隧道工程爆破設計

2020-12-23 建設工程教育網

  一、工程概況

  1、地理位置濟南至萊蕪高速公路長城嶺隧道進口位於章丘市文祖鎮三槐樹村,出口位於萊蕪市雪野鎮大廠村。施工現場周圍無大型建築物,僅有少量的民用建築。長城嶺隧道中間處LK40+740裡程地表處有與隧道中心線幾乎垂直的古齊長城,是重點保護對象。

  2、工程簡況長城嶺隧道全長左幅854(右幅759)米,合計1613米,開挖斷面達165m2.其中左幅Ⅲ級圍巖160米,Ⅳ級圍巖480米,Ⅴ級圍巖214米;右幅Ⅲ級圍巖145米,Ⅳ級圍巖371米,Ⅴ級圍巖243米,隧道爆破方量約為247454m3.洞口路基段長170米,挖方段主要為隧道洞口處,約18248m3.

  3、長城嶺隧道開挖施工方法長城嶺隧道Ⅳ級圍巖及Ⅴ級圍巖段採用單側壁導坑法開挖,開挖進尺控制在0.75~1.0m以內,弱爆破技術,小型挖掘機裝渣,小型拖拉機運輸至洞口處,再由裝載機配合大型載重自卸車運輸至棄渣場。Ⅲ級圍巖採用臺階開挖法進行,光面控制爆破及減震爆破技術。上臺階採用小型挖掘機扒渣至下臺階,再由裝載機配合大型載重自卸車運輸至棄渣場。爆破進尺控制在1.5米以內。

  4、洞外路基施工方法土方路基挖方地段直接採用大型挖掘機進行挖除,石方地段採用自上而下鬆動控制爆破,並採取防護措施。出渣由挖掘機挖裝,載重自卸車運輸至棄渣場。

  5、水文地質概況隧道巖體以灰巖為主,巖石較堅硬,節理裂隙發育。挖方路基石方地段巖石為強風化~弱風化的灰巖,巖體破碎,完整性差。線路範圍的水文地質條件簡單,屬裂隙水。

  6、爆破要求

  (1)長城嶺隧道中部穿過古齊長城,爆破施工時對文物保護要求較高。隧道在爆破開挖時,允許控制在0.2cm/s以內。

  (2)洞口周圍的民用磚房採用爆破振動安全標準為2cm/s以內。

  (3)對於露天控制爆破個別飛石的警戒距離不小於300m,個別飛石最大距離控制在45m以內。

  (4)爆破環境技術要求詳見《圖1 爆破環境平面布置圖》。

  (5)爆破工程量計算

  工 程 項 目 名 稱 長(高)×寬(米) 斷面積(m2) 深(長)度(m) 爆破方量(m3)

  Ⅳ、Ⅴ級圍巖 上導坑(單側) 6.5×9.41 45.4 1308 118766

  下導坑(單側) 4.9×7.78 37.5 1308 98100

  Ⅲ級圍巖 上臺階 5.2×15.97 41.59 305 12685

  下臺階 3.5×16.04 58.7 305 17903

  洞外路基    18248

  合   計    265702

  二、爆破方案選擇

  1.設計依據

  (1)濟萊高速公路第六合同段施工第一冊《總體設計 路線 路基 路面 橋涵 交叉其它》、第二分冊《隧道》;

  (2)中華人民共和國爆破安全規程(GB6722-2003);

  (3)公安部《爆破作業人員安全技術考核標準》;

