隧道爆破设计方案 (台阶法)
更新时间:2023-05-16 07:28:01 阅读量: 实用文档 文档下载
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隧道爆破设计方案 (台阶法)
隧道爆破设计方案
(台阶法)
一、工程概述
本合同段有四座隧道。隧道区域处于构造剥蚀丘陵—低山地貌区,主要出第四系全新统残坡积碎石土、中元古武当山群片岩和上元古界震旦系上统灯组片岩。本段内短隧道为Ⅳ、Ⅴ级围岩,中长隧道为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩,其中Ⅳ级围岩采用台阶法爆破开挖(Ⅴ级围岩主要采取人工配合机械开挖,不需要爆破)、锚、喷、格栅、网、初期支护,全断面复合式衬砌。爆破方法采用光面爆破。 二、光面爆破的特点
光面爆破施工,可以减少对围岩的扰动,增强围岩的自承能力,特别是在不良地质条件下效果更为显著,不仅可以减少危石和支护的工程量,而且保证了施工的安全;由于光面爆破使开挖面平整,岩石无破碎,减少了裂隙,这样可以大大减少超欠挖量。据有关资料统计,光面爆破与普通爆破相比,超挖量由原来的15%~20%降低到4%~7%,不但减少出碴量,而且还很大程度的减少了支护的工作量,从而降低的成本,加快了施工进度。根据公路隧道“新奥法”施工的需要和工程地质条件,结合施工现场实际情况,我标段的四座隧道中的Ⅲ、Ⅳ级围岩决定采用光面爆破施工。 三、光面爆破方案的确定
目前,大断面隧道光面爆破施工有2种方法:一是预留光爆层法;二是全断面一次性开挖法。根据施工现场的实际条件及围岩情况,本段隧道采用全断面一次性开挖法。
四、台阶法(Ⅳ级围岩)光面爆破设计方案(结合前文内容)
1.光面爆破不偶合系数、装药直径 公式:
D dk/di
隧道爆破设计方案 (台阶法)
式中 D一不偶合系数; dk—炮眼直径,mm; di—炸药直径,mm;
a—爆生气体分子余容系数; P—爆生气体初始压力;
c
—岩石的三轴抗压强度;
r—绝热指数,;
在实际操作过程中,对于周边眼的药卷,我们采取将标准φ32mm的2号岩石乳化炸药沿轴线对半切(相当于φ20mm)。这个数值与理论计算值相近,则实际周边眼不偶合系数 D=dk/di=42/20=2.1,符合规范中软岩装药不耦合系数D=2.0-2.5的要求。 式中: dk炸药—炸药直径; di炮眼—炮眼直径。
2.确定周边眼间距(E)、最小抵抗线(W)和相对距系数(K)
最小抵抗线与开挖的隧道断面大小有关。在断面跨度大,光爆眼所受到的夹制作用小,岩石比较容易崩落,最小抵抗线可以大些,断面小,光爆眼所受到的夹制作用大,最小抵抗线可以小些,最小抵抗线与岩石的性质和地质构造也有关,坚硬岩石最小抵抗线可小些,松软破碎的岩石最小抵抗线可大些。我标段四座隧道岩质主要为软岩,故确定最小抵抗线(V)为0.40~0.60。
相对距系数是周边眼间距(E)与最小抵抗线(V)的比值,是影响爆破效果的重要因素。
K= E/V
式中, E为周边炮眼间距,cm;V为最小抵抗线,cm; K值总是小于1,当d=38~46mm,E=30~50cm, V=40~60cm时,K=0.5~0.8。
隧道爆破设计方案 (台阶法)
考虑到权爆区岩石节理较发育,并参照规范周边眼间距取值范围30cm-50cm, 对周边眼间距取45cm,最小抵抗线值取60cm,K=E/V=0.75。 3、炮眼装药系数
周边眼的装药集中度采用规范取值范围0.07~0.15kg.m-1,取0.14kg/m,其它炮眼的填充系数选用见下表:
4、循环进尺
综合考虑各项因素,取L=1.5m
5、孔径和孔深
凿岩采用一字纤头,直径为Φ=40mm,则炮眼孔径为Φ=42mm。孔深除掏槽、底角眼为1.7m外,其它采用1.5m。
孔深:为克服岩石的夹制作用,对掏槽眼和底板眼取1.7m(20cm的超深),其余各眼孔深取1.5m。
6、炮眼数量(采用2号岩石乳化炸药时) N眼=0.0012qS/ad2 式中N—炮眼数目(个);
q—单位炸药消耗量,取1.2kg.m-3; S—开挖断面面积(m2),S=98.84m; A—炮眼装填系数,取0.62;
d一药卷直径,乳化炸药(除周边眼外)为32mm; N=0.0012×1.2×98.84/(0.62×0.032×0.032)
=224(个)
隧道爆破设计方案 (台阶法)
7、装药结构和起爆方式
光面爆破采用不耦合装药,软岩一般不耦合系数为2.0~2.5,炮眼装药按装药集中度计算出的药量均匀装入炮眼内。为克服底部炮眼的阻力,在炮眼底部放半个标准药卷,使光爆层易于脱离岩体。施工中采用如下图装药结构:①1/2普通标准药卷(φ32)起爆;②普通标准药卷沿长度方向对半切(相当于φ20小药卷)不耦合间隔装药。
