控制爆破方案设计
工程指挥部 2016年9月
目 录
第1章 概况 .............................................................................................................................................. - 1 -
1.1 隧道工程概况 ............................................................................................................................. - 1 - 1.2 隧址区水文与地质条件 ............................................................................................................. - 1 -
1.2.1气象与水文 ..................................................................................................................... - 1 - 1.2.2区域地质概况 ................................................................................................................. - 2 - 1.2.3主要地质问题 ................................................................................................................... - 4 - 1.3隧道开挖爆破应达到的安全技术要求 ...................................................................................... - 5 - 第2章 隧道掘进控制爆破总体方案 ...................................................................................................... - 7 -
2.1 隧道掘进爆破的施工难点分析 ................................................................................................. - 7 - 2.2 隧道弱振动小损伤掘进控制爆破的设计原则与技术要求 ..................................................... - 7 - 2.3 隧道弱振动小损伤掘进控制爆破的总体方案 ......................................................................... - 8 - 第3章 隧道Ⅲ级围岩上台阶掘进爆破设计（进尺3.5m） ............................................................... - 10 -
3.1 上台阶掘进爆破参数设计 ....................................................................................................... - 10 -
3.1.1 炮孔直径 ...................................................................................................................... - 10 - 3.1.2 单循环爆破进尺 .......................................................................................................... - 10 - 3.1.3 炸药单耗 ...................................................................................................................... - 10 - 3.1.4 单循环开挖爆破的炸药耗量 ...................................................................................... - 10 - 3.1.5 单孔装药量计算方法 ...................................................................................................- 11 - 3.1.6 炮孔堵塞长度 ...............................................................................................................- 11 - 3.1.7 掏槽孔爆破参数设计 ...................................................................................................- 11 - 3.1.8 掘进孔（底板孔）爆破参数设计 .............................................................................. - 12 - 3.1.9 周边孔光面爆破参数设计 .......................................................................................... - 13 - 3.2 上台阶掘进爆破施工设计 ....................................................................................................... - 14 -
