隧洞光面爆破施工指导

1、水工隧洞光面爆破施工指导一概况福安市湾坞供水工程主洞形式采用城门型，断面尺度为2。2mx2.5m、2。0m X2。2m.从设计资料分析，洞身段均以in、m类围岩为主，隧洞进出口 为IV类围岩。二、施工放样在隧洞开挖前应对原有导线点进行复测，确保导线点的正确性。隧洞开挖后应及时进行导线加密测量，并对加密导线点进行平差 计算。隧洞施工时应及时快速进行隧洞中心线的放样工作，并做好隧洞高程腰线以便施工时进行高程控制.三.施工方案隧洞开挖采用钻爆法（其工艺流程见图 21）,以新奥法理论指 导施工.采用全断面开挖，光面爆破。采用直线型掏梢，按设计开挖轮 廓线布置周边炮眼、辅助眼。工作面同时开动 2台YT-

2、27型气腿式 凿岩机钻眼作业。2#岩石硝镂炸药（有水地段采用乳化炸药），周边 眼采用中。25光爆小药卷，8 #纸雷管簇联非电毫秒导爆雷管起爆.图2 1钻爆法开挖施工工艺流程框图3。 1具体施工技术方案施工围堰隧洞口临近河道地段河道涨水时易倒灌洞内， 隧洞施工时必须在 其洞口附近设置施工围堰。围堰施工方法根据实际情况（了解当地最大洪水）采用两种方案.第一：在河道两岸原河堤的位置加高培厚。采用人工配合机械，人工 编织袋装土筑围堰，填筑粘土心墙闭气，编织袋粘土用农用车或人力 车运至工作面，用人工堆叠。围堰的高度根据现场情况确定，堰顶高 出水面至少1.5m,围堰的顶宽 1.2m,底宽3.54m,坡度为

3、1: 0.8;第二：堤脚及基础若为砂砾透水层，在堤坝迎水坡铺设防渗膜布， 防止水流渗入.隧洞口附近没有河道地段在下暴雨时雨水易倒灌洞内，隧洞施工时必须在其洞口附近设置施工围堰。围堰采用麻袋装土方式施工。施工排水在洞脸顶部设排水沟下设集水井施一排水沟把水统一引至集 水井处用潜水泵抽排，采用 4-6寸潜水泵抽水，用橡胶软管接至围 堰3m以外。隧洞内渗水的抽排方案：工作面在出口处的向上坡 方向开挖隧洞时，在洞室一侧开设排水沟，利用排水沟自流排水，排 水沟随工作面的掘进开凿，并经常清理，必要时，设置水沟盖板。 工 作面在进水口处的向下坡方向开挖隧洞时， 在工作面前方设置集水井 或集水箱，将洞室内渗水自

4、流至集水井，再用水泵抽排至洞外。抽水 泵的容量比最大渗水量大 30%50%,并保证有100%的备用量， 重要部位设备用电源.开挖工作面和局部地段的集水，用潜水泵抽排 至集水井。洞口明挖及洞脸支护洞口明挖自上而下分层开挖，洞口土方明挖采用 PC-200挖掘 机挖装5t自卸车运输，洞口石方明挖采用松动爆破，钻孔采用YT27 型风钻配9m3/min移动式空压机，PC-200挖掘机配5t自卸车运 方。明挖主要施工程序：坡面清理一锚杆施工一挂钢筋网一喷混凝土 施工一下层开挖。坡面在喷硅之前必须做好表面清理，包括清理所有松散岩块或其 他影响硅粘着的污迹、脏物；清除表面积水及疏排裂隙渗漏水等。光面爆破技术隧

5、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

6、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。其中围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。71。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）起爆方式（I）隧洞开挖按光面爆破要求进行钻爆设计，周边眼使用小直径 光爆炸药，炮眼间距 45 -60cm ,采用间隔装药，导爆索起爆，孔口 堵塞长度足够。炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布，炮孔痕迹I、H类围

