于构造作用，岩体完整性差，基本上多呈碎石状、角砾状，松散~中密状，潮湿状，属Ⅲ级硬土。
5）石英砂岩、砂岩、粉砂岩夹页岩（D2t）：石英砂岩紫红、浅灰、灰白、灰绿色，细粒~中粒结构，中厚~厚层状，质坚硬。
粉砂岩紫红、紫灰、浅灰绿色，厚层~巨厚层状，粉砂质结构，钙质、铁质胶结；页岩紫红、灰白色，薄层状，质相对较软，出露者多为强风化（W3），厚0.30m左右。
强风化（W3）岩体破碎，质较软，厚0~4m左右，属Ⅳ级软石；弱风化（W2）属Ⅴ级次坚石，与下伏D1地层呈平行不整合接触。
据深孔钻探揭示：节理裂隙发育，裂隙偶见泥质充填及水蚀痕迹，具水平层理及小型交错层理。
6）石英砂岩、粉砂岩、细砂岩、含砾砂岩（D1）：紫红、紫灰、浅灰色夹灰黄色，石英砂岩细粒~粗粒结构，厚~巨厚层状，质坚硬；粉砂岩薄~中厚层状，钙质胶结。
弱风化（W2）属Ⅴ级次坚石。
底部为黄褐、灰褐色花岗碎屑岩、含砾岩。
与下伏O32、O31地层呈角度不整合接触。
据深孔钻探揭示：中厚层状，具水平层理，加薄层泥岩。
7）浅变质石英砂岩、板岩（O32）：浅变质石英砂岩灰、深灰、灰绿色，薄层~中层状，中厚~巨厚状，变质结构，节理发育。
砂质板岩、炭质板岩，质软，易风化，全风化（W4）原岩结构清晰，易击碎呈土夹碎石角砾状，属Ⅲ级硬土；强风化（W3）锤易击碎呈碎石、角砾状，锤击声沉闷，属Ⅳ级软石；弱风化（W2），锤击声脆，属Ⅳ级软石。
石英砂岩弱风化（W2），岩石坚硬，锤击声脆，属Ⅴ级次坚石。
与下伏O31呈整合接触。
据深孔钻探揭示：炭质板岩，薄层状，节（劈）理面平整光滑、质软、污手。
8）浅变质石英砂岩、板岩（O31）：浅变质石英砂岩紫红、灰绿、深灰色、灰黑色，中厚~厚层状，变质结构，质坚硬；板岩深灰、灰黑、灰绿色，薄~中厚层状，板状构造，劈理发育，致密，质较软。
据钻探揭示强风化（W3）厚0~3m，属Ⅳ级软石；弱风化（W2）属Ⅴ级次坚石。
据深孔钻探揭示：层面偶夹有薄层炭质薄膜、污手。
（2）地质构造隧区处于xx华夏系构造带紫金山区中部，构造线方向为SN向至NNE方向，山脉与河流走向大致平行主要构造线方向。
区内褶皱主要为牟江口向斜。
主要断裂为平岭-东岭压扭性断裂（F34）。
现将区内主要的构造分述如下：１）褶皱牟江口向斜：属区域性向斜，与线路交于D3K79+400处，夹角约59°。
向斜轴延伸方向为N57°E，于区内呈倒转向斜，轴面倾向南东，倾角40°左右，地层为奥陶系上统中组（O32），下组（O31）浅变质石英砂岩、板岩。
NW翼主要岩层产状为：N50°~70°E/27°~80°SE；主要层理产状：N35~55°W/90°、N30°W /57°NE、N15°E/68°NW。
SE翼主要岩层产状为：N50°~65°E/45°~78°SE；主要节理产状：N45°W/90°、N45°W／38°NE。
据深孔钻探揭示：岩层倾角变化极大，从上至下岩层倾角由35°、30°变为75°、85°、65°，直立、45°、75°、40°、30°等，具有上下部倾角较平缓，中间倾角陡甚至直立，挤压褶皱明显的特点，如孔深108~137m及202~205m段，岩芯为半边砂岩半边炭质板岩，岩层倾角近似直立，有倒转趋势。
２）断裂平岭-东岭压扭性断裂（F34）：属区域性断裂，从隧道D3K83+850~出口斜插而过，走向呈舒缓波状，约为N30~50°E，倾NW向，倾角约50°。
断裂带上挤压破碎，破碎带宽约20m，个别地段地层陡立或出现牵引褶皱。
上升盘层理产状N25~40°E/26~56°SE；下降盘层理产状N8~45°E/9~57°SE。
（3）地震动参数区划根据国家地震局《中国地震动峰值加速度区划图》（1/400万GB18306~2001图A1）该段地震动峰值加速度<0.05g。
（二）不良地质现象及特殊岩土测区内未见特殊岩土分布。