3.2.1 炮孔布置 ...................................................................................................................... - 14 - 3.2.2 装药结构与炮孔堵塞 .................................................................................................. - 16 - 3.2.3 起爆网路设计 .............................................................................................................. - 17 - 3.2.4 爆破材料统计 .............................................................................................................. - 17 -
第4章 下台阶拉槽爆破设计（进尺3.5m） ....................................................................................... - 19 -
4.1 下台阶拉槽爆破参数设计 ....................................................................................................... - 19 -
4.1.1 炮孔直径 ...................................................................................................................... - 19 - 4.1.2 单循环爆破进尺 .......................................................................................................... - 19 - 4.1.3 主炮孔爆破参数设计 .................................................................................................. - 19 - 4.1.4 周边孔爆破参数设计 .................................................................................................. - 19 - 4.2 下台阶拉槽爆破施工设计 ....................................................................................................... - 20 -
4.2.1 炮孔布置 ...................................................................................................................... - 20 - 4.2.2 装药结构与炮孔堵塞 .................................................................................................. - 20 - 4.2.3 起爆网路设计 .............................................................................................................. - 21 - 4.2.4 爆破材料统计 .............................................................................................................. - 22 -
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第5章 隧道Ⅳ级围岩上台阶掘进爆破设计（进尺2.7m） ............................................................... - 23 -
5.1 上台阶掘进爆破参数设计 ....................................................................................................... - 23 -
