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隧洞爆破安全技术方案 湖南省莽山水库灌区骨干工程 左干渠笠头村隧洞（ZG0+000～ZG3+162）爆破技术方案 目 录 51 一、编制依据 1) 莽山水库灌区工程左干渠施工设计图纸、设计说明及工程地质资料； 2) 《爆破安全规程》(GB6722-2014)； 3) 《水利水电工程施工测量规范》（SL52-2015）； 4) 《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》（SL47-94）； 5) 《水工建筑物地下开挖工程施工规范》SL378-2007； 6) 《水利水电工程施工安全防护设施技术规范》（SL714-2015）； 7) 《水利水电工程施工通用安全技术规程》（SL398-2007）； 8) 《水利水电工程施工安全管理导则》（SL721-2015）； 9) 其它与工程有关事项严格按现行国家或行业标准、规范、规定等执行。 二、工程概述 1、工程概况 左干渠笠头村隧洞位于后岭水库反调节坝旁，桩号ZG0+000～ZG3+162.00，前接笠头村调节闸(闸室采用C25W4F50砼现浇)、渐变段，后经渐变段接南冲坑渡槽，洞身长度3152m，为无压输水隧洞。隧洞开挖、衬砌断面为圆拱直墙城门洞型。隧洞采取新奥法（钻爆法）开挖，分A、B、C、D四种断面。 开挖后采用“锚杆+挂网+喷C20砼”初期支护，隧洞二次衬砌支护因围岩等级不同分为A、B、C、D四型断面，A、B、D型断面采用C25W6钢筋砼衬砌，C型断面采用C20W6素砼衬砌。隧洞进口采用A型断面衬砌，A、C、D型断面采用B型断面连接，中段采用C型断面衬砌，隧洞岀囗段釆用D型断面衬砌,衬砌后隧洞净宽2.8m，净高3.2m, 设计流量5.3m3/s，加大流量6.4m3/s。本段笠头村隧洞施工主要工程量见表2-1： 表（2-1） 笠头村隧洞主要施工项目工程量（初估） 项目名称 石方洞挖 模板制安 挂网钢筋 锚 杆 钢筋制安 砼喷护 C25W6 砼衬砌 单 位 m3 m2 t 根 t m2 m3 工程量 37607.1 20133.0 33.124 291 31.545 14902.1 28536.5 项目名称 超前小导管 工字钢钢 支 撑 超 挖 C20超填混凝土 伸缩缝 止水带 排水孔 单 位 m t m3 m3 m2 m 个 工程量 579.6 3.369 1622.4 1595.0 715.0 3151.8 2471 项目名称 土石方明挖 C15砼衬砌 水泥砂浆伸缩缝 会车道 单 位 m3 m3 m3 个 工程量 2093.4 74.4 1.867 15 因此段笠头村隧洞围岩稳定性较差，地质结构复杂，施工过程中以实际发生工程量为准。 2、水文气象 笠头村隧洞施工进洞口位于水库反调节坝淹没区的左岸，根据灌区内暴雨洪水特性，每年4月～9月为洪水期，主汛期4月～7月，历年洪水最大水位均在隧洞进口开挖面至底板高程312.5m以内。出洞口位于半干旱山地，暂不考虑洞外施工导流问题，只需对隧洞内的围岩渗水和突水引流即可。 3、工程地质 笠头村隧洞工程主要工程地质问题： （1）进出口浅埋段多为Ⅳ类围岩，成洞条件较差，可能存在洞顶围岩掉块，甚至塌顶的工程隐患，建议隧洞初期支护紧跟开挖面进行，Ⅳ类围岩侧墙和顶拱以及Ⅲ类、Ⅱ类围岩的顶拱均采用挂网喷砼支护，视围岩情况设随机锚杆支护、顶撑，对地下水进行引、排、堵处理；隧洞出口段为全风化花岗岩及V类围岩，采用φ42超前小导管支护进洞。 （2）对于顺向坡的进口或出口隧洞，洞口开挖时，可能因爆破震动，引发山坡表部岩土产生小体积滑塌变形，应严格控制爆破空位、深度及爆破药量，不允许出现欠挖，初期支护不占压永久衬砌结构面，并对边坡岩体进行锚喷支护处理。 （3）隧洞穿越强岩溶地段时，存在岩溶塌陷、突水和渗漏问题，岩溶渗漏是隧洞最为突出工程地质问题。应采用引、排、堵结合顶撑处理。 （4）穿越白垩系泥岩、泥质粉砂岩、砂岩的隧洞，大多岩层倾角平缓，岩石强度低，围岩风化破碎，且具有风化崩解现象，总体成洞条件较差，尤其是进、出口浅埋段成洞条件更差。主要工程地质问题： ①进出口边坡岩土小体积滑塌变形问题； ②沿层面、节理面产生围岩掉块的稳定问题； ③隧洞施工过程中，容易造成塌方、掉块、爆炸、有害气体、粉尘等危害，施工方应采取相应保护措施，确保施工安全。 笠头村隧洞主要工程地质特性表如下（表2-2 ，参照设计地质勘查报告）。 表（2-2） 笠头村隧洞工程地质特性表 渠道 名称 隧洞 名称 桩 号 长度 (m) 工程地质条件 围岩类型及物理力学指标建议值 主要工程地质问题 起 止 位 置 上覆岩 体厚度 (m) 推测洞 顶地下 水水头 (m) 围岩 分类 坚固系数 fk 单位弹性 抗力系数 K0 (MPa/cm) 左 干 渠 笠 头 村 隧 洞 0-005.4 3+162.0 3167.4 进出口山坡坡角15°～30°，基岩裸露。围岩岩性为C1ym灰岩、白云质灰岩、白云岩等，岩层产状N25°W·NE∠50°，岩层走向与洞线大角度相交。成洞条件较好。 0+035.9～0+965.0； 1+001.0～1+274.0； 1+355.0～3+121.0。 20.0～80.0 　0～ 30.0 Ⅲ（Ⅱ） 10～12（12～15） 7～8（10～12） ①进口山坡陡峻、反向坡，稳定；出口顺向坡，相对平缓，洞口开挖时，可能存在山坡岩体产生小体积的顺层滑移变形；②围岩岩溶中等发育，可能存在开挖爆破震动引发岩溶塌陷、渗漏突水问题。 0+000.0～0+035.9； 0+965.0～1+001.0； 1+274.0～1+355.0； 3+121.0～3+139.0。 0～29.5 Ⅳ 5～6 3～4 3+139.0～3+157.0。 0～21.0 V 3.5～4 1～2 三、钻爆施工工艺及技术要点 隧洞开挖采用钻爆法（其工艺流程见图3-2），以新奥法理论指导施工（隧洞新奥法施工工艺流程见图3-3）。Ⅲ、Ⅳ类围岩采用全断面开挖，光面爆破。采用直线型掏槽，按设计开挖轮廓线布置周边炮眼，间距为45～55cm，辅助眼间距为60～80cm。工作面同时开动4台YT-28型气腿式风钻钻眼作业。采用2#岩石乳化炸药，周边眼采用中φ25光爆小药卷，非电毫秒导爆雷管起爆。 图3-2 钻爆法开挖施工工艺流程框图 钻炮眼 装药爆破 通风洒水 出碴 锚杆、挂网 喷砼 进入下道工序 机具就位 断面测量画开挖轮廓线布炮眼 施工准备 监控量测、安全检查 安全判定 清危排险 图3-3 隧洞新奥法施工工艺流程框图 工程地质查勘围岩分层及岩体计算参数的取值 开挖程序与方法等 施工准备 实施性施工组织设计 锚喷支护减少围岩变形 监控测量 洞内观察，围岩位移测量，指导施工与设计 开 挖 初期支护 是否符合管理基准 防水隔离层 二次衬砌 结 束 光面爆破减少扰动 3.1 起爆方式 （l）隧洞开挖按光面爆破要求进行钻爆设计，周边眼使用小直径光爆炸药，炮眼间距45～55cm，采用间隔装药，导爆索起爆，孔口堵塞长度足够。炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布，炮孔痕迹I、Ⅱ类围岩保存率达到90％以上，Ⅲ、Ⅳ类围岩保存率达 70％以上，保证开挖面与设计轮廓线一致，径向超挖值和开挖岩面的起伏差均小于200mm，平均100mm。