蛇岭隧道IV级围岩上台阶钻爆施工方案
一、工程概况
清远市北江四桥南北引道工程蛇岭隧道，隧道设计行车速度为50km/h，为分离式小静距双向六车道大跨径隧道。隧道净宽15.95m，隧道净高8.4m，隧道内路面设计荷载为：人群荷载：4.5kPa，汽车荷载：城市—A级。
本中隧道为曲墙式双线六车道，单项隧道建筑限界：净宽13.75m（0.75m(检修道)+11.5m(路面宽)+2.0m(人行道及非机动车道)），净空5.0m，衬砌内轮廓采用五心圆设计方案。隧道采用全断面架设钢拱架，拱架间距0.5m/榀。
本隧道里程为K10+520~K11+015，隧道全长495m。
蛇岭隧道位于清远市清城区龙塘镇安丰村范围，隧道洞口67m位于R=1100m的圆曲线上，其余段落均位于直线上，隧道全范围内无竖曲线。隧道穿越区为构造剥蚀中低山区，隧道穿越一山嘴，隧道与山体主线近乎于垂直，进口处地形较缓，进口段坡脚为35 o，出口坡脚为55 o。
洞门进口设计为削竹式，出口设计为钢筋砼端墙式洞门。 隧道围岩进口为强风化粉砂岩、出口为全风化花岗岩，岩层节理较发育，洞口已表面裸露的均为不规则、强风化、极破碎的岩体、。洞内存在基岩裂隙水，雨季或水量较大。
工程要求：
1、实行光面爆破，有效控制超欠挖。
2、爆破作业不得损坏周围建筑物、构筑物，爆破方案及安全防护措施应保证做到最大限度降低对周围居民生活的干扰。
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二、施工方法及施工原则 1、施工方法
洞口覆盖层以及较强风化地层采用机械进行开挖，洞口施工完成以后，暗洞开挖施工采用钻爆法开挖。
2、钻爆法施工的原则
根据上述条件、环境情况及进度要求，施工中应遵循以下原则： （1）为确保周围环境的安全，钻爆方案采用浅眼分区爆破的方法组织施工，掘进眼钻孔深度控制在1.5m以内，导坑爆破分区采用先中部掏槽，再掘进眼，最后周边眼爆破的顺序施工。从控制爆破规模、掘进深度等方面降低爆破振动速度对周围建筑物的影响。
（2）根据设计图中对岩石以及相关的技术评价，作为本次爆破方案控制单段最大药量的依据。爆破设计参数参考公路施工技术规范JTJ042—94以及JTJ042—99。
（3）钻爆作业均采用微差起爆方法，并根据保护物到爆点的不同距离，严格按实测振动规律控制单段最大药量和一次起爆规模。
（4）为确保爆破作业人员的安全，准确控制爆破时间。本方案采用孔内非电雷管，孔外电雷管击爆的电与非电混合式起爆网路。
（5）根据本工程以及地方的特点，孔中的炸药采用乳化炸药。 （6）爆破作业严格实行定人员、定岗位、定安全责任的制度，并严格执行爆破器材专运和回收制度。爆破前应先预警，清理洞内人员，保证爆破前洞内人员完全撤离。并做好安全警戒工作。
三、导坑爆破设计方案
蛇岭隧道进出口均为肉红色全风化粉质砂岩，夹杂全风化花岗岩，目前掌子面强风化层较多，根据设计图纸，该岩石单轴饱和抗压强度Rc=25.2MPa（泥岩Rc=4.9MPa），无明显地下水，属V类围岩，
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采用单侧壁上下导坑法施工，上导坑宽8.6m高7.5m。导坑月掘进计划为90m，每月施工按照28天进行计算，采用单班单循环预裂爆破作业，根据现场测得，平每天3个循环，炮眼利用率为0.9,采用2号岩石硝铵炸药。
1导坑钻爆设计如下。 1.1侧壁导坑上台阶
1.1.1 根据导坑的地质情况决定采用垂直楔形掏槽。 1.1.2 计算导坑炮眼数N 其中：开挖面积S=44.6㎡
单位耗药量q=1.0kg/m3(根据开挖面面积及围岩类别查表5-6） α=0.55(查表5-3并根据工程实践经验）
γ＝0.78(根据药卷直径Ф32查表5-4）
则N=1.0×44.6/(0.55×0.78)=104(个）
1.1.3 根据采用的垂直楔形掏槽及Ⅳ类围岩由中国铁道出版社1996年版的《隧道施工手册》中查得： 掏槽炮眼与开挖面间的夹角α＝75°, 上下两对炮眼间的距离a＝70cm,
