公路隧道洞身爆破作业安全设计

公路隧道洞身爆破作业安全设计

齐建锋

前S

依据《中华人民共和国安全生产法》、《建设工程安全生产管理条件》

和《公路工程施工安全技术规程(JTJ076-95)》、《公路隧道施工技术规程

(JTJ042-94)》，对某隧道洞身掘进，爆破作业安全进行施工组织设计。

施工作业严格按照施组设计要求操作，将安全隐患消灭在萌芽状态，确保

施工无安全事故发生。

1、工程概况：

为双向两车道，建筑限界标准为11.45m,净高5.0m。隧址穿越地质

特征为：洞口上方及仰坡为强风化含角砾凝灰岩，强〜中等风化，主要呈

碎石状压碎状镶嵌结构；洞口下放为中等风化含角砾凝灰岩，裂缝发育〜

较发育呈大块状砌体结构；洞身穿越微风化含角砾凝灰岩，埋深20-112

米，岩石坚硬，裂缝较发育，岩体完整性较好，呈大块状砌体结构一块碎

状镶嵌结构。

2、隧道钻破设计

2.1钻破设计因素

2.1.1地质条件，隧道穿越主要为微风化含角砾凝灰岩，饱和单轴抗压极

限强度Rb>60Mpa,属硬质岩

2.1.2开挖断面：78m2

2.1.3开挖方法：全断面光滑爆破

2.L4掘进循环进尺:3米

2.1.5钻眼机具:YT28风动凿岩机18台

2.1.6爆破材料：

毫秒导爆管微差爆破，选2号岩石乳化炸药，周边眼采用塑料导爆

索空气间隔爆破.

2.2炮眼布置

按照全断面光面爆破设计和理论要求，依据围岩类别、节理发育情

况，布置炮眼。

2.2.1周边眼和辅助眼的确定

周边眼间距E的确定，依据炮眼直径638及围岩类别和断面大小，

取E/V=0.8计算最小抵抗线V值，V=0.625,为了取得良好的爆破效果,

确保开挖面平滑，取V值为0.6m。一般辅助眼抵抗线V约为炮眼间距的

60〜80%,则辅助眼间距取80cm。见图1。

图1周边眼间距与最小抵抗线

为了满足机械钻眼需要和减少超久挖，周边眼设计位置考虑

0.03-0.04的处插斜率，本设计控制在5cm左右。

2.2.2掏槽眼

根据多年的施工经验，硬岩隧道爆破施工中，为了改善爆破效果，加

快掘进速度，减少炮眼布置数量，在传统的楔形掏槽技术基础上，采用大

面积深孔楔形掏槽技术，可提高炮眼利用率，达到优良标准的光爆效果。

采用三级楔形掏槽技术，炮眼布置及具体参数见图2和表1。

223.光面爆破装药结构型式

根据现场条件和施工习惯，周边眼采用塑料导爆管空气间隔装药，如

图3所示。

2.3爆破参数验算

2.3.1炮眼直径确定

根据选用的炸药规格直径32和凿岩机设备的性能，确定炮眼直径

为38cm。

2.3.2炮眼深度计算

按v类围岩的掘进进度和出磴能力，计划每循环进尺2.8米，计算钻

眼深度为L=l/n=2.8/0.9=3.1(m)

式中：L-――炮眼深度，m；

1--一每掘进循环的计划进尺,m；

故，掏槽眼及底眼深度为3.2m；

2.3.3炮眼数量计算及复核

N=(qs)/(ar)=(1.4X78)/(0.7X0.78)=200(个)

式中：N——炮眼数量；

刈3炮泥塑料导爆索和竹片

Z

//////////'•////////////\

炸药

毫秒导爆管

图3周边眼装药结构示意图

n-一一-一炮眼利用系数，取0.9；

装药参数

表1

装药装药集中

炮眼数非电每孔装药药量

炮眼名称眼深(m)系数度

(个)段数量(kg)(kg)

aq(kg/m)

周边眼3.148151.046.40.40.31

辅助眼3.126131.537.70.60.47

崩落眼13.118111.730.50.70.55

崩落眼23.1591.78.50.70.55

掏槽眼12.831612.031.80.90.70

掏槽眼23.771832.647.60.90.70

掏槽眼33.421052.424.00.90.70

扩槽眼3.21872.016.00.80.62

二台眼3.116131.727.10.70.55

底眼3.216152.235.90.90.70

合计574.521813060.70.53

掏槽眼

图2炮眼布置图（单位:

q---单位炸药消耗量《隧规》确定硬岩隧道全断面开挖，眼深3〜3.5

米的深眼爆破时，单位体积岩石的炸药消耗量取0.9〜2.0kg/m3；经过初爆

和几次试爆，本工程取1.4kg/m3；

开挖断面积;

a--装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值;