7、岩保存率达到90 %以上，田、IV类围岩保存率达70 %以上，保证开挖面与设计轮廓线一致，径向超挖值和开挖岩面的起伏差均小于 200mm ,平均100mm。围岩中不得有明显可见的爆破震动裂隙， 不能有欠挖.(2)掏梢眼、辅助眼采用连续装药，毫秒延期导爆管雷管起爆 ， 032 * 200、2#岩石销按炸药，装填系数 0。7-0.85。(3)掏梢方式考虑围岩的夹制力，每循环进尺控制在2.2米左右，掏梢型式采用 直线方式，确保掏梢效果。钻孔作业(1)钻孔前准确测画开挖轮廓线，点出掏梢眼和周边眼的位置。(2)钻孔采用YT-27型风动凿岩机，钻孔深度2.5m ,每个工 作面配2台风钻同时作业，司钻手按设

8、计划定的区域和炮眼顺序钻 孔。(3)施工方法钻孔严格按照钻爆设计图，采用激光导向仪配合全站仪，精确测量中线水平，高程用水准仪测量，用钢尺结合激光导向仪、全站仪及 水准仪布孔施工。4。3爆破按照钻爆设计图准备好爆破材料，装药前先用高压风清孔检查钻 孔是否堵塞或坍孔，然后接划定的区域装药连线，各负其责。装药顺序先上后下，先两侧后中间。导爆管连线采用“一把抓”法，配两个 起爆雷管，装药结束经安全检查后起爆，各步骤按塑料导爆管非电起 爆操作原则进行。4。4钻爆设计4.4.1炮眼数目炮眼数目的多少直接影响每一循环凿岩工作量、爆破效果、循环进尺、洞成型的好坏。暂按下式计算炮眼数目，在施工中，根据具体 情况

9、再作调整，以达到最佳爆破效果。炮眼数目N,按下式计算：N = q Xs/r 刀式中：q炸药单耗量，取 q=1。85kg /m3S开挖面积，S=5。05m 2r-每米长度炸药的重量，2号岩石销镂炸药r=0.78kg /m刀-炮眼装药系数，取刀=0.7经计算，N=17 ,光面爆破需多增加周边眼13只及中空孔一只，共计31只。4。4。2每个炮眼的装药量(1)掏梢眼Q1= l LXr式中：刀炮眼装药系数，取刀=0。8L-眼深,L=2。5mr每米长度炸药量,r = 0.78kg /m经计算 Qi=1.56 取 Qi = 1。5kg(2)辅助眼Q2= y LXr=0。7*2.4*0.78=1.30kg 取

10、 Q2=1。35kg4。4。3光面爆破参数针对各类岩石初次选用如下爆破参数，在施工中可按照选定的参数总结每次爆破效果，测量半孔率和轮廓不平整度，不断调整光爆参数：项目爆破参数周边眼间距E (cm)拱顶45.8、边墙60周边眼抵抗线W ( cm )40-60装药集中度(kg/m 3)0。2堵塞长度(cm)40装药结构(周边眼)间隔装药周边孔间距 E= (158) d=(15 8) *43mm =645 430mm密集系数 m=E/W=0。651。0最小抵抗线 W = 600400。4。4。4装药起爆光面爆破宜采用细药卷，起爆时注意以下事项：(1)周边孔应该同时起爆才能保证光面爆破效果；(2)对起

11、爆顺序为先掏梢孔，再辅助孔，辅助孔起爆后再起爆底孔，周边孔最后起爆；(3)周边孔的底孔应该装一个。32毫米药卷，以克服岩体挟制作用；(4)为了减少超挖和降低工程造价，开挖过程中，加强断面量测，并及时处理欠挖部位，修整开挖断面，获得良好的经济效果。娥觎4,4。 5炮眼布置设计的炮眼爆破参数见表4-1.表4-1隧洞开挖爆破参数表炮眼炸约名称数量(个)眼深(m)垂直火角(度)装药结构每孔装药(节/孔)每孔装药量(kg)总装药量(kg)掏槽眼52.502#硝俊偶合连续121.89掏槽眼42.40空孔辅助眼62。402#硝俊偶合连续101.59底眼32。402 #硝钱偶合连续101 0 54。5周边眼1