同一平面上两炮眼眼底的距离b=30cm，掏槽炮眼6个。
1.1.4计算每一循环炮眼深度 l=90/(28*3*0.9)=1.2m
（每一循环进尺为1.2×0.9=1.1m）
故掏槽眼及底眼深度l掏、底＝1.2＋0.10=1.3m 辅助眼、帮眼、顶眼深度l辅、帮、顶＝1.2m。
1.1.5计算各种炮眼的长度L及同一平面上两掏槽炮眼眼口间的
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距离B：
掏槽、周边眼示意图
掏槽炮眼长度
L=1.3/sinα=1.3/sin75°=1.35m
同一平面上两掏槽炮眼眼口的距离B（见图5-14） B=2c+b=2×1.35×cos75°+0.3=1m
辅助炮眼长度l辅，因辅助炮眼垂直于开挖面，所以： L辅＝l辅＝1.2m
底眼长度：
L底=√（1.32+（0.05+0.1）2）=1.31m 则周边眼（帮眼和顶眼）长度： L周=√（1.22+（0.05+0.1）2）=1.21m
为钻眼方便，根据围岩情况，各周边眼眼口均距开挖轮廓线5cm， 其眼底超出开挖轮廓线10cm。
1.1.6 每一循环装药量Q的计算及炮眼装药量的分配
根据炸药供应及围岩情况，使用2号岩石硝铵炸药，其药卷直径为32mm，长度为200mm，每卷药卷为0.15kg。 Q=qV； q=1.0kg/m3
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V=44.6×1.1=49.06m3 Q=1.0×49.06=49.06kg
各个炮眼的装药量分配如下： 折合 49.06/0.15=327卷
因为采用α＝0.55,设各种炮眼的装药系数：掏槽眼为0.65,辅助眼为0.5,周边眼为0.55,底眼为0.65。
则：4×0.65＋47×0.5＋40×0.55＋13×0.65=（4＋47＋40＋13）α ∴α=0.55
故按上列装填系数进行分配是可以的。
每个掏槽眼装药量＝0.78×1.1×0.65=0.558kg; 折合为3.72卷，采用3.5卷；
每个辅助眼装药量＝0.78×1.1×0.5=0.43kg;
折合2.86卷,采用3卷；
每个周边眼装药量=0.78×1.1×0.55=0.47kg; 折合3.15卷，采用3卷；
每个底眼装药量＝0.78×1.1×0.65=0.558kg，
折合3.72卷，采用4卷。 则各种炮眼用药量为： 掏槽眼：4×3.5卷＝14卷 辅助眼：47×3卷＝141卷 周边眼：40×3卷＝120卷 底眼：13×4卷＝52卷 合计327卷
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1.2侧壁导坑下台阶
1.2.1 因存在2个临空面，根据实际情况，取消掏槽眼。 1.2.2 计算导坑炮眼数N 其中：开挖面积S=37.9㎡
单位耗药量q=0.60kg/m3(根据开挖面面积及围岩类别查表5-6） α=0.50(查表5-3并根据工程实践经验）
γ=0.78(根据药卷直径Ф32查表5-4）
则N=0.60×37.9/(0.50×0.78)=59(个）
1.2.3 由于下导坑开挖受到上导坑开挖影响，下导坑月计划开挖90m，根据施工时间以及经验，配备专门的施工人员，按照隧道开挖2天3个循环进行施工，因下导坑存在2各临空面，所以施工中不单独设掏槽眼。
1.2.4计算每一循环炮眼深度 l=90/(28/2*3*0.9)=2.38m
（每一循环进尺为2.38×0.9=2.14m） 故边眼及底眼深度l边、底＝2.38＋0.10=2.48m 边眼、底眼、深度l＝2.38m。
1.2.5计算各种炮眼的长度L
辅助、帮眼长度l，因垂直于开挖面，所以： L边＝l辅＝2.38m
底眼长度：
L底=√（2.482+（0.05+0.1）2）=2.48m
为钻眼方便，根据围岩情况，各边眼眼口均距开挖轮廓线5cm， 其眼底超出开挖轮廓线10cm。
