区间隧道及施工竖井爆破方案

1、重庆轨道交通一号线第11标区间隧道及施工竖井爆破方案 刘其清 苟宣德 周志勇重庆市公用事业建设 2008.3.5一、爆破设计依据：1、地下铁道工程施工及验收规范2、铁路隧道施工规范3、 重庆市轨道交通一号线第11标段设计施工图纸及地勘资料二、爆破设计原则:1、采用光面爆破或预裂爆破。根据地质条件，开挖断面、开挖进尺，爆破器材等条件编制爆破设计。钻爆参数是一个动态的参数，应根据围岩变化及时调整，进行动态管理。2、根据爆破振动监测情况，施工实际开挖情况，及时调整好控爆参数，将爆破对周壁的破坏和地表建筑物的影响减小到最低。3、加强开挖工序管理，对全隧道实现光面爆破或预裂爆破开挖，减少超欠挖，减轻围岩

2、松驰圈影响范围，确保隧道开挖成形质量。三、工程概况1.由于区间隧道较长，为保证施工进度，在K11+973.616（右线）处设置临时施工竖井增加区间隧道工作面并作为出碴通道。施工竖井采用明挖逆作法施工，然后再利用竖井暗挖水平出碴横洞及区间结构。施工竖井位于白马康居花园东南侧白马支路边人行道内。竖井断面型式为矩形，结构内净尺寸为10m7m，深度。 竖井通过出碴横洞与区间隧道相连。出碴横洞长。2.重庆市轨道交通一号线（朝天门沙坪坝）工程11标段区间隧道工程起讫里程K11+600K12+815.315（右线），全长m。本段区间隧道顶板埋深22m65m，为深埋隧道。线路多为双线单洞隧道型式，在临近高庙村

3、站时过渡至单线单洞型式。隧道衬砌结构按新奥法原理设计，采用复合式衬砌结构，矿山法施工。四、地质、水文概况围岩为砂质泥岩夹数层砂岩，呈中等风化状态，岩体节理裂隙不发育、较完整。属深埋洞室，围岩级别级。属构造剥蚀中丘及丘顶的缓台地貌，且街道市政排水设施完备，仅少量地表水沿着破裂的地下管道渗透于砂岩中，形成基岩裂隙水。五、爆破设计爆破震动强弱主要与爆破器材、被炸体的物理性质、地形地貌爆破方式、开挖方式、炸药用量、爆心距等因素有关。 = 1 * GB4 爆破器材的选择掏槽眼和掘进眼应选择爆速较高的炸药，周边眼利用低爆速的炸药，采用隧道开挖的2#岩石硝氨炸药。 = 2 * GB4 选择合理的起爆时差爆破

4、振速的大小只与同时起爆的炸药量有关。因此设计中只要每段雷管的起爆时差足够大，使爆破振动速度不叠加，则爆破振速就只与最大段装药量有关。但起爆时差过大，会影响爆破效果。根据以往施工经验，选择国产系列非电毫秒雷管（低段位跳段使用）基本能使震动波形不叠加。 = 3 * GB4 爆破设计1、竖井爆破设计 由于竖井爆破施工，炮眼方向为垂直向下，爆破时岩石向上抛掷。所以采用楔形掏槽。1.2爆破设计参数的确定Q=qw2L式中：Q单孔装药量（g） q单位用药量（250280g/m3） w最小抵抗线 L炮眼深度最小抵抗线W=0.50.7m 炮孔间距a=0.81.0m炮孔排距b=0.50.7m 炮孔深度L=1.2m

5、用药系数K=0.20.3 kg/m31.3顺序及起爆方法由于竖井断面为7m10m，面积较大，开挖时分两次爆破。一次爆破开挖一半7m5m。每次开挖一米后，再开挖另一半断面。为了减小对建筑物的影响，对爆破的方法进行了改进：钻孔时将掏槽眼布置在远离建筑物一侧，采用1、3段毫秒雷管起爆；靠近建筑物一侧的炮眼采用5-15段进行起爆，爆破后的应力释放在远离建筑物一侧的临空面中，减小了对建筑物一侧的威胁。各段非电毫秒微差雷管脚线采用“一把抓”的方式集束在一起，用火雷管导火索引爆。导火索放置在竖井口外，当火雷管的导线不够长时，连接一个雷管作导线。孔内微低段雷管一般跳段使用，使各相邻段间隔时间大于50ms，以改

