雅安至康定高速公路C1标段二郎山隧道二郎山隧道钻爆专项施工方案（水压爆破）中国中铁编制：日期：年月日编制：日期：年月日编制：日期：年月日中铁隧道股份有限公司雅康高速公路C1标段项目经理部二〇一四年十一月十八日二郎山隧道钻爆专项施工方案（水压爆破）一、编制依据1、国家、地方政府建设行业主管部门管理要求。
2、设计图纸、合同文件中相关规定和要求。
3、现行相关施工规范、法律法规、验收标准。
4、工地现场勘查、调查所采集、咨询获取的资料。
5、重大施工方案及专家评审意见。
6、爆破安全规程(GB6722-2011)。
二、工程概况二郎山隧道为分离式隧道，全长13398米。
本合同段左线长6702米，右线长6696米。
其中主要围岩级别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，隧道开挖采取钻爆开挖。
截止2014年12月，二郎山隧道左右线均突破2800m大关，通过与我公司重庆地铁五号线项目交流学习，吸收引进隧道水压爆破施工技术，旨在降低围岩扰动、改善施工人员作业环境、炮眼利用率高等要求，项目决定采取水压爆破施工技术。
三、地质地形情况地形地貌：本工程位于四川盆地向青藏高原东南缘的过渡地带，从东向西高程由670m急速上升至2460m，地形逐渐变得陡峻，形成由西向东倾斜地势。
本标段隧道穿越地层岩性主要包括粉砂质泥岩、钙质泥岩互层、粉砂层、炭质页岩、灰岩、砂岩、泥岩、花岗岩等，隧道穿越的区域断裂主要有新沟断裂、保凰断裂、二郎山断裂的东支、中支等。
隧道不良地质主要包括岩爆、软岩大变形、断层破碎带、高压涌突水及岩溶等。
本标段河流主要属岷江水系。
标段内地下水丰富，类型齐全。
地下水补给源主要为大气降水和地表水直接或间接渗入补给。
四、设计方案1、水压爆破概述隧道水压爆破是往炮眼中的一定位置注入一定量的水，然后用专门的炮泥机生产炮泥回填堵塞。
由于炮眼中有水，因水具有压缩性极小、变形能低、热能损失小等特性，在水中传播的水激波能够按照水的“液压”作用，较均匀的、几乎无损失地把能量传递到围岩中。
在水激波做功的同时，被爆炸气体冲击压缩的高压水挤入爆生裂隙中，形成“水楔”，这种“水楔”的尖劈作用加剧了裂隙的延伸和扩展，使破碎块度更均匀；同时，炮眼中的水在高温高压下被雾化，吸收了爆生气体中的粉尘，起到了雾化降尘的作用，大大降低了粉尘对环境的污染，改善了洞内空气质量。
水压爆破施工有着显著的“三提高、两减少、一保护”的作用，主要表现在：提高循环进尺；提高光面爆破效果；提高炸药利用率；减少洞碴大块率；振动速度降低，减少对周边围岩扰动；粉尘含量降低，保护作业人员身心健康。
2、方案设计原则水压爆破在掏槽形式、炮眼布置、数量、深度、起爆顺序和时间间隔等的设计与常规爆破相同，所不同的是在每个炮眼中增加了水袋和炮泥，装药量和装药结构也有所不同。
图1 水压爆破装药结构图根据二郎山隧道地质条件、开挖断面、开挖进尺、爆破器材等条件编制爆破设计。
（1）在隧道地段采用钻爆法开挖，采取有效的控制爆破技术，减少振动与降低噪音，同时要求成形效果好，采用光面爆破。
（2）根据围岩特点合理选择周边眼间距E及周边眼的最小抵抗线W，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上。
（3）炸药选择低猛度、低爆速、高爆力、爆破效果好的炸药。
（4）雷管选用微差毫秒雷管，每段间隔大于50ms，避免地震波的叠加，减轻震动。
（5）严格控制周边眼的装药量，借助导爆索采用竹片或PVC半圆管进行间隔装药，使药量沿炮眼均匀分布，以确保隧道周边成形良好，并减少对围岩的扰动。