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1.2.6 每一循环装药量Q的计算及炮眼装药量的分配
根据炸药供应及围岩情况，使用2号岩石硝铵炸药，其药卷直径为32mm，长度为200mm，每卷药卷为0.15kg。 Q=qV； q=0.60kg/m3 V=37.9×2.14=81.1m3 Q=0.6×81.1=48.66kg
各个炮眼的装药量分配如下： 折合 48.66/0.15=325卷
因为采用α＝0.50,设各种炮眼的装药系数：辅助眼为0.45,周边眼为0.55,底眼为0.55。
则：28×0.45＋19×0.55＋12×0.55=（28＋19＋12）α ∴α=0.50
故按上列装填系数进行分配是可以的。
每个辅助眼装药量＝0.78×2.14×0.45=0.75kg; 折合5卷,采用5卷；
每个周边眼装药量=0.78×2.14×0.55=0.92kg; 折合6.12卷，采用6卷；
每个底眼装药量＝0.78×2.14×0.55=0.92kg，
折合6.12卷，采用6.5卷。 则各种炮眼用药量为： 辅助眼：28×5卷＝140卷 周边眼：19×6卷＝114卷 底眼：12×6卷＝72卷 合计326卷
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1.3上坑道施工
1.3.1 根据导坑的地质情况决定采用垂直楔形掏槽。 1.3.2 计算导坑炮眼数N 其中：开挖面积S=55.7㎡
单位耗药量q=1.0kg/m3(根据开挖面面积及围岩类别查表5-6） α=0.55(查表5-3并根据工程实践经验）
γ＝0.78(根据药卷直径Ф32查表5-4）
则N=1.0×55.7/(0.55×0.78)=130(个）
1.3.3 根据采用的垂直楔形掏槽及V类围岩由中国铁道出版社1996年版的《隧道施工手册》中查得： 掏槽炮眼与开挖面间的夹角α＝75°, 上下两对炮眼间的距离a＝70cm,
同一平面上两炮眼眼底的距离b=30cm，掏槽炮眼4个。
1.3.4计算每一循环炮眼深度 l=90/(28*3*0.9)=1.2m
（每一循环进尺为1.2×0.9=1.1m）
故掏槽眼及底眼深度l掏、底＝1.2＋0.10=1.3m 辅助眼、帮眼、顶眼深度l辅、帮、顶＝1.1m。
1.3.5计算各种炮眼的长度L及同一平面上两掏槽炮眼眼口间的距离B：
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掏槽、周边眼示意图
掏槽炮眼长度
L=1.3/sinα=1.3/sin75°=1.35m
同一平面上两掏槽炮眼眼口的距离B（见图5-14） B=2c+b=2×1.35×cos75°+0.3=1m
辅助炮眼长度l辅，因辅助炮眼垂直于开挖面，所以： L辅＝l辅＝1.2m
底眼长度：
L底=√（1.32+（0.05+0.1）2）=1.31m 则周边眼（帮眼和顶眼）长度： L周=√（1.22+（0.05+0.1）2）=1.21m
为钻眼方便，根据围岩情况，各周边眼眼口均距开挖轮廓线5cm， 其眼底超出开挖轮廓线10cm。
1.3.6每一循环装药量Q的计算及炮眼装药量的分配
根据炸药供应及围岩情况，使用2号岩石硝铵炸药，其药卷直径为32mm，长度为200mm，每卷药卷为0.15kg。 Q=qV； q=1.0kg/m3 V=55.7×1.1=61.3m3 Q=1.0×61.3=61.3kg
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各个炮眼的装药量分配如下： 折合 61.3/0.15=408.5卷
因为采用α＝0.55,设各种炮眼的装药系数：掏槽眼为0.65,辅助眼为0.5,周边眼为0.55,底眼为0.65。
则：4×0.65＋58×0.5＋53×0.55＋15×0.65=（4＋58＋53＋15）α ∴α=0.54
故按上列装填系数进行分配是可以的。
每个掏槽眼装药量＝0.78×1.1×0.65=0.558kg; 折合为3.72卷，采用4卷；
