《控制性爆破设计案例综述》5200字

控制性爆破设计案例综述目录TOC\o"1-2"\h\u23492控制性爆破设计案例综述 1193921.1爆破设计原则 1294221.2确定爆破参数 1289131、光面眼间距 2208532、光面爆破层厚度 2165613、炮孔邻近系数 280204、不耦合系数 287865、线装药密度Qx 243066、起爆间隔时间 387881.3狮子岭隧道工程概况 319579（1）地理位置及地形地貌 34341（2）地层岩性 476571.4施工设计 5159551.4.1施工方案选择 5173911.1.2炮孔布置 621751.1.3爆破施工注意事项 71.1爆破设计原则首先要尽可能地增加炸药的利用率，提高炸药能量的使用率，进一步减少炸药的使用量以降低施工成本；其次要控制好炮眼痕迹残留率，减少爆破过程中对围岩的破坏度，有利于在过程中对开挖轮廓的控制；还有在爆破设计的过程中对于爆破的起爆顺序要经过严密的设计，充分确认好起爆顺序的合理性以提高光面爆破在实际使用的过程中达到预计的爆破效果；最后在保证起爆效果的同时，也要确保施工过程的安全性，在有条件的情况下提高施工效率缩短工期[42]。1.2确定爆破参数随着技术的发展，现在的光面爆破已经在各种各样的地面和地下开挖工程中得到了广泛的应用，但是如今的技术水平也不能完全控制好光面爆破的诸多影响因素，除开现场实际施工地质条件、实际爆破过程中尺寸精度和爆破操作技术难以控制外，决定光面爆破效果的主要因素还有包括最小抵抗线、光面眼间距、装药量、装药结构等等方面。一般在爆破前也可用工程模拟法初选爆破参数，再在洞外做单段爆破漏斗试验及三眼爆破成缝试验，通过现场的试验确定有关爆破参数。然后再进一步结合实际施工的工程地质情况，同时参考类似的工程施工经验进行爆破设计。光面眼间距光面爆破周边孔间距E。周边眼通常布置在距开挖断面边缘0.1m至0.2m处，光爆孔的孔底朝隧道开挖轮廓线方向倾斜3~5°。当爆孔孔径D为40mm时，周边孔间距E=（10~16）D，IV级围岩约取为0.50m。光面爆破层厚度光爆层厚度W。光爆层厚度即周边眼最小抵抗线，与开挖的隧道断面大小有关。断面大时，光爆眼所受夹制力小，岩石容易崩落，光爆层厚度可以大一些，断面小时，光爆眼受到的夹制力大，光爆层厚度相对要小些。同时，光爆层厚度也与岩石性质和地质构造有关，坚硬岩石光爆层小，松软破碎的岩石光爆层较大。IV级围岩W取60cm。炮孔邻近系数炮孔邻近系数用m表示，即光面炮孔间距与其最小抵抗线之比。m值过大时，爆后有可能在光面眼间的岩壁表面留下岩埂，造成欠挖；m值过小时，则会在新壁面造成凹坑。实践表明，当m=0.8～1.0时，爆破后的光面效果较好，硬岩中取大值，软岩中取小值。不耦合系数爆破孔孔径与药卷半径之比，反映孔壁与炸药的接触情况。通常情况下，光面爆破所采用的不耦合系数为1.6~3.0[43]。由于岩石的极限抗拉强度一般为岩石极限抗压强度的1/10~1/40，因此，随着不耦合系数的不断增大，爆轰波经空气压缩传递作用时间就会应使炮孔压力低于岩壁动抗压强度而高于动抗拉强度。线装药密度Qx线装药密度Qx指单位长度炮孔的平均装药量，又叫装药集中度。一般按照松动爆破药量计算公式计算：

Qx式中：q——松动爆破单耗，g/m3；a——光面爆破孔间距，m；W——光面爆破层厚度，m为了控制裂隙的发育以保持新壁面的完整稳固，在保证沿炮眼连心线破裂的前提下，应尽可能少装药。软岩中一般可用70～120g/m，中硬岩石中为100～150g/m，硬岩中为150～250g/m。起爆间隔时间爆破试验结果表明，齐发起爆的裂隙表面最平整，微差延期起爆次之，秒差延期起爆最差[44]。齐发起爆时，炮眼间贯通裂隙较长，抑制了其他方向裂隙的发育，有利于减少炮眼周围裂隙的产生，可形成平整的壁面。所以，在实施光面爆破时，间隔时间愈短，壁面平整的效果愈有保证。应尽可能减小周边眼间的起爆时差。相邻光面炮眼的起爆间隔时间不应大于100ms。1.3狮子岭隧道工程概况（1）地理位置及地形地貌狮子岭隧道位于安徽省池州市石台县仁里镇境内，采用洞口小净距隧道方案。隧道右线起点桩号K37+626，终点桩号K38+952，长度1326m,起点轴向127°,终点轴向137°,最大埋深约254m;隧道左线起点桩号ZK37+590,终点桩号ZK38+930,长度1340m,起点轴向127°，终点轴向140°，最大埋深约253m。