（6）炮眼采用专用炮泥机堵塞，要求堵塞长度满足各型炮眼的最低要求，最小不低于40cm。
（7）根据爆破效果，调整掏槽眼形式及爆破参数，并适当加深掏槽眼深度（比其它眼深约20cm），以保证掏槽效果。
（8）合理分布掘进眼，以达到炮眼数量少、材料省、同时渣块又不致过大。
（9）合理选择循环进尺：根据地质情况、工期要求及机械能力等因素来综合考虑。
3、方案选择根据地质条件，开挖断面、开挖进尺、爆破器材、振速要求等条件编制爆破设计。
隧道Ⅲ级、Ⅳ级围岩全断面光面爆破，Ⅴ级围岩台阶法开挖弱爆破。
4、爆破设计1)炮眼数目N=qs/rη（取110个）2)掏槽眼设计，采用三级复式楔形掏槽3)周边眼参数4)周边眼间距适当缩小，可以控制爆破轮廓，避免超欠挖，又不致过大的增加钻眼工作量，孔间距的大小与岩石性质、炸药种类、炮眼直径有关，右线风钻钻机周边眼间距为a=(12～15)d=48～60cm，左线凿岩台车开挖周边眼间距为a=(12～15)d=60～75cm，a为孔距，d为炮眼直径。
5)光爆层厚度ω光面爆破层就是周边眼与最外层辅助眼之间的一围岩层，光面爆破层厚度也就是周边眼的最小抵抗线W，周边眼密集系数a/ω一般0.8～1.2为最佳，则ω=55～69取70cm。
6)不耦合系数r=D/d=40/32=1.3。
D为炮孔直径，d为药卷直径。
7)采用不耦合间隔装药结构。
8）炮眼深度设计V级围岩每循环进尺0.8m、IV级围岩每循环进尺2m、III级围岩每循环进尺3.5m，取掏槽眼深度分别为1.0m、2.2m、3.7m ；周边眼为0.8m、2m、3.5m；底板眼为0.8m、2m、3.5m。
9)网络设计及起爆方法a起爆网络采用并簇连法，按如下顺序连接：孔内雷管分组→周边孔导爆索并接→同段非电雷管双发簇连→双发电雷管起爆。
b起爆顺序：隧道内：掏槽眼→辅助眼→底眼→周边眼。
c起爆器材：孔内采用非电毫秒雷管和导爆索(周边孔)起爆，起爆采用双发电雷管起爆。
d起爆方法警戒完成后，人工利用电雷管起爆器起爆，爆破安全距离为300m，爆破后15min 后进入爆区检查，确认无盲炮后方可解除警戒。
10）钻爆参数的选择与装药量计算通过爆破试验确定爆破参数，试验时参照下表“光面爆破参数表”。
表1 光面爆破参数表11）爆破效果监测超欠挖检查:开挖轮廓圆顺，开挖面平整检查;爆破进尺是否达到爆破设计要求;爆出石渣块是否适合装渣要求；炮眼痕迹保存率，硬岩≥85％，中硬岩≥75％并在开挖轮廓面上均匀分布。
12）装药、填塞和起爆网路设计掘进眼、内圈眼、底板眼采用连续装药结构，周边眼采用直径药卷间隔装药。
所有装药炮眼均采用炮泥堵塞，堵塞长度不小于40cm 。
起爆网路采用隧道爆破复式联接法（台阶法），串并联接法（全断面开挖法）。
13）爆破安全距离计算根据《GB6722-2011爆破安全规程》、《JTJ076-95公路工程施工安全技术规程》爆破安全距离为：（1）独头隧道不少于300m ；（2）相邻的上下坑道内不少于200m ；（3）相邻的平行坑道，横通道及横洞间不少于10m ；（4）全断面开挖进行深孔爆破（孔深3～5m ）时，不少于500m 。
起爆时火雷管聚能穴方向与传爆方向相反电雷管导火索导爆管图2 隧道爆破复式联接示意图（适用于台阶法）图3 隧道爆破串并联接示意图（适用于全断面开挖法）5、水压爆破施工工艺同常规爆破相比，水压爆破主要增加水袋、炮泥制作设备，其规格、型号见下表。
表2 水压爆破水袋、炮泥制作设备起爆时火雷管聚能穴方向与传爆方向相反电雷管导火索导爆管导爆索导爆管图4 水压爆破施工工艺流程图五、爆破施工1、钻爆作业（1）打眼前必须先放好断面中线、水平，并在开挖面划好轮廓线，按钻爆参数图布置炮眼位置。
