隧道爆破设计方法

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：

/k i D d d == 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；

—岩⽯的三轴抗压强度；c

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=，符合规范中软岩装药不耦合系数D=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～。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=～。

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=。3、炮眼装药系数

周边眼的装药集中度采⽤规范取值范围～0.15kg.m-1，取0.14kg/m,其它炮眼的填充系数选⽤见下表：4、循环Array进尺综合考虑各项因素，取L=1.5m5、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=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；

d⼀药卷直径，乳化炸药（除周边眼外）为32mm;N＝××××=224（个）

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～，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

台阶法施⼯开挖下部爆破参数

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×220mm

2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

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L0L0=（～）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。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～，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。

（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。