12、32。40光爆小药卷间断不偶合60.911.7合计3134。24.4.6爆破钻孔开挖完毕，采用高压风枪进行清孔，然后按照钻爆设计确定的装药参数进行药卷填充，连接爆破器材，人员、设备撤离清场，重 新检查后进行引爆。7光面爆破施工细则确定隧道施工方案时，要综合考虑隧道的地质条件、钻孔设备、 爆破器材、支护方法和技术水平等因素来决定。应该特别强调的是 隧道开挖施工方案和爆破方法之间有着十分密切的关系。隧道光面爆破施工应遵循以下原则：钻孔孔位依据测量定出的开挖轮廓线确定.周边孔在断面轮廓 线上开孔，沿轮廓线等间隔布置炮眼，需要调整孔位时偏差不大于 2cm ,各炮孔孔底落在规定的平面上，凹凸不平整的平整

13、度小于10cm ;与周边孔相邻一排辅助炮孔的孔口距离不小于40cm ,打眼方向水平、平行于掘进方向.钻孔前必须严格按照钻爆设计标示出孔位和编号；如果孔位与上次的残孔重合，必须适当移位，绝对不准在残孔内钻孔。必须保证钻孔质量。钻进中要防止漏钻和多钻，控制好孔位、 孔深和角度，是保证光面爆破效果的基础。炮孔钻完后要及时清孔并用木楔封堵 ，防止杂物进入.炮孔经 检查合格后，方可装药爆破.为减少装药时间，事先由炮工将药卷间隔串联在导爆索上， 并用胶带绑扎在一根有一定强度的竹片上，装药时炮工将绑有药卷的 竹片放入每个周边孔内，应使竹片紧靠围岩外侧，而药卷则紧靠开挖 岩石的内侧，这样既有利于保护岩壁，又可

14、以增强对开挖岩石的爆炸力。炮孔内放入药卷后，应将导爆索引出孔外，然后炮泥封堵炮孔。为使周边孔装药达到一定的不偶合系数，周边眼采用直径0 25mm的小药卷进行装药。为保证周边眼光面爆破效果，周边孔最后一段起爆。同时起 爆的炮孔用导爆索串联在一起或用同段位的导爆管雷管簇联在一起 最后通过电雷管进行激发.连线必须认真细致，仔细清点数量并复核，对联结块上的上下 级导爆管必须捆扎牢固，严防产生漏爆拒爆现象.爆破后的残留炮孔痕迹在开挖轮廓线上是否均匀分布；半孔 残痕率在完整岩石处保持在 95%以上，较完整和完整性稍差的岩石 处保持在80 %以上，较破碎和破碎岩石处半孔率不小于 50%。每次爆破以后，要先进

15、行通风，通风 15分钟后检查人员方 可进入隧道做相应的检查工作；要及时察看围岩周边光面爆破效果， 核对与爆破设计是否相符，如有变化要及时调整爆破参数，使其达到 最佳效果。城门型隧洞炮眼布置示意图4.8其他出渣方式、安全措施、质量控制措施等参照施工组织设计。土洞施工技术开挖总体方案隧洞进口浅埋土质隧洞开挖遵循“短进尺、弱爆破、强支护、勤观测、早封闭”的原则进行施工，在开挖结束后 24h内及时完成 锚喷支护,是否尽早进行永久硅衬砌，经三方确定后实施. 根据 目前隧洞口土石夹层地质情况，拟采用人工风镐开挖修规成型，循环 进尺1。0-1。5m.洞硝采用人工装车，2T自卸农用车运至弃渣场。要素分析：施工

16、中由于夹石粘土较为密实，人工开挖进尺缓慢，若采用 弱爆破在开挖面中心形成1。0-1。5m2空洞,施工进度明显加快。(2)为确保有工作施工空间和施工作业人员安全，严格控制循环进尺.隧洞为浅埋土质隧洞，围岩稳定性差，在自稳和地下水等的 作用下，极易发生坍塌现象，临时支护型式决定隧洞开挖的成败，故 采用“强支护、早封闭”的方针。支护型式：洞身采用钢支撑锚喷硅 复合支护。临时支护施工工艺洞身采用钢支撑锚喷硅复合支护，保证设计净断面，所有临时 支护均在净断面外（参照设计土洞永久支护断面图补充01号）。5。1。1超前锚杆超前锚杆布置在拱部开挖轮廓线10cm以外，采用早强锚固 剂药卷全黏式 25螺纹钢锚杆，