r—每米药卷的质量，kg/m；

经计算本工程按常规需要布置200个炮眼，在不降低单位岩石的炸药

消耗量的基础上，采用大面积深孔楔形掏槽技术，可减少炮眼布置数量

,实际施工布置181个炮眼，能够满足光面爆破要求。

2.3.4装药量的计算及分配

Q=qw=l.4X2.8X78=306kg

式中:Q___一个爆破循环的总用药量；

W-—一个循环进尺爆破的岩石总体积；

按装药系数确定计算分配装药量，采用a=0.7,各种炮眼的装药系数

为：掏槽眼为0.9,辅助眼为0.6,崩落眼为0.7,底眼为0.9,周边眼为0.4o

具体装药量见表1。

3爆破安全技术设计

3.1爆破安全距离

爆破安全距离是指起爆装药时人员或其他保护对象与爆炸源之间必

须保持的最小距离。确定爆破安全距离的目的是为了限制爆破有害效应对

周围环境的影响，确保人员和建（构）筑物及其他保护对象的安全。

3.1.1爆破地震安全距离

爆破地震波的作用有可能引起地面或地下建筑物、构筑物的破裂、倒

塌，或导致路堑边；滑坡、隧道冒顶片帮等灾害的发生。目前国内外多采

用爆破地震波垂直振动速度作为衡量爆破地震的破坏强度判别标准。安全

振动速度是被保护物受到爆破振动作用而不产生任何破坏（抹灰掉落、开

裂等）的质点垂直振动速度峰值。通常，安全振动速度应以被保护物的临

界破坏速度除以一定的安全系数来求算。《爆破安全规程》对主要类型的

建(构)筑物地面质点的安全振动速度作出了相应规定。交通隧洞为15cm/s。

爆破地震安全距离按下式计算：

R=(K/u)l/aQm

式中R——爆破地震安全距离，m；

Q——炸药量，kg,齐发爆破取总炸药量，延期爆破取药量最大一

段的炸药量；

u——安全振动速度，cm/s；

m——药量指数，集中药包取1/3；

K、a——与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，K取

200,a取1.7；

根据爆破参数计算确定的毫秒延期段中最大药量计算，R=20米。

3.1.2爆破冲击波安全距离

《爆破安全规程》规定：露田裸露爆破时，一次爆破的炸药量不得大

于20kg,并应按下式确定空气冲击波对在掩体内避炮作业人员的安全距

窗:

Rk=25(Q严

式中Rk——空气冲击波对掩体内人员的安全距离，m；

Q——一次爆破的炸药量，kgo秒延期爆破时Q按各延期段中最

大药量计算，毫秒延期爆破时，Q按一次爆破的总炸药量计算。

经计算Rk=110米，但空气冲击波沿隧道传播时，比沿地面半无限空

间的传播衰减要慢，故要求的安全距离也更大，为了预防空气冲击波的破

坏作用，可采取以下措施:

a.避免使用裸露药包爆破；

b.保证堵塞长度和堵塞质量，避免出现冲炮；

c.在隧道中进行大规模爆破时，可用砂袋、木材等堆砌成阻波墙或

阻波堤，以削弱空气冲击波的强度；

d.隧道爆破作业，施工人员撤出隧道外。

3.1.3、爆破飞石安全距离

爆破飞石系指爆破时被爆物体中脱离主爆堆而飞散较远的个别碎块。

爆破飞石的飞行方向和飞行距离难以准确计算，会给爆区附近的人员、建

筑物及设备造成严重威胁，特别是露天大爆破和二次破碎爆破造成的飞石

事故更多，因此应加以严格控制和防范。爆破飞石产生的原因主要有以下

几个方面：

a.爆破产生的多余爆生气体能量作用于个别碎石上，使其获得较大

的动能而飞散；

b.被爆介质不均匀，如有软弱面、混凝土浇筑结合面、石砌体砂浆

结合面或地质构造面时一，会在这些软弱部位产生飞石；

c.爆破作用指数或炸药的单位耗药量取得过大，最小抵抗线由于设

计或施工的误差导致其实际值变小或方向改变等，也会产生飞石。

d.堵塞长度小于最小抵抗线，或堵塞质量不好，堵塞物沿堵塞通道

飞出，形成飞石，

爆破产生个别飞石的距离与爆破参数、堵塞质量、地形、地质构造、

气象（风向和风速）等因素有关。爆破时，个别飞散物对人员的安全距离不

得小于表200mo

3.2.爆破作业安全保证措施

⑴洞内爆破作业做到统一指挥信号，信号使用事先取得书面批准的爆

炸警告信号。人员撤离到安全距离外，不受有害气体冲击。其安全距离为

距爆破工作面不少于200m。所有动力及照明电路断开或改移到距爆破点

不小于150m的地点。

⑵隧道施工放炮，由取得“安全技术合格证”的爆破工担任，严格防

护距离和爆破警戒。放炮后10分钟才准许人员进入工作面，经找顶清除

危石、锚喷支护后方能继续施工。

⑶每日放炮时间及次数根据施工条件明确规定,装药离放炮时间不应

过久。爆破前爆破人员严格检查爆破网络，确保一次起爆。

⑷遇到下列情况严禁装药爆破:照明不足;工作面岩石破碎尚未支护;

发现可能有高压水涌出地段。

⑸爆破后必须经过通风排烟，且其相距时间不少于15分钟，并经过

以下各项检查和妥善处理后，其它工作人员才准进入工作面。有无瞎炮及

可疑现象，有瞎炮必须由原爆破人员按规定处理；有无残余炸药或雷管;

顶板两帮有无松动石块；支护有无损坏与变形。

⑹装炮时严禁火种，严禁明火点炮，严禁装药与打眼同时进行。

⑺两端工作面接近贯通时，加强两端的联系与统一指挥。当两端工作

面距离余留八倍循环进尺时，停止一端作业，并将人员机具撤走，在安全

距离处设