进、出洞口附近有村村通公路通过，交通较为便利。项目区地势总体特征为南高北低，地形起伏大。隧址区地貌为皖南中低山区，地形以低山丘陵为主体，其地势总体特征是两边低，中间高，地面标高一般在80.0-300.0m，相对高差220.0m，山体陡峻，山脊线多沿西北东南南北向展布，山顶呈尖或尖圆形，锯齿状山脊，山坡坡度一般30°~50°。图4-1所示为狮子岭隧道剖面图图4-1狮子岭隧道隧道剖面图（2）地层岩性根据地勘资料揭示，隧址区坡脚分布第四系覆盖层主要为残坡积碎石土，基岩主要为奥陶系中统宝塔组和汤山组(02t+b)灰岩和志留系下统高家边组(Sg)砂岩，地层特征具体如下:①角砾土：棕黄色，密实，饱和，粒径0.2~2cm含量约占30%，2~4cm含量约占20%，棱角状，主要成分为砂岩、灰岩，空隙被粉质黏土和砂砾充填。土石等级为1I级，土石类别为硬土，Vp=600~700m/s，层厚约7.0~9.0m，分布不均匀，推荐承载力基本容许值200~350kPa.②1全风化砂岩：黄褐色，原岩结构构造已经破坏，岩芯风化呈砂砾状，含少量强风化碎块，表层0.2m为残坡积土，含植物根系。土石等级Ⅲ级，土石类别为硬土,Vp=400~900m/s，层厚约1.0m.推荐承载力基本容许值300~350kPa.②2强风化砂岩：黄褐色，浅灰色，砂质结构，层状构造，节理裂陳发育，锤击声闷，手掰不易碎，岩芯多呈块状。块状，块径2-6cm,最大块径7cm，含少量短柱状，节长一般4~13cm，最大节长40cm。土石等级为IV级，土石类别为软石，Vp=1000~2300m/s,层厚10.0~15.0m.推荐承载力基本容许值400-600kPa.②3中风化砂岩：深灰色，砂质结构，层状构造，局部可见铁质漫染，节理裂隙发育，岩质较硬，锤击声脆，不易碎，岩芯多呈柱状，节长4~90cm，少量块状，块径2~4cm,最大块径达7cm.岩石饱和单轴抗压强度为38.5~85.0MPa，土石等级为VI级，土石类别为坚石，Vp=2700~3500m/s,未揭穿。推荐承载力基本容许值1800~200kPa.③1强风化灰岩：青灰色，隐晶质结构，块状构造，岩性软，锤击易碎，岩芯破碎，呈碎块状和碎屑状，部分矿物风化蚀变强烈，主要分布在坡脚，土石等级为IV级，土石类别为软石，Vp=1200~2300m/s，层厚1.0~2.0m。推荐承载力基本容许值400~800kPa.③2中风化灰岩：灰白色，其中33.5m以下为灰色，隐晶质结构，块状构造，节理裂隙较发育，岩芯呈柱状及少量块状，一般节长为10~20cm,最长为40cm，块径约2~4cm,最大达7cm，锤击声脆，不易碎；岩石饱和单轴抗压强度为37.4~81.2MPa，土石等级为VI级，土石类别为坚岩，Vp-2900-3700m/s，未揭穿。承载力基本容许值1800-2000kPa.图4-2隧道断面图1.4施工设计1.1.1施工方案选择隧道的施工方法就大致的分类来说可以分为全断面法、分部开挖法和台阶法等等。隧道爆破在方案的选择上应该综合考虑现场施工条件、围岩等级、隧道断面大小以及工程环境等等因素的共同影响，除此之外还要考虑到经济、安全以及施工时间限制的种种问题。狮子岭隧道除明洞段采用明挖法施工外，其余均采用新奧法施工，支护采用以锚网喷支护为主，辅以钢拱架。开挖方法应根据隧道结构形式、围岩、支护类型、断面型式和地形、地貌等确定具体情况选择CD法、分部开挖法、半断面、全断面开挖等多种型式。隧道明洞段采用明挖法施工，在确保洞口边坡稳定的条件下，然后就地模筑全断面整体式钢筋混凝土。暗洞均采用新奥法施工，洞口偏压段、V级加强衬砌洞口段根据具体地形地质条件以超前注浆大、中管棚作为预支护，加固地层确保安全进洞，初期支护采用锚喷支护为主，辅以钢拱架；V级加强衬砌洞身段采用以注浆小导管为超前支护，初期支护以锚网喷支护为主，辅以钢拱架，该段模注二衬混凝土及仰拱要求及早施作。开挖方式应根据围岩、支护类型和断面型式等具体情况选择，V级围岩段采用环形开挖中心留核心土法，上部留核心土支挡开挖工作面，有利于及时施作拱部初期支护以加强开挖工作面的稳定性，核心土以及下部开挖在初期支护的保护下进行，V偏型、Va型、Vc型衬砌每循环开挖进尺<0.75m，Vb型衬砌每循环开挖进尺<1.0m，初期支护应紧跟开挖掌子面。根据隧道围岩特征及开挖后的应力分布情况，洞身IV级围岩地段采用上下台阶法开挖施工。IVb、IVc型衬砌每循环开挖进尺<2.0m，初期支护应紧跟开挖掌子面。洞身II级围岩地段采用台阶法或全断面法开挖施工。为了避免初期支护拱脚下沉，每榀拱架设置拱脚锁脚锚杆，长度与相应围岩级别匹配。1.1.2炮孔布置1、炮眼深度L0：炮眼深度通常根据合理的循环进尺、以及在合理的循环进尺的条件下以尽可能获得较高的掘进速度和较低的工时消耗为参考来确定。