5.1.1 炮孔直径 ...................................................................................................................... - 23 - 5.1.2 单循环爆破进尺 .......................................................................................................... - 23 - 5.1.3 炸药单耗 ...................................................................................................................... - 23 - 5.1.4 单循环开挖爆破的炸药耗量 ...................................................................................... - 23 - 5.1.5 单孔装药量计算方法 .................................................................................................. - 24 - 5.1.6 炮孔堵塞长度 .............................................................................................................. - 24 - 5.1.7 掏槽孔爆破参数设计 .................................................................................................. - 24 - 5.1.8 掘进孔（底板孔）爆破参数设计 .............................................................................. - 25 - 5.1.9 周边孔光面爆破参数设计 .......................................................................................... - 26 - 5.2 上台阶掘进爆破施工设计 ....................................................................................................... - 27 -
5.2.1 炮孔布置 ...................................................................................................................... - 27 - 5.2.2 装药结构与炮孔堵塞 .................................................................................................. - 28 - 5.2.3 起爆网路设计 .............................................................................................................. - 29 - 5.2.4 爆破材料统计 .............................................................................................................. - 30 -
第6章 下台阶拉槽爆破设计（进尺2.7m） ....................................................................................... - 31 -
6.1 下台阶拉槽爆破参数设计 ....................................................................................................... - 31 -
6.1.1 炮孔直径 ...................................................................................................................... - 31 - 6.1.2 单循环爆破进尺 .......................................................................................................... - 31 - 6.1.3 主炮孔爆破参数设计 .................................................................................................. - 31 - 6.1.4 周边孔爆破参数设计 .................................................................................................. - 31 - 6.2 下台阶拉槽爆破施工设计 ....................................................................................................... - 32 -