6、善爆破效果和防止地震波叠加而产生较大的地震动。1.4炮眼布置： 为减少爆破振动和噪声，采用多打眼少装药的原则布置。同时在条件允许的情况下尽量少用爆破施工，井口以下5m范围使用破碎机破碎，5m以下根据实际围岩情况采用爆破或破碎施工。施工竖井1部爆破参数表炮孔名称段别（一）炮眼长度（m）孔数（个）装药量单孔段装药（kg）掏槽眼180.4掏槽眼310掘进眼5140.3掘进眼770.3周边眼7140.2掘进眼9140.3掘进眼11180.3掘进眼13170.3周边眼15204.0合计1223施工竖井2部爆破参数表炮孔名称段别（一）炮眼长度（m）孔数（个）装药量单孔段装药（kg）掘进眼114掘进眼313

7、0.3掘进眼5130.3掘进眼7140.3掘进眼990.3掘进眼119周边眼1316周边眼1514合计1022、出碴横洞爆破设计选择合理的掏槽方式“有无进尺看掏槽”。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。根据所选用的钻孔机械不同而选用最佳的掏槽型式。在中硬岩层中，节理裂隙较发肓的浅眼爆破（炮眼深度在 以下时，称为浅眼爆破），采用小直径中空直眼掏槽，掏槽效果较好，因此在出碴横洞开挖中采用小直径中空直眼掏槽。掏槽眼布置在正方形 范围内，设计每次进尺掏槽体积3, 掏槽炮眼长度。根据公式Q= Lq1 = Q每个炮孔的装药量（Kg）炮孔装药系

8、数，q1直眼掏槽炮孔线装药密度（Kg/m）q1根据实际情况作调整，具体如下表：直眼掏槽装药参数表雷管段别炮眼深度(m)炮眼数量（个）单孔药量(kg)单段药量(kg)空孔4111134合计9根据围岩情况，同时为减少同段雷管的装药量，控制爆破规模，采取上下导开挖法，分步开挖。爆破设计参数的确定:根据经验初选参数，再通过现场实验确定。（1）炮眼深度L、孔径d以循环进尺作为眼深，取，掏槽眼加深约10%，取孔径d 使用钻头为32mm，确定d=32mm（2）炮眼数目 通过经验类比法确定。（3）炮眼布置炮眼布置根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在

9、同一垂直面上，掏槽炮眼加深10%20%。先布置掏槽眼，再按光面爆破原则布置周边眼。然后是底板眼、内圈眼、二台眼、最后布置掘进眼，掘进眼均匀布置，内圈眼比掘进眼密一些，比周边眼稀一些,其间距为周边眼的1.5 倍左右,抵抗线为间距的0.7 倍左右,另外为了不至使底板越爆越高,底板也要下插角,以又考虑到先爆炮眼的部分碴堆在上面,爆破时负荷较大,因此二台眼、底板眼比掘进眼适当加密，稀密程度和内圈眼差不多。周边眼参数经验计算式：周边眼间距 E=（818）d（d 为炮眼直径cm）。抵抗线 W=（1.01.5）E,cm;根据公式及经验分别取E=45cm；W=60cm；内圈眼间距70cm 左右；底板眼间距60

10、cm;扩槽眼75cm 左右；掘进眼80cm左右；（4）炮眼布置详见炮眼布置图。（5）总炸药量的计算Q=KLS式中 Q一次爆破总装药量；K单位岩石爆破炸药消耗量，Kg/m3;L炮眼深度，m；S断面积，m2上半断面总药量：17.1=；出碴横洞上下导开挖上半断面爆破参数炮孔名称段别（一）炮眼长度（m）孔数（个）装药量（kg）单孔段装药掏槽眼4掏槽眼111.0 1.0 掏槽眼340.8 3.2 扩槽眼540.7 2.8 内圈眼7100.6 二台眼98底板眼1170.6 4.2 底板眼1370.64.2周边眼11190.3 5.7 合计643 出碴横洞上下导开挖下半断面爆破参数炮孔名称段别（一）炮眼长度