图2 周边眼装药结构示意图
8、光面爆破的分区起爆顺序为:掏槽眼——辅助眼——底板眼——周边眼。采用多段微差起爆(由内向外),其中主爆区的周边眼比辅助眼眼跳2段起爆,并用同一段雷管。主爆区使用非电毫秒雷管,周边眼用导爆索一次同时起爆。 9、各孔装药量及总装药量
总装药量Q,及各孔装药量,详见下表:
台阶法施工开挖上部爆破参数表
隧道爆破设计方案 (台阶法)
台阶法施工开挖下部爆破参数
隧道爆破设计方案 (台阶法)
五、施工方法及工艺
一、钻爆机具材料
钻孔采用13台YT—28型凿岩机和3台20m³空压机,人工钻孔,钻孔直径为42mm,一字形合金钢钻头。采用Φ32mm×220mm2号岩石乳化炸药。双电雷管引爆连接各孔的跳段导爆管,炮眼内的起爆传爆,掏槽眼采用跳段雷管以利用扩大掏槽效果。
二、光面爆破施工工艺 1、放样布眼
隧道爆破设计方案 (台阶法)
钻眼前,测量人员用经纬仪和水准仪,准确定出隧道中心线和拱顶面高程;用红油漆画出开挖轮廓线,并标出炮眼位置,其误差不得超过5cm;每次测量放线的同时,要对上次爆破断面进行检查,及时调整爆破参数,以达到最佳爆破效果。
2、钻眼要求
掏槽眼:深度、角度按设计施工,眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm。 辅助眼:深度、角度按设计施工,眼口排距、行距误差均不大于10cm。
周边眼:开眼位置在设计断面轮廓线上允许沿轮廓线调整其误差不得大于5cm;炮眼方向可以3%~5%的斜率外插,眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm,最大不得超过15cm。内圈眼至周边眼的排距;误差不得大于5cm;内圈眼与周边眼应采用相同的斜率。钻眼装药率调整,当开挖面凹凸较大时,应按实际情况调整炮眼深度(相应调整装药量),力求所有炮眼(除掏槽眼外)眼底在同一平面上。钻眼完毕,按炮眼布置图进行检查并做好记录,有不符合要求的炮眼重钻,经检查合格后,方可装药爆破
3、炮眼布置要求
①先布置掏槽眼,其方向在岩层层理明显时应尽量垂直于层理,掏槽眼应比其他眼加深20cm。
②周边眼严格按设计开挖轮廓线布置,在硬岩层中,周边眼的眼口在断面设计轮廓线上,眼底超出轮廓线小于10cm;在软岩中,周边眼的眼口在断面设计轮廓线内小于8cm,眼底落在轮廓线上。
③辅助眼根据上稀下密,中部均匀分布的原则布置。 4、孔口堵塞长度L0 L0=(0.2~0.5)V
一般堵塞长度浅眼不超过20cm,深眼不超过30cm。堵塞采用用水浸湿的炸药包装箱纸团,能很好的封闭钻眼。
隧道爆破设计方案 (台阶法)
5、清孔装药
装药前用小直径高压风管将炮眼内石屑吹净,装药需分片,分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行,雷管要“对号入座”不得混装。所有炮孔均用炮泥堵塞,堵塞长度周边眼不小于20cm,其他眼不小于30cm。周边眼采用小药卷配导爆索,以增加不耦合系数和爆破时的缓冲作用,炮孔装药均采用反向装药结构。
6、连接起爆网络
起爆网络采用复式网络,以保证起爆的可靠性和准确性。导爆管采用四通管连接,不能打结和拉伸,各类炮眼雷管连接段数相同。引爆雷管应用绝缘胶布包扎在离一根导爆管自由端15cm处,聚能穴背向传爆方向,网络连好后要有专人负责检查后再起爆。由于毫秒雷管1段、2段、3段、4段 间,延期秒差小于50ms,所以除掏槽眼外一般必须跳段使用,各孔段位布置为:掏槽眼1段,辅助掏槽眼3段,辅助眼由内向外依次为5、7、9、11、13段,周边眼为15段,底板眼为17段。
7、光面爆破施工技术措施
(1)对所有爆破作业人员进行岗前培训,使他们充分了解光面爆破的重要性及一些有效可行的施工方法,以提高操作熟悉程度。
(2)选用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的2号岩石乳化梯炸药。
(3)用不耦合装药结构,光面爆破不耦合系数为2.0~2.5,但药卷直径不应小于该炸药的临界直径,以保证稳定传爆。
(4)严格掌握与周边眼相邻的内圈眼的爆破效果,为周边眼爆破创造临空面。炮眼深度大于2.5m时,内圈眼应与周边眼有相同的外插角,周边眼应尽量同时起爆。
(5)控制装药集中度,必要时采取间隔装药结构,为克服眼底岩石的夹制作用,可在眼底加强装药。
隧道爆破设计方案 (台阶法)
(6)当岩石层理明显时,炮眼方向应尽量垂直于层理面,如节理发育,炮眼应尽量避开节理,以防卡钻和影响爆破效果。
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