6.2.1 炮孔布置 ...................................................................................................................... - 32 - 6.2.2 装药结构与炮孔堵塞 .................................................................................................. - 32 - 6.2.3 起爆网路设计 .............................................................................................................. - 33 - 6.2.4 爆破材料统计 .............................................................................................................. - 33 -
第7章 爆破施工组织设计 .................................................................................................................. - 35 -
7.1 爆破施工组织 ........................................................................................................................... - 35 - 7.2 爆破施工工艺要求及其流程 ................................................................................................... - 35 - 7.3 爆破作业安全技术措施 ........................................................................................................... - 37 - 第8章 控制爆破实施原则与爆破振动监测 ...................................................................................... - 39 -
8.1 控制爆破施工原则 ................................................................................................................... - 39 - 8.2 爆破振动监测要求 ................................................................................................................... - 39 -
II
第1章 概况
1.1 隧道工程概况
隧道位于张家界市永定区吴家边西北侧，隧道位于低山丘陵区。进口位于沟谷口一侧斜坡处，坡度较陡，基岩出露，表层局部覆盖有坡积粉质粘土。洞身地形起伏，山体陡峻，植被茂密。出口位于沟谷一侧斜坡处，坡度较陡，基岩出露，表层风化严重。起讫里程DK194+407.16~DK198+883，全长4475.84m，最大埋深320m，为双线隧道。洞身DK194+407.16~DK194+886.792段位于R=6000的曲线，DK196+341.660~DK197+122.238段位于R=7000的曲线上外其余均位于直线上。隧道为单面坡，坡度依次为—17.4‰/3122.84，—5.4‰/1353。进出口附近有乡村道路抵达，周围道路相通，交通较为便利。
1.2 隧址区水文与地质条件
1.2.1气象与水文 （1）气象材料
据张家界市气象资料，年平均气温17.7°C，极端最高温度40.8°C， 极端最低温度—13.7°C，最冷月平均气温5.5°C，年平均降水量1334.2mm，年平均蒸发量1286.4mm，平均相对湿度73％，年平均风速1.4m/s，主导风向NE，最大风速17m/s，最大积雪厚度34cm。
（2）水文材料
1)、地表水
隧道区地表水极为发育，多呈树枝状在隧道两侧分布，常年流水，流量随季节动态变化较大。隧道洞身上方主要有常年流水的三条沟通过。
2)、地下水类型
地下水主要为基岩裂隙水，主要赋存于页岩夹砂岩的节理裂隙中。基岩裂隙水主要以浅部风化裂隙网状水与深部构造裂隙脉状水的形式存在。 3)、地下水补给、径流、排泄条件
地下水的补给来源为大气降水，岩体节理较为发育，裂隙随着深度增加，逐
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渐闭合，连通性较差，不利于地下水向深部的径流和运移。地下水径流主要受地形条件及地层岩性的控制，地下水径流途径短，多以山坡细小泉流形式排泄地表或在局部陡壁以滴水形式排泄。 4)、环境水、土对混凝土的侵蚀性
环境水的矿化度0.228~0.490g/L，水化学类型为SO4·HO3—Na及HCO3·SO4—Ca·Mg型水，对混凝土无侵蚀性。
施工中需要加强地下水监测、水质分析，并对设计反馈结果。 5)、隧道围岩富水性分区及涌水量预测 A、隧道围岩富水分区
通过对隧道区的地表水测流，志留系地层中的地下水径流模数平均值为 279.20m3/d·km²，该隧道围岩富水分区为弱富水区。 B、隧道涌水量的预测
经综合分析，采用降水入渗法预测隧道涌水量，即隧道正常涌水为3681m3/d（单位正常涌水量为3681m3/d）（单位正常涌水量为825.6m3/d·km），最大涌水量为11043m3/d。
1.2.2区域地质概况 （1）地层岩性
根据地质调绘与区域地质资料，工程范围内出露的地层主要有第四系全新统坡积粉质粘土、粗（细）角砾土、志留系中统罗惹坪组、下统龙马溪组页岩夹砂岩。
1）、第四系全新统
A、粉质粘土（Q4d11）：分布于隧道浅埋沟局部表层和进、出口局部表层，厚0～4m。灰褐色，成分以黏粒为主，粉粒次之，土质不均匀，含有10％的细角砾，黏性较差，粒径约1～15mm，硬塑，Ⅱ级普通土，σ0=120KPa。