（1）围岩岩爆及变形预测该隧道在DK80+590~DK82+220段埋深在500~643m，围岩由石英砂岩、炭质板岩构成；有产生隧道变形的可能，施工过程中岩层将产生剥落和发生岩爆，预测会发生中等岩爆。
（2）有害气体测试该段隧道围岩由浅变质石英砂岩、炭质板岩构成。
炭质板岩节理裂隙中有瓦斯及有害气体溢出，预测隧道甲烷相对涌出量0.00067m3/T.d，属低沼气溢出型。
当瓦斯浓度达5~16%时有爆炸危险，H2S浓度>0.00066%及SO2浓度0.0007%时对人体有伤害危险。
（3）发射性特征经自然伽玛测井测定，该孔岩层的自然伽玛放射性强度在105~217API，平均为161API，在隧道施工时，对人体无放射性伤害。
（4）井温隧道内温度23.3~24.5℃，地温梯度1.25~1.7℃/100m，属正常地温范围。
三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)和最小抵抗线有关(W)；半孔率主要与不耦合系数(D=d炮眼/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有很多，主要有围岩地质条件、炸药特性、断面形状和大小、钻孔质量等。
其中岩地质条件和钻孔质量是最主要的影响因素。
实践表明，通常的光面爆破参数取值范围如下：炮眼间距E=(8~15)d、炮眼密集系数m=0.7~1.0、最小抵抗线W=(10~20)d或者W=E/m、不耦合系数D=1.5~2.0、装药集中度q=0.04~0.4(kg/m)具体计算设计方法有：工程类比法、半经验半公式法、理论计算法。
四xx隧道爆破施工概况隧道光面爆破原始条件表1 洞内开挖平面尺寸 6.26m×8.8m2 洞内开挖断面面积49~69m23 围岩类型Ⅲ~Ⅴ类围岩4 炸药类型2号岩石硝铵、乳化炸药5 药包规格直径32mm6 光爆孔间距70cm以上7 光爆孔外插角7°以上且不规则8 光爆孔最小抵抗线孔口25cm9 周边眼孔深3m10 掏槽眼孔深 4.5mxx隧道爆破施工采用微振动控制爆破技术，周边孔采用光面爆破方法。
由于隧道围岩较差；同时隧道开工时间较短，爆破队伍对围岩性质认识不清，且对光面爆破技术的理解不到位、钻孔质量不高，造成了隧道光面爆破效果差，主要表现为半孔率低、光爆面不整齐、超欠挖严重等现象，最终影响到作为洛湛铁路控制工程的xx隧道的施工安全及掘进速度。
五光面爆破的主要参数（1）理论计算隧道爆破炮孔钻孔时由外侧向中间分别为周边孔、辅助孔和掏槽孔。
其中周边孔和辅=42mm；掏槽孔的钻孔深度为4~4.5m，超出周边助孔钻孔深度为3~3.5m，炮眼直径d炮眼孔和辅助孔的孔深50cm。
根据光面爆破的理论数据，取周边孔孔距E=(10~15)d，则炮眼间距E=(10~15)d=45~63cm，周边孔沿开挖边线均匀布置。
装药集中度q=0.1~0.15(kg/m)；不耦合系数D=1.5~2.0。
钻孔时，周边孔孔口边紧贴设计开挖边线，向外侧偏斜3～5°钻孔。
与周边孔紧邻的一排辅助眼决定了周边眼最小抵抗线(W)，一般要求W=1.2E=55~60cm，辅助孔孔距设为0.7~0.8m，排距为0.6~0.8m。
具体见《炮孔布置示意图》。
爆破参数的理论计算A.全断面钻孔数量N根据泽波尔建议公式: N=a1+a2Sa1、a2——为岩体可爆程度确定的系数，经查a1=20, a2=1则N=20+1×49=69，取N=65~75个B.周边孔平均炸药用量q p根据公式：q p=aWL p(0.5~0.9)qq p——周边孔平均炸药用量kga ——周边孔孔距cmW——周边孔最小抵抗线cmL p——周边孔孔深q——单位岩体耗药量kg/m3取a=0.5mW=50cmL p=3mq=1.1kg/m3则q p=0.4~0.6kg。