17、L=4m/根,孔径：42mm ,沿拱顶 部位布置2道，外插角5%-10 %，环间距为50- 80cm ,环间交错布 置。施工中注意引排地下水。2钢支撑钢拱架：由三根14#梢钢法兰联结而成，拱架棉间距50cm, 相邻间钢架间采用边 中20钢筋连接，斜向内侧布置，并焊于钢架内 翼缘处，钢架与初喷硅间要求密切接触。锁脚锚杆采用早强锚固剂药卷全黏式锚杆，L=2。0m/根，每棉钢拱架锁脚锚杆6根。钢支撑基础：采用20梢钢垫底，单节长30cm。钢拱架在初喷混土后施工，初喷混土厚度约56cm。5.1.3锚喷硅系统锚杆：采用早强锚固剂药卷全黏式中20螺纹钢锚杆,L=2m/根，外露10cm ,孔径：42mm,每

18、排5根，排距100cm ,呈 梅花型布置，在初喷混土后施工。喷混凝土： 强度为C25,喷硅厚度为10cm,分2-3次喷射施 工，拱架背后塌方脱空部分喷硅回填密实，同时设引排水孔.四、特殊地层的施工技术在断层及其他复杂地层，如在破碎松软、渗水、漏水、流砂等不 良地质构造中进行隧洞施工，防止围岩坍塌和衬砌沉陷变形是关键问 题.根据地质和水文地质资料，结合我单位施工经验，采取相应措施：3。1 *般措施(1)在思想上重视它。提前开展有关情况的调查，根据调查情况， 认真分析研究，选择合理的施工方法，制定相应的技术措施，避免在施 工中造成困难，影响工程进展。(2)采用地质超前预报，对前方的地质和水文条件进

19、行预报， 根 据预报结果和已揭露的岩石情况综合判断， 对前方的地质情况做到心 中有数。(3)缩短开挖进尺，严格控制爆破的单段起爆药量 ，确保爆破震 动速度控制在2.0cm/s以内，同时加强爆破振动速度监测，及时调 整爆破参数.(4)爆破后要及时出硝，及时进行支护，减少掌子面暴露时间， 并根据围岩量测情况大决定该段是否加强支护.(5)技术人员必须现场旁站值班，随时观察了解掌子面的情况，及时采取有效措施。3.2塌方预防及处理塌方预防防止塌方是保证安全施工和快速掘进的关键，因此施工人员必须 从思想上引起足够重视，施工前根据设计提供的地质勘探资料 ，实施 超前地质探报技术，制订切实可行的施工方案。施工

20、过程中 ，随时观 察和监测有无异常，仔细研究岩体和地下水变化规律， 不断修正和完 善原设计方案。勤观测在施工过程中，随时观察和量测现场工程地质及水文地质变化情 况，研究变异规律，据以制订施工对策。(2)短开挖 TOC o 1-5 h z 岩性不良地段，严格控制进尺，紧跟作业面一次支护快速衬砌多打孔，少装药，放小炮，保证断面规整，为初期支护创造条件。(3)强支护及时支护是消除塌方的重要手段，强支护是预防塌方的主要措施 施工中利用小导管注浆、长管棚、格栅拱等进行强支护.3.2。2塌方处理不同类型的塌方，选择不同的处理方案，某些情况还需要几种方 案综合处理。根据本工程的特点，对预计可能发生的几种塌方

21、情况提出以下的措施：(1)裂隙扩张造成的小塌方:此类塌方多发生在轻微风化或裂隙较密集的围岩中，主要是由于开挖和支护方法不当造成，常发生在爆破后的几个小时内，虽然塌方 数量不大，但威胁工作面的施工安全，施工中拟用加强锚喷法。(2)塌方体窄长的小塌方此类塌方多发生在断层破碎带较窄且两侧岩体比较完整的地段施工中可采用挑梁法安装钢支撑，然后对塌方处锚喷，挑梁法指将型钢穿过临时架立支撑的顶梁直抵掌子面，形成一排挑梁，在挑梁上架 设水垛，填塞洞穴。(3)中等塌方塌方量较大，塌方范围在10m左右，多发生在两条相邻、倾向相 对的断层带或两种岩层交接带。在塌方之前 ，常有掉块现象，其频率 及块度随爆破振动烈度、

