隧道爆破设计书

中铁四局集团第四工程有限公司

S209金寨县黄林至马店段公路改建工程

爆

破

设

计

书

宜昌市万达爆破有限责任公司

二O一二年二月

目录

爆破设计委托书 1

爆破设计书

2

第一章 设计依据与工程地质概况

3

第二章 挖方路基爆破方案

5

第三章 隧道爆破设计

20

第四章 爆破拒爆的主要原因及预防处理措施 39

附图1 Ⅲ级围岩左右洞全断面法隧道装药布孔图 45

附图3 Ⅳ级围岩左右洞上下台阶法装药布孔图 46

其他 47

中铁四局集团有限公司S209金寨县黄林至马店段公路改建工程 K8+270~K9+120

爆

破

设

计

书

设计 （高工）

审核

（教授）

宜昌市万达爆破有限责任公司

二O一二年二月

中铁四局S209金寨县黄林至马店

段猴子岭隧道工程 工程爆破设计书

K8+270~K9+120

第一章 设计依据与工程地质概况

第一节 设计依据

1、 安徽宏泰交通工程设计研究院《S209金寨县黄林至马店段公路改建工程两阶段施工图设计》；

2、 《民用爆炸物品安全管理条例》；

3、 GB6722—2003《爆破安全规程》；

4、 公安机关的部门规章。

第二节 工程概况

一、 工程概况

猴子岭隧道位于安徽省金寨县马店村。隧道设计净宽11.00米，净高7.0米，隧道轴线起止桩号为K8+270~K9+120，中心桩号K8+695，隧道全长850米，属中隧道洞轴线为弧线型，隧道轴向173ｏ~197ｏ 。

二、 工程地质

1、 地层岩性

隧址区出露和揭露底层为耕植土（Q4pd），第四纪松散堆积层（Q4）及志留纪佛子岭岩群上段八道尖组绢云母石英片岩（Bdj）地层。

2、 地质构造 金寨猴子岭位于区域性秦岭地槽东段，北淮阳构造带向斜北翼，合肥盆地的西部边缘，区域性明港-合肥断层，在工作区北侧约4Km处通过，出露地层为一套中等变质程度-石英片岩、板岩和千枚岩地层，构造置换程度较深，局部保留有原生沉积结构构造，形成于地壳收缩构造体制下，是纵向构造置换作用的产物。

3、 岩、土体工程地质特征

猴子岭隧道围岩体设计地层为志留纪佛子岭岩群八道尖组绢云母石英片岩，岩质较硬，抗风化能力较好，强度较高，围岩等级为Ⅲ~Ⅴ级，Ⅲ级围岩长142.18米，占全长16.73%，Ⅳ级围岩长396.40米，占全长46.64%，Ⅴ级围岩长320米，占全长37.65%，洞身整体稳定性较好。

第三节 地质综合

隧址区岩体为较硬岩。种类：条纹状石英片岩、石英绢云母片岩、绢云母石英片岩。

条纹状石英片岩：青灰色，鳞片变晶结构，片状、条纹状构造，变余中厚层状构造，主要出露于隧道进洞口和洞身处，里程桩号K8+270~K8+450。

石英绢云母片岩：灰白色，鳞片变晶结构，片状、条纹状构造，变余中厚层状构造，主要出露于隧道进洞口和洞身处，里程桩号K8+450~K8+560。

绢云母石英片岩：青灰色，鳞片变晶结构，片状、条纹状构造，片理化发育，主要出露于隧道洞身和出洞口处，里程桩号K8+560~K9+130。

第二章 挖方路基爆破方案

本工程为二级公路，设计速度40km/h，路基宽度11.0m.

根据该公路工程地质情况、爆破点周围环境和现有施工条件，另外考虑到施工进度和经济成本，该公路挖方路基爆破方案主要是采用浅孔爆破技术和台阶深孔松动爆破技术。

一、浅孔松动爆破技术：对于路基开挖深度≤5m的，可采用浅孔松动爆破技术，一般采用垂直钻孔方式；通过毫秒电雷管或非电导爆管延期起爆技术进行微差松动爆破（见图1）。

二、台阶深孔松动微差爆破技术：对于路基开挖深度 >5m的，可采用潜孔钻进行中深孔钻孔，毫秒导爆管雷管或毫秒电雷管微差松动爆破。根据现有装运机械和钻孔设备，台阶边坡一般每8m或者10m一级，每级间设1.5或2.0m宽的平台。

三、优化爆破参数，优化起爆网路参数，优化装药结构:

减少深孔爆破大块率，减少二次破碎量，确保公路填方岩石粒径要求。通过调整装药结构、加长填塞，提高填塞质量等措施，减少爆破震动，控制飞石飞散，确保爆破施工安全。

第三章 隧道爆破设计

第一节 隧道爆破施工方案

隧道按照“新奥法”原理设计与施工，施工遵循“弱爆破、短开挖、强支护、早闭合、勤量测、衬砌紧跟”的原则，结合反馈信息及时优化调整设计参数。

隧道采用光面爆破，Ⅲ级围岩全断面法开挖，Ⅳ级段采用上下台阶法开挖，洞口加强段和断层破碎带采用单侧壁倒坑法开挖。隧道围岩分类见表4。

表4 本隧道围岩分类

类

别 围岩主要工程地质条件 围堰挖开后的稳定状态

主要工程地质条件 结构特征和完整状态

Ⅲ 硬质岩石（Rb>30MPa)，受地质构造影响，节理发育，有层状软弱面（或块层），但其产状及组合关系尚不致产生滑动；层状岩层为薄层、中层，层间结合差，多有分离现象；或为硬、软质岩石互层 呈块（石）碎（石）状镶嵌结构 拱部无支护时可产生小坍塌，侧壁基本稳定，爆破震动过大易坍塌