B、细角砾土（Q4d16）：分布于隧道洞身地表沟谷内，厚0～4m，杂色，砾石成份以风化砂岩、页岩岩屑为主，多棱角状，土质不均匀，粒径2～20mm，约占60％，大于20mm约占20％，其余黏土充填，偶有粉质黏土夹层，精密，饱和，Ⅱ级普通土，σ0 =250KPa。
C、粗角砾土（Q4a16）：分布于隧道洞身顶部沟谷内，厚0～3m，杂色、深灰色，
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砾石成分以砂岩、页岩为主，磨圆度较差，土质不均匀，砂径20～60mm，约占60％，小于20mm约占10％，其余粘土充填，中密为主，饱和，Ⅱ级硬土、Ϭ0=500KPa。
2）、志留系
A、页岩夹砂岩（S21rSh+Ss）：页岩，灰黑色，成分以黏土矿物为主，层状构造，页理发育，锤击声脆，偶夹砂岩，紫褐、棕红色为主，成分以石英长石为主，黏土矿物较多，粉砂质结构，层状构造明显，泥、钙质胶结。风化层厚3～10m，Ⅳ级软石，σ0 =350KPa；弱风化，Ⅳ级软石，σ0 =500KPa 岩层产状N50°E/5°N。
B、页岩夹砂岩（S11nSh+Ss）：页岩，灰黑色，成分以黏土矿物为主，层状构造，页理发育，锤击声脆；偶夹砂岩，紫褐、棕红色为主，成分以石英长石为主，黏土矿物较多，粉砂质结构，层状构造明显，泥、钙质胶结。风化层厚1～8m，Ⅳ级软石，σ0 =350KPa；弱风化，Ⅳ级软石，σ0 =500KPa。岩层产状N47～70°E/5～21°N。
（2）地质构造
工程场地构造体系主要隶属华夏和新华夏构造体系。大地构造单元属扬子地台，二级构造单元为鄂黔台褶带，带内以斜歪褶皱为主，总体有向斜紧密，背斜相对宽缓为主的特点。而断裂多发生在大型背斜的陡翼，断裂的发育受褶皱的控制明显。走向与褶皱轴向大致平行，长度都不超过其所在褶皱的长度。
隧址区地层属于单斜构造，地层产状N47～70°E/5～21°N，较为稳定，隧址区内无大的褶皱及断裂带出露，由于志留纪页岩夹泥质粉砂岩地层岩质较软，易受构造影响产生褶曲、断裂等，因此，虽然在勘察期间在隧址区未发现它构造现象，但存在隐伏断层及褶曲的可能。
（3）地震
根据国家质量技术监督局颁布的《中国地震动参数区划图》（GB18306 —2001）的划分及《铁路工程抗震设计规范》（GB50111—2006）的有关规定，结合本地区地形地貌、工程地质条件和水文地质条件及工程设 置情况，工程范围内地震动峰值加速度0.05g（相当于地震基本烈度六度），地震动反应谱特征周期0.35s。
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1.2.3主要地质问题
（1）环境工程地质评价
1）、环境地质问题
隧道是一种较大规模的地下工程隧道区地质环境较为脆弱。该隧道在工程施工中可能引发的环境地质问题主要有地面塌陷、水源枯竭、隧道突水突泥现象。隧道进、出口端植被茂密，坡度较陡，增加了隧道井、出口施工难度。浅埋段落地表有径流，受降雨等气候影响，地表径流变化较大，浅埋段落施工时易出现地面坍塌、洞顶突水、突泥现象。隧道施工中，修建场地、便道和弃砟用地等将对附近自然环境、生态和居民生活有一定的影响，隧道开挖及排水可能会对洞身上方的山体和附近的地表、地下水径流有一定的改变，洞顶多处有居民田地，耕作用水主要为基岩裂隙水和泉水，隧道开挖可能导致水量减少，影响山顶居民正常农作。
2）、防治对策
隧道施工时，浅埋段应做好地面监测及洞内地质超前预报，对可能产生突水或裂隙水发育地段，应以防堵为主，疏排水次之的工程措施，施工时应实时监测洞内围岩变形，做好预防工程措施。
（2）隧道水文地质条件评价
隧道围岩富水性分区为弱富水区，隧道正常涌水量为3681m3/d，可能出现的最大涌水量为1043m3/d，根据地形地貌、地层岩性、地质构造及物探、钻探资料、综合分析，该隧道工程水文地质条件较好。
隧道可能出现集中涌水地段主要位于地层的浅埋段，该隧道施工可能出现的集中涌水的段落共三段：
第一段：DK196+817~DK196+967（长150m）过沟浅埋段，该冲沟常年有水，最小埋深约7.0m；
第二段：DK197+277~DK197+367（长90m）过沟浅埋段，该冲沟常年有水，最小埋深约3.5m；
第三段：DK197+967~DK198+107（长140m）过沟浅埋段，该冲沟常年有水，最小埋深约7.0m。
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集中涌水段落的隧道施工，受降雨影响较大，在突发性暴雨期，可能出现重大涌水现象，施工单位时刻要有应急预案，及时做好排水及防范措施，确保施工中人身及机械的安全。
（3）隧道工程地质条件的分析评价
该隧道洞身通过的地层主要是志留系中统罗惹坪组、下统龙马溪组页岩夹砂岩。进口段洞口植被茂密，坡度较大，为30°~50°，岩层倾角5°，近乎水平，不存在顺层问题，坡面风化严重，稳定性一般。洞身通过岩性为页岩夹砂岩，岩质软硬相间，节理裂隙较发育，岩体较破碎，洞内围岩稳定性较差，工程地质条件一般。出口段植被茂密，坡度较大，自然坡度20°~50°，岩层倾角31°，岩层与斜坡倾向夹角约为120°，不存在顺层问题，坡面风化严重，风化层松散，稳定性一般。隧道3处过浅埋沟段，浅埋段落长，进口至DK194+800段落存在浅埋偏压问题，围岩稳定性较差。隧道工程区无较大的断裂构造通过。
综合评价、隧道工程地质条件较差。
1.3隧道开挖爆破应达到的安全技术要求
针对吴家边隧道的地形条件、区域及工程地质、周边环境条件及工程要求，开挖爆破应达到如下要求。
1、爆破后的开挖面应平整、光滑，以方便锚喷支护施工；爆破不能对隧道围岩稳定造成破坏，充分利用岩体自稳能力，防止产生垮塌事故，同时尽可能减少爆破施工对初期支护结构的影响。
2、隧道掘进过程中加强隧道围岩损伤范围测试，损伤范围应控制在50cm以内，并以测试结果为依据采取必要的有效技术与工程措施，使得损伤范围控制在合理范围之内，充分保证围岩的稳定性。
3、采取有效的弱振动控制爆破技术措施将隧道围岩及隧道周边建筑物的爆破振动强度控制在安全允许的标准范围内。