22、振动频率和地下水活动强度的增加而提高。 在塌方后，常有较稳定的顶板，继续塌方的可能性不大，一般用锚喷法、插筋排架法、护顶法、管棚法等处理。(4)大塌方该类塌方在100m 3以上，塌穴高度在10m以上,当洞顶岩层较 薄时，易发生冒顶。处理措施为：若塌方堵塞整个隧洞，且对塌方规 模和规律还不了解，可采用锚喷法，管棚法等多种处理措施；当塌方 段埋藏较浅或地质条件较为复杂时，从洞内处理难以保障安全，可采用灌浆法和环行导洞法综合处理。由于地下工程塌方情况十分复杂，塌方处理也无一定模式，具体要视现场情况研究决定。但根据以往的施工经验，以便做到未雨绸缪，一旦发生塌方，能够及时采取有效措施，以把损失减到最小，

23、现对以上几种塌方形式提出如下处理方法，见表 3-1。表31塌方处理的主要方法序号处理方法适用条件主要施工程序1喷锚法小塌方或边墙塌方处理，亦 常作为综合治理方法之一处 理大塌方搭设作业平台；清理岩面；安装锚杆；挂钢筋网；喷混凝土；安装锚索（需采用锚索支护时）2对顶支撑法塌穴面前沿机顶拱发生小塌 方以后，边墙和掌子面均无 法找到底梁支点位置时的塌 方加固塌方两端；安装钢顶撑：塌穴喷锚;出渣（塌穴高度大时，重复程度；分段衬砌；塌穴回填及加固3挑梁法掌子面前沿顶拱发生小塌方 以后，边墙和掌子面均无法 找到底梁支点位置时的塌方将圆木或型钢穿过原支撑或临时架立支撑的顶梁直低掌子面，形成一排挑梁；在挑梁上

24、架设木垛，填塞塌穴；出渣4插筋排架法塌方堵塞全部工作面、塌穴情况不明的大塌方，或冒顶事故的塌方，也是实现护顶法，混凝土纵梁法和环形导洞法等处理方法的重要施工程度之o紧贴掌子面架设钢支撑；在顶拱设计开挖线以外按一定角度（3 10。）钻孔；安装钢筋支架形成掌子面超前支护；在钢筋支架保护下塌方体出渣；喷混凝土：按程序继续施工5护顶法塌方堵塞高度超过掌子面顶由地表钻孔或开挖旁通洞进入塌穴上部部的顶拱塌方空腔；找平塌穴卜部塌渣；灌注水泥砂浆护拱或浇筑混凝土护拱；出渣并作临时 支护；护顶（或衬砌）：回填护顶以上 塌穴6导洞灌浆法埋置深度较大的地卜-工程塌方导洞开挖；在导洞内钻孔灌注；分段扩大；分段衬砌7钢

25、管棚架法大、中型地下工程大塌方及冒顶事故水平钻孔；埋设钢管；在钻孔内和钢管内灌浆（某些情况卜可/、灌浆）；塌方段分段开挖出渣；塌方段分段衬砌8环形导洞法大型地下工程的大塌方或冒顶事故由卜而上开挖导洞群并回填混凝土，完成边墙顶拱环形支护结构（亦可结合建筑物作为永久衬砌）；中央核心塌体出渣；抑拱衬砌五、超欠挖控制钻爆法开挖是否经济、高效，关键是控制好超欠挖，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。对于IV、V级围岩，考虑开挖线 内的预留量，爆破后机械凿到设计开挖轮廓线。实践证明此法对于光 面爆破十分有效，可起到事半功倍的效果

26、。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，超挖量（平均线性超挖）应控制规定的范围以内。 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。六、爆破中注意的问题钻孔作业要做到“七快”，即：拉风水管快、安钻快

27、、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质量和速度。七、主要问题处理及施工方法改进1、光爆效果差，超欠挖严重原因：周边眼位置不准确，外差角偏大或不一致，爆破工责任心不强未按照钻爆设计的装药结构、装药量和雷管的段数进行装药。处理方法及方法改进:1）、周边眼定位要准确，炮眼应平直、平行，炮眼间距严格按照钻爆 设计要求布置；2）、.软弱围岩边墙宜采用预裂爆破，拱部宜采用光面爆破，并预 留沉落量；3）、.加强爆破工的责任心。提高业务水平，施工中严格按照钻爆 设计的装药结构、装药量和雷管段数进行装药 ；周边眼采用小