Ⅳ 硬质岩石（Rb>30MPa)，受地质构造影响很重，节理很发育，层状软弱面（或夹层），已基本被破坏 呈碎石状压碎结构 拱部无支护时可产生较大的坍塌，侧壁有时失去稳定

Ⅴ 石质围岩位于挤压强烈的断裂带内，裂隙杂乱呈石夹土或土夹石状 呈碎（石）状松散结构 围岩易坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常小坍塌，浅埋时易出现地表下沉（陷）或坍至地表。

表5 施工方法工序说明

开挖方法名称 图例 开挖顺序说明 全断面法

1.全断面开挖；2.锚喷支护；3.灌筑衬砌

台阶法

1.上半部开挖；2.拱部锚喷支护；3.拱部衬砌；4.下半部中央部开挖；5.边墙部开挖；6.边墙锚喷支护及衬砌

台阶分部法

1.上弧形导坑开挖；2拱部锚喷支护；3.拱部衬砌；4.中核开挖；5.下部开挖；6.边墙锚喷支护及衬砌；7.灌筑仰拱

上下导坑法

1.下导坑开挖；2.上弧形导坑开挖；3.拱部锚喷支护；4.拱部衬砌；5.设漏斗，随着推进开挖中核；6.下半部中部开挖，7.边墙部开挖；8.边墙锚喷支护衬砌

上导坑法

1.上导坑开挖；2.上半部其他部位开挖；3.拱部锚喷支护；4.拱部衬砌；5.下半部中部开挖；6.边墙开挖；7.边墙锚喷支护及衬砌

单侧壁导坑法

（中壁导坑法)

1.先行导坑上部开挖；2.先行导坑下部开挖；3.先行导坑锚喷支护钢架支撑等，设置中壁墙临时支撑（含锚喷钢架)；4.后行洞上部开挖；5.后行洞下部开挖；6.后行洞锚喷支护、钢架支撑；7.灌筑仰拱混凝土；8.拆除中壁墙；9.灌筑全周衬砌

双侧壁导坑法

1.先行导坑上部开挖；2.导坑下部开挖；3.先行导坑锚喷支护、钢架支撑等，设置临时壁墙支撑；4.后行导坑上部开挖；5.后行导坑下部开挖；6.后行导坑锚喷支护、钢架支撑等，设置临时壁墙支撑；7.中央部拱顶开挖；8.中央部拱顶锚喷支护、钢架支撑等；9、10中央部其余部开挖；11.灌筑仰拱混凝土；12.拆除临时壁墙；13.灌筑全周衬砌

第二节、 爆破参数设计 一、围岩光面爆破

采用非电毫秒雷管微差起爆方式。本工程炸药选型选用标准为一号岩石硝铵炸药或二号岩石硝铵炸药，遇有水地段则采用一号岩石 乳化炸药或二号岩石乳化炸药。对Ⅲ级围岩和掏槽孔最好是使用一号岩石乳化炸药。

（1）周边孔间距E

周边孔通常布置在距开挖断面边缘0.05ｍ至0.1ｍ处，光爆孔的孔底朝隧道开挖轮廓线方向倾斜3~5Ｏ。当爆孔孔径d为38-40mm时，周边孔间距E=（10~15）d，Ⅲ级围岩约为0.4-0.60ｍ比较合适，Ⅳ级围岩周边眼的间距为0.38-0.50ｍ。

（2）光爆层厚度w

光爆层厚度就是周边孔最小抵抗线，它与开挖的隧道断面大小有关。断面大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩石比较容易崩落，可以大些；断面小，光爆眼受到的夹制力大，光爆层厚度相对要小些。同时，光爆层厚度与岩石的性质和地质构造有关，坚硬岩石光爆层可小些，松软破碎的岩石光爆层可大些。本隧道光爆层厚度W=0. 5m~0. 9m。

（3）密集系数K

周边孔密度系数是周边孔间距E与光爆层厚度W的比值，是影响爆破效果的重要因素。

K=E/W （K取值0.8） （4）炮眼直径

钻孔机具选用YT28型或7655型风枪钻孔，炮孔直径为

38-40mm。

（5）炮眼深度

隧道开挖Ⅲ级围岩每循环进尺为2.8m，掏槽孔深度约为3. 5m，崩落孔3. 0m，周边孔3. 0m，炮眼布置如附图1、附图2。

进、出口隧道爆破开挖IV级围岩、洞口加强段和破碎带破碎每循环进尺为1.2m>掏槽孔深度约为1.6m,崩落孔1.4m，周边孔1.4m，底板孔1.4m。炮眼布置如附图3。

（6）单孔药量

主要是确定炸药单耗量q，炸药单耗量对装药效率、炮孔利用率、开挖壁面的平整程度和围岩的稳定性都有较大的影响。它取决于岩性、断面积、炮孔直径和炮孔深度等多种因素。本隧道洞身段采取一号岩石炸药时:q取值1.1kg/ m3；如果是二号岩石炸药:q取值1.5kg/ m3。人行横洞采取一号岩石炸药时:q取值3.4kg/ m3；如果是二号岩石炸药:q取值4.

0kg/m3。

（7）炮孔数量N

炮孔数量取决于掘进断面积、岩石性能和炸药性能。孔数过少将造成大块增多，周壁不平整，甚至会出现炸不开的情况；相反，孔数过多将使凿岩工作量增大。