  (4)中鐵隧道集團在以往施工的類似本工程的成功經驗和資料。

  2.爆破方案選擇

  (1) 根據圍巖特點合理選擇周邊眼間距及周邊眼的最小抵抗線,輔助炮眼交錯均勻布置,周邊炮眼與輔助炮眼眼底在同一垂直面上,掏槽炮眼加深20cm

  (2) 嚴格控制周邊眼的裝藥量,採用間隔裝藥,使藥量沿炮眼全長均勻分布,導爆索起爆。

  (3) 路塹邊坡石方開挖採用鬆動控制爆破,自上而下分層、分段進行,並用砂袋及鋼絲網覆蓋。

  3.爆破器材選用

  根據施工中常用爆破器材,選用以下火工品作為長城嶺隧道施工的爆破器材。

  爆破器材名稱 規       格 用     途

  雷管 火雷管(8#) 起爆

  1~15段非電毫秒雷管 掘進和傳爆

  炸藥 乳化炸藥爆速3800~4000m/s直徑φ32mm 掘      進

  2#巖石小藥卷,直徑25mm 起爆、預裂

  傳爆線 導火索 起   爆

  6600m/s導爆索 起爆、預裂

  三、爆破參數的選擇與裝藥量計算1.爆破參數的選擇

  (1)孔深確定:Ⅳ、Ⅴ級圍巖取1~0.75m,Ⅲ級圍巖取1.5m,

  (2)周邊光爆孔或預裂孔孔網確定:根據a/w=0.7~1.0原則確定,一般a=45~60cm,取50cm;w=50~80cm,取60cm.

  (3)周邊眼線裝藥密度確定: q線在硬巖段一般取200~350g/m;本段巖石屬Ⅲ-Ⅴ級,q線=250g/m.

  (4)掘進孔孔網參數確定:

  掘進孔孔網根據單孔裝藥量負擔面積確定: a.w=S=Q單/q.l . Q單一單孔裝藥量   q一單耗    l一孔深   a一孔距  w 一抵抗線   S一炮孔負擔面積(5)單耗確定: 單耗根據類似經驗確定,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖周邊眼取0.25kg/m、斷面開挖取0.5~1.94kg/m3.(6)路基爆破參數為:a=1.2m、b=1.0m、c=1.1m、h=1~1.5m、△h=0.15~0.2m,路塹石方開挖採用鬆動控制爆破取0.35~0.45kg/m3.(7)掏槽孔確定:

  ①楔形掏槽採用六孔掏槽。

  ②直眼掏槽採用五孔掏槽。其中間孔為空孔,一般不裝藥,為確保掏槽拋碴,可在底部少量裝藥,最後起爆拋槽渣。

  四。 鑽爆設計

  1.Ⅴ級圍巖鑽爆詳見圖《圖2 Ⅴ級圍巖及淺埋段爆破設計圖》;

  2. Ⅳ級圍巖鑽爆詳見圖《圖3 Ⅳ級圍巖爆破設計圖》;

  3. Ⅲ級圍巖鑽爆詳見圖《圖4 Ⅲ級圍巖爆破設計圖》;

  4. 路基光面控制爆破詳見圖《圖5 路基挖方爆破設計圖》;

  五。 藥量計算、裝藥方法、裝藥結構及炮孔堵塞。

  1.藥量計算見爆破設計圖。

  2.裝藥方法採用人工用木製炮棍裝藥,起爆體均在火工品加工房進行加工,起爆體必須專人加工,分段存放。

  3.裝藥結構周邊眼採用光面或預裂爆破,裝藥結構為間隔裝藥;掏槽孔和掘進孔、底板孔採用連續裝藥結構。

  4. 炮孔堵塞:

  炮孔採用人工堵塞,堵塞材料為粘性土卷(需提前加工),用木製炮棍壓緊。堵塞長度一般不小於25~30釐米;嚴禁不堵孔爆破。

  六.網絡設計及起爆方法

  1. 起爆網絡採用並簇連法,按如下順序連接:

  孔內雷管分組→周邊孔導爆索並接→同段非電雷管雙發簇連→雙發火雷管起爆。

  路基爆破起爆:主爆孔並接→同段非電雷管雙發簇連→雙發火雷管起爆。

  2.起爆器材:

  孔內採用非電毫秒雷管和導爆索(周邊孔)起爆,孔外採用非電毫秒雷管傳爆,起爆採用雙發火雷管起爆,導火索長度不小於1.5m. 3.起爆方法:

  警戒完成後,人工利用香火點燃導火索(2根),立即跑到200m以外安全避炮點。在完成爆破後30min後進入爆區檢查,確認無盲炮後方可解除警戒。

  七。 爆破安全距離計算由於爆破過程中部分炸藥能量轉化為地震波,同時產生一定飛石、衝擊波、爆破毒氣和噪聲,影響建築物、機械設備及生命財產的安全,務必對其安全情況進行校驗,採取嚴格的防範措施加以保護確定爆破安全。

  1. 爆破振動計算:

  (1)長城嶺隧道控制最大段裝藥量為,Qmax=0.7kg. V=k(Q1/3/R)a  取 k=50   a=1.3  R=65M時。

  V=50×(0.71/3/65)1.5=0.18cm/s<0.2cm/s(古齊長城場交通隧道安全振動速度) .

   2. 爆破衝擊波超壓的影響:

  由於隧道施工方向為水平,而隧道洞室爆破均在地下,因此超壓衝擊波對洞口周圍建築不會造成影響。

  3、爆破安全距離:

  A: 隧道爆破時,個別飛石對人員安全距離設定為150m,巷道內對設備安全距離設定為100m(指非機動設備)。

  B: 路基爆破時,個別飛石對人員安全距離設定為300m以外,同時加強警戒。

  4.起爆順序和延期時間:

  (1)起爆順序:

  隧道內:掏槽眼→掘進眼→內圈眼→周邊眼。

  路基:主爆孔→光爆孔。

  掏槽眼→掘進眼→內圈眼→周邊眼。

  (2)延期時間:一般掏槽孔段間延時差為50ms~75ms.八。 安全技術與防護措施。

  1、工程現場100m範圍內進行實地調查,記錄可能影響的構築物或其它結構狀態,記錄資料應包括文字和圖片資料,現場可作觀測標誌。

  2. 必要時可進行地表震動觀測,以優化爆破設計。

  3. 爆堆檢查時間:

  爆堆檢查時間應在爆後30min且炮煙排出後,由熟練爆破員進行檢查。

  4. 盲炮處理:

  由於採用炸藥均為乳化炸藥,因此發生盲炮後,必須由專職爆破員進行處理。處理方法為:

  ⑴。 能夠重新引爆的,加大警戒範圍,重新加入起爆體引爆;

  ⑵不能重新引爆的炮孔,採用高壓風吹出堵塞炮渣,取出起爆雷管,並將炸藥取出;⑶。嚴禁採用木棍硬搗起爆藥卷。

  5. 嚴禁利用殘眼穿孔,以免鑽爆殘眼中殘留炸藥。

  6. 爆破警戒:裝藥警戒範圍由爆破工作領導人確定,裝藥時應在警戒邊界設置明顯標誌並派出崗哨;執行警戒任務的人員,應按指令到達指定地點並堅守工作崗位。

  7. 信號:預警信號:該信號發出後爆破警戒範圍內開始清場工作;起爆信號:起爆信號應在確認人員、設備等全部撤離爆破警戒區,所有警戒人員到位,具備安全起爆條件時發出。起爆信號發出後,準許負責起爆的人員起爆;解除信號:安全等待時間過後,檢查人員進入爆破警戒範圍內檢查、確認安全後,方可發出解除爆破警戒信號。在此之前,崗哨不得撤離,不允許非檢查人員進入爆破警戒範圍;各類信號均應使爆破警戒區域及附近人員能清楚地聽到或看到。

  8. 火工品管理必須有火工品管理人員進行管理,現場火工品使用由爆破員使用,安全員現場監督。爆破完成後,剩餘火工品必須全部退庫,做到帳帳相符,帳物相符。

  9.路基需爆破施工時,起爆前30分鐘在兩側300m外設立警戒線,禁止行人進入爆破作業區,爆破完成至少15分鐘進爆區檢查並確認無瞎炮的情況下再全解除警戒。

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