4、掘进爆破时应对被保护建筑物进行在线振动监测，并以监测结果为爆破参数优化调整的基础数据，以消除爆破振动对周边建筑物的安全影响。
5、爆破方案的选择要充分考虑各种相关因素，在满足爆破效果及工程要求的前提下，要尽可能提高爆破施工的技术经济指标。
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第2章 隧道掘进控制爆破总体方案
2.1 隧道掘进爆破的施工难点分析
（1）由于地质条件较复杂，吴家边隧道穿越多条断层破碎带，受地下水影响溶洞分布多，浅埋且穿越风景区，因此该隧道在施工中安全、质量、环保和文明施工要求比较高，施工技术难度比较大。
（2）吴家边隧道是黔张常工程的控制性工程，全长4470m，隧道为双线铁路隧道，净跨度14.2m，单洞最大开挖断面为124.3m2，属于大断面隧道，因此隧道受力极其复杂，施工难度大。
（3）隧道爆破开挖过程中要求光爆成型好，洞壁周围超欠挖量、半孔率和炮孔利用率要求高，因此周边孔的炮孔布置、装药量、装药结构等控制标准高。
2.2 隧道弱振动小损伤掘进控制爆破的设计原则与技术要求
为了减弱爆破作用对围岩的扰动、尽可能降低爆破地震效应，在爆破形成平顺、光滑的开挖洞壁的同时，降低洞身段的爆破振动强度以及减小爆破对围岩的损伤，并且开挖爆破设计和爆破作业过程中采取以下主要技术方案。
1、为了有效地降低爆破地震效应，需严格控制每一循环开挖爆破炸药量和一次开挖方量，为此，须合理确定上台阶掘进爆破的单循环进尺，以达到有效控制单次爆破规模的目的。单循环进尺的确定应以掘进爆破振动强度（振动速度）监测结果为依据，通过综合分析后确定。原则上，Ⅲ级围岩掘进爆破的单循环进尺应控制在3.5 m以内，只有当监测点的振动强度远小于该处的振动控制标准时，才能通过试验适当将单循环进尺增大到3.5m。另一方面，在确定单循环进尺时，还应考虑到隧道围岩的稳定要求，防止出现过大的围岩变形或局部坍塌，因此，隧道变形监控量测数据也是合理确定掘进爆破单循环进尺的主要依据。
2、确定合理的掏槽方式及其相应的爆破技术参数。通常，由于受到爆破自由面条件的限制，在所有掘进爆破的炮孔类型中掏槽孔爆破的夹制作用最大，因而隧道掘进爆破产生的地震效应也以掏槽孔爆破时最为强烈。为了充分利用掌子面的自由空间条件，削弱掏槽孔爆破的夹制作用，以降低其爆破振动效应，应尽可能减小掏槽孔的轴线与掌子面的夹角（掏槽角）。对于开挖宽度达到近13~14.5m的上台阶掘进爆破而言，设计采用垂直楔形掏槽方式，并且单循环进
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尺在3.0-3.5m左右时掏槽角选取为35~40°，且掏槽角越小，掏槽爆破的振动会明显减弱。
3、当3.0-3.5m循环进尺的掏槽孔爆破振动强度不能达到安全允许标准时，为了进一步削弱爆破地震效应，应采用孔内分段装药段毫秒延迟起爆掏槽孔爆破方式。
4、考虑到一次掘进爆破的炮孔数较多，须采用毫秒延迟的起爆技术来达到进一步降低爆破振动的目的。一般应将各类炮孔之间或同类炮孔中不同圈层炮孔之间的起爆时差控制在50ms以上。此外，还须以爆破振动强度监测结果为基础，对监测到的振动波形进行判读与分析，保证各段爆破产生的振动强度峰值不致形成50%以上的叠加，并以此作为确定同段爆破的炮孔总装药量（单段最大装药量）和起爆延迟时间的依据。
5、开挖边界的周边孔应采用光面爆破，以减弱爆破作用对隧道围岩的扰动，同时使开挖轮廓线平整，减少超挖和欠挖。考虑到围岩溶沟发育等实际情况，应设计选取较小的炮孔间距和较小的线装药密度，光面爆破的炮孔间距在40~50cm范围内选取，线装药密度不大于0.2~0.3kg/m。
6、施工中周边光面爆破炮孔应选用低爆速、小直径的专用光面爆破药卷，炸药爆速最好在2200m/s左右，药卷直径20~25mm，并且采用径向不耦合和轴向不耦合的装药结构，以削弱爆轰气体对炮孔壁围岩的强冲击作用，避免爆破在炮孔周围产生粉碎压缩圈，进一步缩小爆破对围岩的扰动范围。
7、为了获得较好的光面爆破效果，光面爆破炮孔设计选用导爆索起爆。
2.3 隧道弱振动小损伤掘进控制爆破的总体方案
鉴于吴家边隧道的洞身段围岩为V级、IV级、Ⅲ级，Ⅲ级围岩地段采用台阶法，IV级围岩一般衬砌段IV围岩加强衬砌段采用中隔壁(CD)法，V级围岩一般衬砌段采用交叉中隔壁(CRD)法，V级围岩加强段和浅埋段采用设临时仰拱的双侧壁导坑法。
Ⅲ级围岩地段对于且要求严格控制爆破振动的技术要求，设计采用上、下台阶开挖方案。上台阶掘进爆破开挖，下台阶拉槽爆破开挖。
上台阶开挖的掏槽孔爆破的振动最大，只要控制住该爆破段位的振动强度，其余炮孔爆破的振动强度均能达到振动控制要求。对于上台阶掘进爆破，一般设计布置5~6对单级楔形掏槽孔，单孔装药量约1.8~2.0kg。
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为减弱爆破作用对隧道围岩的扰动和损伤，下台阶掘进采用短进尺拉槽爆破，周边孔采用光面爆破方案。同时根据测试结果调整周边孔的炮孔密集系数、装药结构（不耦合系数）、单孔装药量等控制对围岩扰动造成的损伤。
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第3章 隧道Ⅲ级围岩上台阶掘进爆破设计
（进尺3.5m）
3.1 上台阶掘进爆破参数设计
3.1.1 炮孔直径
上台阶掘进爆破的炮孔直径均设计为40mm。
3.1.2 单循环爆破进尺
综合考虑隧道的围岩条件以及支护结构的设计情况，根据工程类比，单循环实际进尺达到3.5 m。考虑到炮孔利用率，本设计按照3.7m的炮孔深度计算。
3.1.3 炸药单耗
根据隧道围岩的力学强度、开挖断面尺寸以及周边要求和光面爆破的特点，并结合类似工程的经验，在采用2#岩石乳化炸药时，设计选取掘进爆破的炸药单耗q0.8~1.0kg/m3。
3.1.4 单循环开挖爆破的炸药耗量
单循环开挖爆破的炸药耗量一般根据所爆破的岩石体积计算，即由下式给出：
Q=qsL （3－1）式中：Q— 每一循环炸药耗量，kg；
q—炸药单耗，kg/m3；
s—隧道掘进断面面积，m2；