每个辅助眼装药量＝0.78×1.1×0.5=0.429kg;
折合2.86卷,采用3卷；
每个周边眼装药量=0.78×1.1×0.55=0.472kg; 折合3.15卷，采用3卷；
每个底眼装药量＝0.78×1.1×0.65=0.558kg，
折合3.72卷，采用4卷。 则各种炮眼用药量为： 掏槽眼：4×4卷＝16卷 辅助眼：58×3卷＝174卷 周边眼：53×3卷＝159卷 底眼：15×4卷＝60卷 合计409卷
1.4下导坑施工
1.4.1 因存在2个临空面，根据实际情况，取消掏槽眼。
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1.4.2 计算导坑炮眼数N 其中：开挖面积S=41.2㎡
单位耗药量q=0.60kg/m3(根据开挖面面积及围岩类别查表5-6） α=0.50(查表5-3并根据工程实践经验）
γ=0.78(根据药卷直径Ф32查表5-4）
则N=0.60×41.2/(0.50×0.78)=64(个）
1.4.3 由于下导坑开挖受到上导坑开挖影响，下导坑月计划开挖90m，根据施工时间以及经验，配备专门的施工人员，按照隧道开挖2天3个循环进行施工，因下导坑存在2各临空面，所以施工中不单独设掏槽眼。
1.4.4计算每一循环炮眼深度 l=90/(28/2*3*0.9)=2.38m
（每一循环进尺为2.38×0.9=2.14m） 故边眼及底眼深度l边、底＝2.38＋0.10=2.48m 边眼、底眼、深度l＝2.38m。
1.4.5计算各种炮眼的长度L
辅助、帮眼长度l，因垂直于开挖面，所以： L边＝l辅＝2.38m
底眼长度：
L底=√（2.482+（0.05+0.1）2）=2.48m
为钻眼方便，根据围岩情况，各边眼眼口均距开挖轮廓线5cm， 其眼底超出开挖轮廓线10cm。
1.4.6 每一循环装药量Q的计算及炮眼装药量的分配
根据炸药供应及围岩情况，使用2号岩石硝铵炸药，其药卷直径
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为32mm，长度为200mm，每卷药卷为0.15kg。 Q=qV； q=0.60kg/m3 V=41.2×2.14=88.2m3 Q=0.6×88.2=52.9kg
各个炮眼的装药量分配如下： 折合 52.9/0.15=353卷
因为采用α＝0.50,设各种炮眼的装药系数：辅助眼为0.45,周边眼为0.55,底眼为0.55。
则：35×0.45＋17×0.55＋12×0.55=（35+17+12）α ∴α=0.50
故按上列装填系数进行分配是可以的。
每个辅助眼装药量＝0.78×2.14×0.45=0.75kg; 折合5卷,采用5卷；
每个周边眼装药量=0.78×2.14×0.55=0.92kg; 折合6.12卷，采用6卷；
每个底眼装药量＝0.78×2.14×0.55=0.92kg，
折合6.12卷，采用6.5卷。 则各种炮眼用药量为： 辅助眼：35×5卷＝175卷 周边眼：17×6卷＝102卷 底眼：12×6.5卷＝78卷 合计卷355卷
1.5炮眼布置(见图)
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图1 V级围岩单侧壁导坑上下台阶爆破开挖炮眼布置 2、爆破器材的选用 2.1起爆雷管：选用国产Ⅱ系20段非电毫秒雷管，低段跳段使用。 2.2引爆雷管：选用电雷管。 2.3炸药：为了减少振动，选用猛度较小的乳化炸药。 2.4装药结构见下图： 炸药炮泥雷管 图2 掏槽眼及掘进眼装药结构图 13 细药卷炸药炮泥雷管竹板导爆索 图3 周边眼间隔装药结构图 2.5起爆模式 采用微差起爆方法，为控制爆破规模降低振动速度，分区爆破，由中心向周围依次排型起爆。根据爆破器材情况，采用导爆管雷管孔内延时起爆法。 起爆顺序按炮眼布置图的图标顺序起爆，分区以及导爆管使用详见图1：V级围岩单侧壁导坑上下台阶爆破开挖炮眼布置 2.6起爆网路 采用连续装药结构，反向起爆方式。