红西隧道爆破施工方案

兰新铁路第二双线LXTJ4标红西隧道爆破施工方案PAGEPAGE12中国中铁四局集团兰新铁路第二双线项目部四工区目录1. 编制说明 11.1. 编制依据 11.2. 编制范围 12. 工程概况 12.1. 设计概况 12.2. 工程地质、水文地质 12.3. 地震动参数 22.4. 气象特征 22.5. 洞身围岩分类及爆破方法 33. 爆破器材的选择 34. 洞口段控制爆破设计 34.1. 控制爆破原则及方法 34.2. 爆破设计 44.3. 防护措施 55. 洞身段光面爆破设计 55.1. 减震爆破技术措施 55.2. 光面爆破设计 55.3. 爆破设计优化 76. 爆破管理措施 86.1. 爆破前的准备工作 86.2. 爆破过程中的安全工作 86.3.爆破后的安全工作 9编制说明编制依据《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》（TZ214-2005）；《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》（铁建设［2005］160号）；《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》（TZ231-2007）。编制范围本方案适用于红西隧道的爆破施工。工程概况设计概况红西隧道全长1300m，起讫里程DK1449+385～DK1450+685。设计明洞44m，Ⅴ级围岩46m，Ⅳ级围岩470m，Ⅲ级围岩40m。全洞埋深14～32m。进洞采用30m长φ108mm*6mm超前大管棚进洞，每环49根。洞内开挖高度为11.89～12.05m，开挖宽度为14.16～14.32m；设计坡度为10.7‰下坡，隧道出口在缓和曲线上，半径10005m。设计线间距为5m，围岩级别为Ⅲ级～Ⅴ级。隧道按200公里以上客运专线建筑接近限界标准设计，断面有效面积为100.11m2，线间距为5m；洞内设置双侧侧沟、双侧电缆槽，电力电缆槽位于边墙侧，通信信号电缆槽采用合槽的方式置于道床侧。隧道内轮廓见图2-1。图2-1隧道内轮廓图工程地质、水文地质红西隧道所在地区地貌属哈密、吐鲁番盆地北缘山前冲、洪积平原区，地形平坦开阔，地势略有起伏，地面高程550～665m，多为典型的戈壁荒漠地貌，区内人烟稀少，为兰新线著名的百里风区。(1)主要地层岩性：沿线出露地层主要有新生界、中生界。新生界遍布全线，以第四系冲积、洪积及湖积的松散地层为主，分布大量的第三系成岩地层。中生界的侏罗系、三叠系碎屑沉积岩均有出露。哈密盆地第四纪地层厚度大于60m，其它地段第四系厚度一般小于5m，下伏第三纪砂岩、泥岩、砾岩。(2)地质构造：本段哈密坳陷构造单元。(3)水文地质：沿线水文地质条件相对简单，主要分为地表水和地下水，地下水主要有第四系孔隙潜水、承压水和基岩裂隙水三种类型。地表水：管段内无地表水。地下水：第四系孔隙潜水、第四系承压水、基岩裂水。第四系孔隙水潜水一般对混凝土具硫酸盐侵蚀性。沿线承压水水质较好，对圬工无侵蚀性。基岩裂隙水水质一般较差，一般对混凝土具化学、氯盐侵蚀性。(4)不良地质及特殊岩土：本段不良地质现象主要有风少及风蚀、风害、人为坑洞、湿地等。本段了墩以北为兰新著名百里风区，风害是工程施工重点研究和防护问题之一。风害是本线特别的气象灾害问题也是危害施工安全的主要问题。风害严重地段风速高（最在风速达60m/s），风期长（局部地段大于8级风天数超过200天）、风向稳定。兰新线新疆段铁路从1959年通车迄今，风魔年年肆虐，运输时常迫停；仅暴风刮翻行进中的货物列车就达二十多次，最严重的一次有16节车厢被刮翻。每年因遭大风袭击而中断行车累计达200小时以上。戈壁滩流区汛期防洪是施工特别注意的安全问题。红西隧道位于百里风区风力最大的风口。地震动参数根据国家质量技术监督局颁发的《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001图A1）及《中国地震动反应谱特征周期区划图》（GB18306-2001图B1）。