围岩中不得有明显可见的爆破震动裂隙，不能有欠挖。 （2）掏槽眼、辅助眼采用连续装药，毫秒延期导爆管雷管起爆，φ32×200、2＃岩石销按炸药，装填系数0.7～0.85。 （3）掏槽方式 考虑围岩的夹制力，每循环进尺控制在2.2m左右，掏槽型式采用直线方式，确保掏槽效果。 3.2 钻孔作业 （l）钻孔前准确测画开挖轮廓线，点出掏槽眼和周边眼的位置。 （2）钻孔采用YT-28型风动凿岩机，钻孔深度2.5m，每个工作面配2～4台风钻同时作业，司钻手按设计划定的区域和炮眼顺序钻孔。 3.3 爆破 按照钻爆设计图准备好爆破材料，装药前先用高压风清孔，检查钻孔是否堵塞或坍孔，然后接划定的区域装药连线，各负其责。装药顺序先上后下，光两侧后中间。导爆管连线采用“一把抓”法，配两个起爆雷管，装药结束经安全检查后起爆，各步骤按《塑料导爆管非电起爆操作原则》进行。 3.4 钻爆设计 3.4.1、炮眼数目 炮眼数目的多少直接影响每一循环凿岩工作量、爆破效果、循环进尺、隧洞成型的好坏。暂按下式计算炮眼数目，在施工中，根据具体情况再作调整，以达到最佳爆破效果。 炮眼数目N，按下式计算： 式中：Q——炸药单耗量，取Q=1.2kg/m3 S——开挖面积，S（A、D断面）=14.7m2、S（B断面）=11.9m2 S（C断面）=10.0m2 r——每米长度炸药的重量，2#岩石乳化炸药r=1.0kg／m η——炮眼装药系数，取η=0.85 经计算，N（A、D断面）=25，光面爆破需多增加周边眼及中空眼，共计55个；N（B断面）=20，光面爆破需多增加周边眼及中空眼，共计50个；N（C断面）=18，光面爆破需多增加周边眼及中空眼，共计43个。 3.4.2、每个炮眼的装药量 （1）掏槽眼： Q1=η×L×r 式中：η——炮眼装药系数，取η=0.85 L——眼深，L=2.4m r——每米长度炸药量，r=1.0kg／m 经计算Q1=0.85×2.4×1.0=2.04kg 取Q1=2.1kg （2）辅助眼 经计算Q2=η×L×r=0.85×2.2×1.0=1.87kg 取Q2=1.90kg 3.4.3、光面爆破参数 针对各类岩石初次选用如下爆破参数，在施工中可按照选定的参数总结每次爆破效果，测量半孔率和轮廓不平整度，不断调整光爆参数 周边孔间距a=（8～12） d=（8～12）×43mm＝344～516mm 密集系数m=a/W=0.81～0.92 最小抵抗线W＝600～800。 岩石坚固系数f 不偶合系数k 装药量q(g/m) 炮孔间距a(cm) 最小低抗线W(m) 2～4 2～2.4 50～125 0.4～0.3 0.4～0.3 4～6 1.6～1.8 100～200 0.45～0.35 0.45～0.35 6～10 1.4～1.6 150～250 0.5～0.4 0.55～0.45 3.4.3 装药起爆 光面爆破宜采用细药卷，起爆时注意以下事项： （l）周边孔应该同时起爆才能保证光面爆破效果； （2）对起爆顺序为先掏槽孔，再辅助孔，辅助孔起爆后再起爆底孔，周边孔最后起爆； （3）周边孔的底孔应该装一个φ32毫米药卷，以克服岩体挟制作用； （4）为了减少超挖和降低工程造价，开挖过程中，加强断面量测，并及时处理欠挖部位，修整开挖断面，获得良好的经济效果； 为克服夹制作用，炮孔底部采取加强装药，为线装药密度的2倍。 炮孔堵塞长度约为0.5m，堵塞材料采用黄泥条，将计算出的单孔装药量按间隔均匀分布于孔内，（即采用导爆索将炸药分节间隔串联并绑扎在毛竹片上，然后与毛竹片一起进入光爆孔内，详见图3-4）。 图3-4 装药结