（2）炮眼的深度、角度、间距按钻爆参数要求确定。
掏槽眼间距误差和眼底间距误差不得大于5cm，辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于5cm，周边眼沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm，周边眼外斜率不得大于5cm/m，眼底不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，炮眼深度超过2.5m时，内圈炮眼与周边眼宜采用相同的斜率。
（3）掏槽眼布置在开挖断面的中央稍靠下部，以使底部岩石破碎，减少飞石。
周边炮眼应沿设计开挖轮廓线布置，辅助眼应交错均匀地布置在周边眼与掏槽眼之间，并垂直于开挖面打眼，力求爆下的石碴块体大小适合装碴的要求。
开挖断面底面两隅处，应合理布置辅助眼，适当增加药量，消除爆破死角。
断面顶部应控制装药量，防止出现超挖量。
（4）装药前应将炮眼内泥浆、石屑吹洗干净。
已装药的炮眼应及时用炮泥堵塞密封。
周边眼的堵塞长度不宜小于20cm，采用预裂爆破时，应从药卷顶端进行堵塞，不得只堵塞在眼口。
（5）钻爆施工中严格控制超欠挖。
当岩层完整、岩石抗压强度大于30Mpa并确认不影响衬砌结构稳定和强度时，允许岩石个别突出部分（每1m2内不得大于0.1m2）欠挖，隆起量不得大于5cm。
拱、墙脚以上1m范围内断面严禁出现欠挖。
2、炮眼钻进施工中推断前方围岩变化的方法（1）钻进速度明显加快，持钻手感平稳，回弹无力，钻声沉闷，表明前方围岩变软，反之变硬。
（2）如冲洗液与原岩所产生的冲洗液颜色明显不同，常见的有黄色、黄色夹铁锈、黑色等。
则说明为软弱夹层，根据冲洗液中碎屑，辨明软弱夹层的大概组成成分。
（3）如从炮眼中有突泥、涌砂、涌水现象发生则表明前方有重大不良地质出现要停止钻眼、放炮。
3 、装药方法（1）在围岩较为破碎地段周边眼采用双导爆索。
软岩类围岩段周边眼采用竹片、导爆索、小直径药卷间隔绑扎装药结构、底部药量适当加强。
在较为完整的软岩类，可采用专用小直径光爆炸药的连续装药结构。
（2）除周边眼以外，其他炮眼均采用连续装药，装药后将炮泥堵在与装药相接的部位。
（3）采用炮棍装药，炮棍材料为木料或塑料。
炮棍要直顺，顶端齐平，直径比炮眼直径小些以保证装药时不损坏导爆管或雷管的脚线。
（4）填塞炮眼的炮泥应具有可塑料性、易于密实，不易冲破漏气，不得采用小岩块、碎石来作堵塞。
（5）填塞炮泥时必须捣紧。
炮泥填塞时应拉住雷管脚线，脚线紧贴炮孔的向下侧壁，防止捣坏后难以处理。
六、水压爆破施工步骤1、炮泥制作炮泥采用PNJ-A型炮泥机制作而成，机器外型尺寸150×45×53（cm），结构简单，操作方便，两人每小时可制作炮泥400～500个。
制作炮泥就地取材、节约成本并调整好炮泥配合比，保证炮泥有一定的强度同时方便炮泥填塞过程易于捣碎，便于孔口封堵密实。
图5 炮泥机及炮泥制作经多次试验，确定以黏土为主炮泥，配合比为：土：砂：粉煤灰：水=100：6：7：15。
配料采用磅秤称重，混合料按照配合比人工拌匀，软化1～2小时后，装入炮泥机的进料仓，开动电钮开始生产，将其制作成直径32mm，长20cm～30cm的炮泥节装箱。
如图12、图13所示；制作好的炮泥放置时间不要太长，最好在使用前1～2小时制作好，若放置时间较长采用塑料膜覆盖。
使用时采用皮卡车装箱运送至施工现场。
图6 水袋机及水袋制作2、水袋制作水袋是由KPS-60型水袋自动封装机生产而成，其工作原理：采用高压泵式容积法计量方式进行灌装，由凸轮机构完成水袋自动热合封口。