11、（m）孔数（个）装药量（kg）单孔段装药掘进眼180.7掘进眼340.8 掘进眼550.8掘进眼740.83.2 掘进眼950.84.0底板眼1170.6 底板眼131.670.64.2周边眼15100.3 3.0 合计503 =Kg；上半断面需要掏槽爆破，而下半断面已形成有利临空面，因此两个断面的总炸药量需重新分配。（6）单眼装药量的计算隧道爆破，炮眼所在部位不同，所起的作用是不同的。掏槽眼要求抛掷；掘进眼只要求松动，而在掏槽部位的两侧与其上下各部份的炮眼要求又不一样，侧部要求松动，上部要求弱松动，下部要求加强松动，周边眼要求光面爆破，底板眼则要用抛掷爆破的药量，所以各部位炮眼的装药量是不同

12、的。周边眼的线装药密集度系数 q=/m。其它眼的装药量按下式计算q=KaWL式中；q单眼装药量K炸药单耗，kg/m3W抵抗线，cm；a炮眼间距，m;L炮眼深度，m；炮眼所在部位系数，参见下表；炮眼部位系数炮眼掏槽扩槽掘进掘进掘进内圈二台底板周边部位炮眼炮眼槽下槽侧槽上炮眼炮眼炮眼炮眼121.20 1.00 0.95 0.90 0.85 1.05 1.10 0.60 根据公式及经验q 周边=;q 掏槽=0.80 Kg;q 内圈=0.60 Kg;q 掘进=0.80 Kg左右;q 底板=0.60 Kg;q 扩槽=0.70 Kg;、装药结构、起爆方式、堵塞方式a、周边眼采用竹片、导爆索、小直径药卷间隔

13、绑扎装药结构、底部药量适当加强。b、其余各炮眼均采用连续装药结构。c、起爆方式：隧道爆破眼中的炸药可采用正向爆或反向爆，但装瞬发雷管的炮眼采用正向起爆，其它炮眼采用反向爆。即掏槽眼的首段采用正向装药起爆。d、堵塞方式：炮眼装药后的堵塞要将炮泥堵在与装药相接的部位，这种堵塞方式比堵在眼口的爆破效果好，堵塞长度2040cm。e、起爆顺序。先掏槽而后掘进眼、最后周边眼。3、区间隧道爆破设计3.1、选择合理的掏槽方式“有无进尺看掏槽”，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。根据所选用的钻孔机械不同而选用最佳的掏槽型式。在软岩、中硬岩层中，节

14、理裂隙较发肓的浅眼爆破（炮眼深度在 以下时，称为浅眼爆破），采用小直径中空直眼掏槽，掏槽效果较好，因此在区间隧道单侧壁导坑法开挖中采用小直径中空直眼掏槽。掏槽眼布置在正方形mm 范围内，设计每次进尺（两榀钢拱架间距），掏槽体积3, 掏槽炮眼长度根据公式Q= Lq1 = Q每个炮孔的装药量（Kg）炮孔装药系数，q1直眼掏槽炮孔线装药密度（Kg/m）q1根据实际情况作调整，具体如下表：直眼掏槽装药参数表雷管段别炮眼深度(m)炮眼数量（个）单孔药量(kg)单段药量(kg)空孔4111134合计93.2、开挖方式根据围岩情况，同时为减少同段雷管的装药量，控制爆破规模，采取单侧壁导坑开挖法，分步开挖。见

15、下图3.3、爆破设计参数的确定:根据经验初选参数，再通过现场实的验确定。（1）、炮眼深度L，孔径d以循环进尺作为眼深，取，掏槽眼加深约10%，取孔径d 使用钻头为32mm，确定d=32mm（2）、炮眼数目通过经验类比法确定。（3）、炮眼布置炮眼布置根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上，掏槽炮眼加深10%20%。 先布置掏槽眼，再按光面爆破原则布置周边眼。然后是底板眼、内圈眼、二台眼、最后布置掘进眼，掘进眼均匀布置，内圈眼比掘进眼密一些，比周边眼稀一些,其间距为周边眼的1.5 倍左右,抵抗线为间距的0.7 倍左右,另外为了