红西隧道所在范围内地震动峰值加速度值为0.1，地震基本烈度为七度。气象特征隧道所在地区属中温带干旱大陆性气候区，以气候干燥，降雨量小，冰冻期长，昼夜温差变化较大，春、秋多风，夏季短促而炎热，冬季漫长且严寒为其主要特征。年平均气温10.6℃，最高44.7℃，最低-31.3℃；最热月平均27.1℃，最冷月平均-11.7℃;年平均降水量33.5mm，最大33.5mm，最小0mm；月最大36.3mm，日最大44.2mm。隧道所在管段内气候条件恶劣，处百里风区，区内大风频繁，风力强劲，年均大风日数（≥8级）为208天。洞身围岩分类及爆破方法洞身围岩分类及爆破方法见表2-1。表2-1红西隧道围岩分类及开挖方法表爆破器材的选择红西隧道地处吐哈盆地戈壁荒漠地貌，区内人烟稀少，且基本无地下水，本隧道选用威力适中、匹配性好、防水性能好、易于切割分装成小卷的2#岩石硝铵炸药，引爆器材则选用国产Ⅱ系列15段非电毫秒微差雷管。洞口段控制爆破设计控制爆破原则及方法1）、控制爆破原则以确保边坡稳定和施工安全为目的，减小爆破对边坡结构的破坏和爆破振动产生的破坏，控制爆破时爆破体的飞石产生及飞扬距离。2）、控制爆破方法根据边坡位置及特点，选取多循环、小规模、小孔距的浅孔台阶松动爆破方案，其特点是“孔浅、眼多、药少、覆盖强、间隔微差”，分台逐层地进行剥离控制爆破，力求岩石原地龟裂松动，避免石块的扬弃，并采用爆体覆盖的防护措施，抑制爆破飞石、滚石。爆破设计1）、布孔方式进出口边坡爆破按平行于线路布置纵向台阶横向分台，每级台阶按宽度平行线路方向布设2～4排炮孔，爆破方向垂直于线路方向；炮孔在设计边坡上按设计坡率布设一排顺坡的炮孔．其余炮孔均采用垂直钻孔。2）、孔网参数炮孔直径ф=40mm．孔深L=1.5～1.8m；炮眼间距a=1m，炮眼排距b=1m，抵抗线W=1m，最外侧炮孔边坡外侧平均抵抗线Wb＞l.5W＝1.5m；且不小于1.2a。3）、炸药单耗根据现场特点及岩石性质，炸药单耗K取0.25～0.4kg／m3。4）、药量计算主炮孔单孔药量计算公式为：Q＝K×a×b×L。式中：Q为单孔药量；K为炸药单耗；a为炮孔间距；b为炮孔排距；L为孔深。边孔和预裂孔按主炮孔装药量的0.7倍取值。具体单孔装药量应考虑边坡局部地形、石质以及实际钻孔等情况，并根据前次爆破的实际效果，作适当调整。5）、堵孔堵塞物可用钻孔附近的岩屑或爆区周围的土砂混合物，充填时尽可能地使其密实；设计堵孔长0.7m，在任何情况下，保证堵孔长不小于0.5m。6）、起爆网络使用毫秒雷管孔内延期毫秒微差起爆，微差间隔取50ms，“垭口”边坡爆破按先预裂眼（设计边坡孔）→边坡孔→中间孔顺序起爆，出口明洞开挖按“v”型起爆网络起爆，均采用孔底集中装药结构。7）、最大一段起爆药量控制根据《爆破安全规程》(GB6722-2003)对爆破振动安全允许距离的规定：对一般砖房和钢筋混凝土结构房屋，爆破安全振速控制在[Vmax]=5cm/s；利用萨氏公式Qmax=R3min（V安全/K）3/a，按最近影响距离50m，计算出单段最大装药量，以控制爆破的装药量，实现减振目的。防护措施为防止飞石除采用合理的控爆技术外，还需要加强防护；在高边坡爆破时采用爆体覆盖的防护措施。洞身段光面爆破设计减震爆破技术措施利用萨氏公式Qmax=R3min（V安全/K）3/a，以及对已浇注好的砼结构及初期支护结构规范允许安全震速，反算出单段最大装药量，必要时适当增加雷管段数，减少单段最大装药量。根据《爆破技术规程》并结工程合工程实际情况，既要保证施工半成品的安全，又要消除施工人员的恐惧心理，以质点允许振速控制在[Vmax]=10cm/s为计算依据，检算最大装药量(Q)的合理性，确保振速得以控制。光面爆破设计（1）循环进尺：严格控制每一循环爆破进尺，本设计Ⅳ级围岩循环进尺为1.5米、Ⅲ级围岩循环进尺为1.8米。（2）爆破器材选择选用威力适中、匹配性好、防水性能好、易于切割分装成小卷的2#岩石硝铵炸药，引爆器材则选用国产Ⅱ系列15段非电毫秒微差雷管。