由起爆药卷引出的导爆管在孔外联成闭合起爆网路，由1发电雷管起爆导爆管网路。 本爆破均采用孔内非电雷管，孔外电雷管击爆的电与非电混合式起爆网路。当一次起爆孔眼较多时，采用并联网路连接，每8～10根导爆管一组，再将各组并联在一起接电雷管引爆。 四、安全防护措施 1、爆破震动：为确保爆破震动安全，在初期以安全距离计算最大单段装药量进行爆破，同时实地测试爆破振动，以求取该地真实可靠的K、α值，并调整计算主要建筑物的安全距离。在爆破进入正常均衡生产阶段后，以实测结果决定安全距离来严格控制钻孔爆破的单段最大装药量，从而确保周围保护物的爆破震动安全。
2、爆破飞石：爆区周围建筑物离开挖基坑都较近，爆破产生的
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飞石可能对建筑物或道路产生破坏。
3、安全警戒：爆破前必须同时发出音响和视觉信号，使危险区内的人员都能清楚地听到或看到。
A、第一次信号——预告信号。所有与爆破无关人员应立即撤到危险区以外或撤到指定的安全地点，向危险区边界派出警戒人员。
B、第二次信号——起爆信号。确认人员、设备全部撤离危险区，具备安全起爆条件时，方准发出起爆信号，根据这个信号准许爆破员起爆。
C、第三次信号——解除警戒信号。未发出警戒信号前，岗哨应坚守岗位，除爆破工作领导人批准的检查人员外，不准任何人进入危险区，经检查安全后方准发出解除警戒信号。
其它安全措施：爆破作业每天按规定的时间进行；固定爆破时间和安全警戒信号；制定应急措施，如有意外，立即进行补救。
五、隧道爆破安全技术要求
爆破施工时要树立安全责任心，不仅在爆破技术上要做到精益求精，不发生差错外，在施工上也应该加以注意。
1、按要求钻孔、装药、起爆，确保装药施工质量； 2、按照要求对炮口进行填塞料，确保位置以及施工。 3、洞口段爆破施工，为防止飞石，在有必要的时候要进行表层覆盖。
4、由于上导坑断面施工较小，为防止爆破后的毒气（烟尘）对人员造成伤害，在爆破后要充分通风，吹散炮烟。在必要时可向工作面洒水，依稀释炮烟。
5、爆破后作业人员一定不要急于进入工作场地，隧道爆破炮响后15min以内（经过充分通风吹散炮烟）不得进入爆破工作面。
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6、爆破过程中的装药，爆破网路连接，至最后爆破的实施，必须要有专业的爆破技术人员在场，技术人员不到位，不得进行以上作业。同时装药要使用安全电压以及安全灯，进行操作，必要时使用手电进行照明。
7、炸药的堆码、装卸、以及运输必须遵循轻拿轻放的原则，炸药装上车后，应直接开往要爆破的目的地。
8、所有的炮眼孔口都应该按要求用炮泥进行封堵。
9、在隧道内施工作业时严禁吸烟。开始施工前应先对暴露的岩层面进行清理，清除活石以及破碎层，以便安全施工以及方便进行开孔和钻孔。同时将周边凸石和底部虚碴清理，以方便周边眼和底眼的施工。
10、周边眼开孔位置距离开挖轮廓线不能太远，炮孔外插脚不能过大。否则将影响爆破效果，超欠挖过大，同时也影响掘进质量。
11、在隧道中施工应采用带水钻孔，严禁打干钻。
12、工作区爆破网路连接好以后，起爆前，所有人员都应该撤出危险区，起爆人员有新鲜风流、永久支护的地方进行起爆作业。
13、隧道的安全警戒距离为150m，爆破前，特别是洞口段施工，在爆破点安全警戒范围内的所有人员以及车辆都应撤离危险区。在必要地段设立岗哨，岗哨的地势应该是开阔的，方便对区域内进行警戒。
14、公路边施工时应在爆破前，在安全警戒距离以外对交通进行暂时的管制。警戒人员在没有接到撤离命令之前必须坚守岗位。
15、炮响后，由专业的爆破人员在安全时间内要对爆破位置进行必要的检查清理，经检查确认无盲炮或其他险情以后，方能解除警戒。同时其他作业人员才能进入施工场地。
16、爆后经检查，确有盲炮后，由专业的爆破工作人员根据不同类型的盲炮进行处理。
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