16、不至使底板越爆越高,底板也要下插角,以又考虑到先爆炮眼的部分碴堆在上面,爆破时负荷较大,因此二台眼、底板眼比掘进眼适当加密，稀密程度和内圈眼差不多。周边眼参数经验计算式：周边眼间距 E=（818）d（d 为炮眼直径），cm。抵抗线 W=（）E,cm;不耦合系数根据公式及经验分别取E=45cm；W=60cm；内圈眼间距70cm 左右；底板眼间距60cm;扩槽眼75cm 左右；掘进眼80cm左右； (4)、炮眼布置详见炮眼布置图。(5)、总炸药量的计算：Q=KLS式中 Q一次爆破总装药量；K单位岩石爆破炸药消耗量，Kg/m3;L炮眼深度，m;S断面积，m2 1部总药量Q=Kg；2部总药量Q=Kg；

17、3部总药量Q=Kg；4部总药量Q=Kg；1部、3部（临时支护需开挖后拆除）需要掏槽爆破，而2部、4部在1部、3部开挖后爆破，已形成有利临空面，因此各部分总炸药量需重新分配。(6)、单眼装药量的计算隧道爆破，炮眼所在部位不同，所起的作用是不同的。掏槽眼要求抛掷；掘进眼只要求松动，而在掏槽部位的两侧与其上下各部份的炮眼要求又不一样，侧部要求松动，上部要求弱松动，下部要求加强松动，周边眼要求光面爆破，底板眼则要用抛掷爆破的药量，所以各部位炮眼的装药量是不同的。周边眼的线装药密集度系数 q=0.19Kg/m。其它眼的装药量按下式计算q=KaWL式中；q单眼装药量K炸药单耗，kg/m3W抵抗线，cm；a

18、炮眼间距，m;L炮眼深度，m；炮眼所在部位系数，参见下表；炮眼部位系数炮眼掏槽扩槽掘进掘进掘进内圈二台底板周边部位炮眼炮眼槽下槽侧槽上炮眼炮眼炮眼炮眼121.20 1.00 0.95 0.90 0.85 1.05 1.10 0.60 根据公式及经验q 周边=;q 掏槽= Kg;q 内圈=0.60 Kg;q 掘进= Kg;q 底板=0 Kg;q 扩槽=0.70 Kg; (7)、装药结构、起爆方式、堵塞方式a、周边眼采用竹片、导爆索、小直径药卷间隔绑扎装药结构、底部药量适当加强；b、其余各炮眼均采用连续装药结构。c、起爆方式：隧道爆破眼中的炸药可采用正向爆或反向爆，但装瞬发雷管的炮眼采用正向起爆，

19、其它炮眼采用反向爆。即掏槽眼的首段采用正向装药起爆。d、堵塞方式：炮眼装药后的堵塞要将炮泥堵在与装药相接的部位，这种堵塞方式比堵在眼口的爆破效果好，堵塞长度2040cm。e、起爆顺序。先掏槽而后扩槽、掘进眼、内圈眼、底板眼、最后周边眼。4、光面爆破技术采用毫秒微差有序起爆，周边眼采用导爆索起爆，以减小起爆时差。对于稳定性、整体性较好围岩，周边眼与其它炮孔一样，布置在同一里程断面上，只需合理布置周边眼、周边眼距内圈眼间距以及内圈眼、周边眼起爆时差即能有效地实现光面爆破，在一些特殊地段也可采用预留光爆层光面爆破技术，也就是每一循环均将该循环同里程处的侧墙光爆层留出，在下一循环中实施爆破，预留光爆层

20、随掌子面向前推进而推进，该方法的优点是较易获得良好的光爆效果，有利于减轻爆破的震动效应。六、监控量测在施工过程中，将不可避免地会对周围地层、建筑物（构筑物）等造成一定的影响。为了保证施工期间道路畅通，分析了解地层、支护及主体结构的安全稳定性，了解工程施工对周围环境的影响程度，确保地面建（构）筑物正常使用，建立专门的组织机构，在施工过程中进行全面、系统的监测工作。将现场监控量测，贯穿于施工全过程。1、地表沉降：设置地表沉降测点，每隔5m设置一处，每侧观测长度为20m。地表沉降控制在3cm以内。测点为埋入地面下一定深度的钢桩，并用混凝土固定，以保证不移动、不丢失。2、爆破振动监测。爆破振动监测是控