（3）接力式起爆网络设计通常隧道开挖起爆网络均采用中心对称法，每圈炮眼同时起爆单段用药量大，不利于减振，本隧道Ⅲ级、Ⅳ级围岩在雷管段数足够的情况下可采用中心轴不对称起爆法，相当于将爆破网络中的用药量较大的一圈掘进眼分成了两次起爆，减少了每段的用药量。（4）单段允许药量的限制利用萨氏公式Qmax=R3min（V安全/K）3/a，式中Qmax为最大一段允许用药量；V安全为振速控制标准，这里采用10cm/s；R为爆源中心到振速控制点的距离，这里取30米；K与爆破技术、地震波传播途径介质的性质有关的系数，这里根据岩性经验值取250；α爆破振动衰减指数，这里取1.9。将上述参数代入公式得出单段最大允许用药量为167kg，本隧道各级围岩单段最大装药量为37.8Kg，远远小于167kg，满足控制震速要求。（5）掏槽方式选择Ⅲ、Ⅳ级围岩台阶法或短台阶法开挖时采用直眼掏槽，掏槽眼比其它眼深20～30cm。（6）炮眼布置形式周边眼间距45～50cm,抵抗线50～60cm,其它眼距70～90cm。周边眼采用不耦合间隔装药，为实现间隔装药，使药卷居中在孔内，采取预先加工周边眼药串的办法，按设计将药卷用传爆线串联在竹片上，让药串架空居中于钻孔中心。周边眼参数经验计算式如下：间距：E＝（8～12）d（d为炮眼直径），cm;抵抗线：W＝（1.0～1.5）E，cm;装药集中度：q= 0.04～0.19Kg/m。（7）掘进眼、内圈眼及底板眼的装药结构及装药量计算孔眼直径为42mm，周边眼装药采用间隔不耦合装药，其它眼采用集中装药。掘进眼、内圈眼及底板眼的装药量可按下式计算：q＝K×a×W×L×λ（Kg）式中q单眼装药量，kg；K-比装药量，可参考其它类似工程统计数据，这里可选取0.47～0.61之间；a-炮眼间距，m;W-炮眼爆破方向的抵抗线，m；L-炮眼深度，m；λ-炮眼所在部位系数，可参考下表选取。炮眼部位掏槽炮眼扩槽炮眼掘进槽下掘进槽侧掘进槽上内圈炮眼二台炮眼底板炮眼λ值2～31.5～21.0～1.210.8～1.00.5～0.81.2～1.51.5～2.0（8）起爆顺序：掏槽眼→掘进眼→内圈眼→周边眼→底板眼。（9）爆破参数表及设计图爆破参数表见表5-1，爆破设计见图5-5所示。爆破设计优化根据每次爆破后检查情况，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。（1）根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距、装药量，特别是周边眼的有关参数。（2）根据爆破后石碴的块度修正参数：石碴块度小，说明辅助眼布置偏密；块度大说明炮眼偏疏，用药量过大。（3）根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，使爆破眼眼底基本上落在同一断面上。表5-1Ⅲ级、Ⅳ级围岩台阶法爆破设计参数及主要技术经济指标图5-5Ⅲ级、Ⅳ级围岩台阶法爆破设计图爆破管理措施爆破前的准备工作（1）爆破工作开始之前，必须确定危险区边界，并设置明显标志。（2）爆破前应在危险区的边界设置岗哨，使所有通道路经常处于监视之下。每个岗哨应处于相邻岗哨视线范围之内。爆破前必须同时发出音响和视觉信号，使危险区的人员都能清楚地听到和看到。并使全体职工和附近居民事先知道警戒范围、警戒标志和声响信号的意义，以及发出信号的方法和时间。第一次信号——预告信号。所有于爆破无关人员应立即撤到危险区以外，或撤至指定的安全地点。向危险区边界派出警戒人员。第二次信号——起爆信号。确定人员、设备全部撤离危险区，具备安全起爆条件时，方准备发出起爆信号。根据这个信号准许起爆员起爆。爆破过程中的安全工作（1）应将导火索和导爆管有垂直面的一端轻轻插入雷管，不得旋转摩擦。金属壳雷管应采用安全紧口钳紧口，纸壳雷管应采用胶布捆扎紧口或附加金属扎圈后紧口。（2）导火索起爆时，应采用一次点火法点火。单个点火时，一个人连续点火的根数不得超过10根（或分组一次点火的组数）地下爆破不得超过5根（组）。导火索的长度应保证点完导火索后人员能撤至安全地点，但不得短于1.2m。（3）同一工作面由一人以上同时点火时，应指定其中的一人为组长，负责协调点火工作，掌握信号管或计时导火索的燃烧情