L0式中L——循环进尺；N——炮眼利用率，与围岩性质与周围环境有密切关系炮眼设计：根据隧洞的围岩性质、炸药种类、开挖断面的大小及形状、计划循环进尺、钻眼深度等，选出光爆参数（周边眼间距E、最小抵抗线W、炮眼密集系数m、不耦合系数D、装药集中度q、装药结构及起爆方式）。并经过现场试爆，确定光爆参数。同时，在实际施工时根据地质条件的变化及时调整爆破参数。单孔装药量：掏槽眼：掏槽眼在满足填塞长度要求的前提下，尽量多装药，以保证良好的掏槽效果。据此确定掏槽眼的单孔装药量为0.36~0.45kg。扩槽眼的单孔装药量0.18~1.26kg。周边眼：周边眼的装药量主要根据炮眼间距、最小抵抗线和装药集中度确定。对于装药集中度，本设计取光面爆破为0.21kg/m，预裂爆破为0.25kg/m。对于1.1m长的光面爆破炮孔，单孔装药量为0.25kg；1.2m长的预裂爆破炮孔，单孔装药量为0.30kg。辅助眼；辅助眼的装药量与围岩的坚硬程度、炸药单耗、炮眼长度及辅助眼的炮眼数量及间排距等参数有关。辅助眼的单孔装药量q按下式计算。

q=τ∙γ∙L式中τ——装药系数Γ——每米药卷的炸药质量L——炮眼长度1.1.3爆破施工注意事项1、合理布置周边眼。根据围岩特点，合理选定周边眼的间距和最小抵抗线，尽最大努力提高钻眼质量。周边眼布置参数包括眼距E和最小抵抗线W，两者既相互独立又相互联系。E值与岩石的性质有关，一般为40～70cm，层节理发育、不稳定的松软岩层中应取较小值。W值与E值相关，两者的比值m（m=E/W，称周边炮眼密集系数，隧道中称相对距离）一般为0.8～1.0，软岩时取小值，硬岩和断面大时取大值。2、合理选择装药参数[45]。严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼长均匀分布。根据经验，周边眼的装药量约为普通装药蹙的1/73～2/3，并采用小直径药卷、低密度、低爆速炸药。周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。为满足装结构要求，可借助导爆索（传爆线）来实现空气间隔装药。装药结构采用不耦合装药或空气柱装药。小直径药卷在孔可连续装填，也可用导爆索连接、分段装药。3、精心实施钻爆作业。采用毫秒微差有序起爆。要安排好开挖程序，应使周边爆破时产生临空面。同段的周边眼雷管起爆时差应尽可能小，因为同时起爆，会使炮眼间爆炸力起共同作用，比较容易炸成平面。对石质稍差的岩石，宜采用毫秒迟发电雷管起爆周边炮眼，它既具有同时起爆的爆破威力，又可以减少对轮廓线以外围岩的扰动。炮眼应相互平行且垂直于工作面，眼底要落在同一平面，开孔位置准确，都落在设计掘进断面轮廓线上。炮眼偏斜角度不要超过5°。内圈眼与周边眼应采用相同的斜率钻眼。4、装药需根据需要长度，直接使用工厂已装配好带导爆管的非电毫秒雷管，保护好雷管段数标记。加工起爆药卷时，保护好雷管段数标签或标记。将不同段数的起爆药卷分开装箱，以便装药时按照起爆顺序“对号入座”。在炮眼装药时，避免导爆管损坏。装药时，分段从上到下进行，以免落石砸断或打破导爆管引起瞎炮。采用簇联或用连接块连接各孔的导爆管，对导爆管部位适当予以防护，放到安全地点，以防落石或其它坠物打击。炸药量的分配根据炮眼填装系数进行，采用直眼掏槽可适当增加10～20％，保证掏槽效果，分配完后，按安装整卷或半卷药的档次调整。5、爆破作业时，所有人员应撤至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点。爆破严格按爆破设计方案实施，每道工序，应严格按照规程办事，不蛮干、不违章，药包制作要指定范围，严禁有外人在场，火工品有专人保管，按当日配送制，火工品设专人登记，做到帐物相符，起爆后，爆破员应及时清理场地，各施工人员应认真负责，