21、制爆破振动危害的有效手段。测点布置。研究爆破地震动波传播规律通常是沿爆破区径向或环向布置1 条或几条地表测线或1 条隧道内测线，径向测点按对数曲线布置，测点放在同一地层或基础上，每一测点同时测3 个方向量。观测爆破振动对建筑物影响的测点则应布置在被测地表建筑物附近的地表、基础或建筑物上。量测数据的处理。应用公式V=K（Q1/3R）及一元回归法对所测得的数据进行回归分析，得到与介质、地形有关的系数K、，从而可得到质点振速V 的衰减规律，然后根据上式、允许最大振动速度、爆心距R，反算出允许的一次起爆药量Q。将得到的振速与安全判据（有关规程所规定的允许振动速度值）相比较，可以判断建筑物、构筑物是否安

22、全。若所测得的振动速度值大于允许值时，则应采取减振措施。七、爆破施工安全防护 爆破施工必须消除对周围建筑物的影响。爆破施工对建筑物的影响主要有两个：一是震动波对建筑物结构的危害；二是爆破飞石对周边设施的破坏。通过科学地爆破设计计算最佳装药量，将对建筑物的扰动降到最低。采取合理的技术措施，阻止碎石飞出。阻挡物的选择必须满足的条件：必须能承受飞石的冲击又不被气浪带走，而且搬运方便；能够减弱噪音。在施工中，选用了竹条捆作为覆盖物。在开挖面覆盖一层利用新砍伐的竹子做成的竹条捆，满面布置，上面再覆盖一层形成交叉形状，锁口顶部再覆盖一层竹条捆，上面放置钢板及工字钢压盖，工字钢每侧伸出锁口外不小于1m。爆破

23、防护采用竹条捆的优点在于一方面可以防止飞石，另一方面有利于爆破气流的扩散，有效的防止飞石，利用三层竹捆可保证爆破的气流逐层减弱，钢板对竹捆有一定的压力，同时可防止从竹捆内挤出来的小石头，工字钢压在井口防止爆破气流将基坑内覆盖物冲出，此施工防护办法，防护物品既容易采集，降低了经济成本，防护过程中发挥了良好的效果，在保证既有线路行车安全的前提下，加快了施工进度。八、钻爆操作 = 1 * GB2 准备工作：开工前准备工作做到“四查”，即查钻机及支架是否正常；查风水管路到位和牢固情况；查钻头、钻杆、扳手等工具是否带齐；查消耗材料有无备用。 = 2 * GB2 定位：由工班长根据技术室下发的钻爆设计将每

24、台钻机钻孔范围及顺序分配明确，钻眼前定出开挖断面中线、水平线和断面轮廓，标出炮眼位置，经检查符合设计要求后方可进行开钻。炮眼的深度、角度、间距应按设计要求确定,当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度，并相应调整装药量，力求除掏槽眼外的所有炮眼底在同一垂直面上。钻进：钻进中应充分发挥支架作用，以加快钻进速度，减轻体力劳动。a一条线：钎子、风钻、气腿必须在同一垂直面上，从后面看是“一条线”，这样使钻机不会左右摇摆。b.中心钻：掌握好支架的进气量，使支架不致忽上忽下，使钻杆始终在炮眼中心位置旋转。c.靠边站：一人操纵一台风钻，人要站在钻机的侧后方，使风钻贴在身边，稳住风钻，不使风钻左右摇摆。

25、= 5 * GB2 拨钎：钻孔满足设计深度后，不宜多钻应及时拨钎转移。在整体性较好的岩石中，可停风拨钎，停机时应先关水后关风。在破碎岩石中，为克服阻力钻机应带风转动拨钎。 = 1 * GB2 钻眼完毕后，按炮眼布置图进行检查，有不符合要求的炮眼应重新钻眼，经检查合格后方可装药。 = 2 * GB2 装药前必须将炮眼内泥浆、石屑用高压风吹洗干净，所有装药的炮眼均应堵塞炮泥；3. 质量保证措施：(1)炮眼的深度，角度间距应符合以下要求a.掏槽眼:眼间距误差和眼底间距误差不得大于5cm.b.辅助眼:眼口排距,行距误差不得大于5cmc.周边眼:沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm 周边眼外斜率不得大于5cm/m 眼底不超出开挖面轮廓线索10cm 最大不得超过15cm，炮眼深度大于 时，内圈眼与周边眼采用相同的斜率钻眼。5cm。e.凹