，m； L—掌子面上炮孔的平均深度（孔底至掌子面的距离）
—炮孔利用率，一般在0.85～0.95之间，设计按照0.93计算。
将计算结果取整后，得到单循环爆破的炸药耗量为Q201~251kg。
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3.1.5 单孔装药量计算方法
单孔装药量由下式计算：
Q0=αLG/h （3－2） 式中 Q0—单孔装药量，kg；
— 装药系数，按照爆破类型的不同，一般取0.45~0.75； L—掌子面上炮孔的长度，m； G—每个药卷质量，kg；
h—每个药卷长度，m。
一般地，在工程爆破中如采用φ32mm的乳化炸药卷，药卷质量一般为0.3kg/卷，每个药卷的长度按0.3m计算。将光面爆破孔的装药系数计算在内时，平均装药系数取为0.43~0.55，则平均单孔装药量Q1.505~1.925kg。
3.1.6 炮孔堵塞长度
炮孔堵塞长度一般可根据炮孔直径和确定：
l堵20~30d （3－3） 式中：l堵— 炮孔堵塞长度，m；
d— 炮孔直径，m。
经计算，l堵0.8~1.2m。对于光面爆破孔的堵塞长度应不小于0.4m，其他炮孔的堵塞长度选取为1.0~1.2m。
3.1.7 掏槽孔爆破参数设计
（1） 掏槽孔和辅助掏槽孔倾角
由于掘进爆破的断面宽度达到14.08m，循环进尺达到3.5m，因此设计掏槽孔形式为垂直二级楔形掏槽。一般一级掏槽时，掏槽孔与掌子面的夹角一般为45º～60º。为减弱掏槽爆破的岩体夹制作用，降低爆破地震效应，设计选取内层掏槽孔夹角40°，外层掏槽孔夹角50°，辅助掏槽孔1夹角70°。
（2）掏槽孔和辅助掏槽孔孔底间距
每对掏槽孔的孔底距一般为0.1～0.3m，硬岩取小值，软岩取大值。设计选
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取每对掏槽孔的孔底距0.3m，辅助掏槽孔孔底间距0.3m。
（3）掏槽孔及辅助掏槽孔的孔深与排距
掏槽孔孔深一般比单循环设计进尺超深h0=0.2~0.4m，且软岩取小值、硬岩取大值。因此，这里设计选取掏槽孔超深h0=0.2m，则掏槽孔深度为2m，辅助掏槽孔和辅助掏槽孔1的孔深分别为3.7m和3.7m，掘进孔的孔深为3.5m。
为保证掏槽孔的爆破效果，每对掏槽孔之间的排距为b00.6m，辅助掏槽孔的排距为b00.6m。
（4）掏槽孔孔口距
掏槽孔孔口距根据以下公式计算：
a B=2(L+h0)ctgα+02式中：h0—掏槽孔的超深，m；
（3－4） —掏槽孔倾角，°；
a0—掏槽孔的孔底距，m。
计算并取整，得到掏槽孔的孔口距B15.0m，辅助掏槽孔的孔口距B25.8 m，辅助掏槽孔1的孔口距B3=6.8m。
（5）掏槽孔及辅助掏槽孔的装药量
掏槽孔的单孔装药量一般比平均单孔装药量增大20~40%，且与掏槽孔夹角有关，掏槽孔选取为2.1kg，辅助掏槽孔选取为3.0kg；辅助掏槽孔1的单孔药量设计选取为2.55kg。
（6）掏槽孔堵塞长度
内层掏槽孔的堵塞长度设计为1.0m，外层掏槽孔的堵塞长度设计为1.2m，辅助掏槽孔堵塞长度设计为1.2m。
3.1.8 掘进孔（底板孔）爆破参数设计
（1）掘进孔的排距（内外层掘进孔之间的距离）
为保证爆破效果，在炮孔深度为3.5m的条件下，掘进孔排距确定为
- 12 -
b0=1.25m。
（2）同排掘进孔的孔距
根据经验，掘进孔的孔距一般取排距的1.0~1.2倍，设计为1.25～1.5 m。 （3）掘进孔的单孔装药量
掘进孔的单孔装药量按照0.45的装药系数选取，设计取为1.575 kg。
（4）掘进孔堵塞长度
掘进孔堵塞长度设计为1.7m。
3.1.9 周边孔光面爆破参数设计
（1）光爆孔的孔距
光面孔的间距与炮孔直径、岩性和节理裂隙发育程度等因素有关。孔距过大，难以爆出平整光面，孔距过小会增加钻孔费用，且易产生大块。通常光面孔的孔距可按炮孔直径选取：
a光10~18d （3－5）
式中：a光—光面炮孔的孔距，m；
d —光面炮孔的孔径，m。
由于爆区岩体的强度较低，且节理、裂隙发育，光面炮孔的孔距不宜过大，经计算且根据工程类比，取光面炮孔的孔距0.45~0.5m。
（2）光爆孔的最小抵抗线
通常，光爆孔最小抵抗线（最后一圈掘进孔与周边孔的距离）多为光面爆破孔孔距的1.2~1.8倍。岩石破碎、软弱时取小值。考虑到隧道围岩为强度较高的灰岩，设计选取光爆孔的最小抵抗线0.7 m。
（3）光爆孔的线装药密度
根据本隧道开挖岩体多为软岩的实际情况，结合经验，在采用乳化炸药时，选取光爆孔线装药密度0.15~0.25kg/m。
（4）光面爆破的单孔装药量
光面爆破的单孔装药量按照线装药密度计算，由下式给出：
Q光=q0l光 （3－6） 式中：Q光—光爆孔单孔装药量，kg；
- 13 -
q0—光爆孔线装药密度，kg/m； l光—光爆孔长度，m；
经计算，取光面爆破的单孔装药量Q光为0.48-0.80kg。 （5）光爆孔堵塞长度
光爆孔的堵塞长度和质量直接关系到周边孔的爆破效果，一般堵塞长度应不小于0.4m。
上台阶掘进爆破主要参数列于表3-1。一次爆破的总装药量约为223.5kg，单循环爆破方量约252.81m3，单位炸药消耗量约0.88kg/m3。
表3-1 上台阶掘进爆破参数汇总表
炮孔装药堵塞单孔炮孔长药卷个数 深度长度长度药卷规格 药量度/m /卷 /m /m /m /kg 掏槽孔 10 2 3.1 2.1 1 Φ32mm、300g/卷、长30cm 7 2.1 辅助掏槽孔 10 3.7 4.6 3 1.6 Φ32mm、300g/卷、长31cm 10 3 辅助掏槽孔1 10 3.5 3.9 2.55 1.35 Φ32mm、300g/卷、长32cm 8.5 2.55 掘进孔 6 3.5 3.55 1.8 1.75 Φ32mm、300g/卷、长33cm 6 1.8 掘进孔1 4 3.5 3.5 1.8 1.7 Φ32mm、300g/卷、长34cm 6 1.8 掘进孔2 15 3.5 3.5 1.8 1.7 Φ32mm、300g/卷、长35cm 6 1.8 掘进孔3 15 3.5 3.5 1.8 1.7 Φ32mm、300g/卷、长36cm 6 1.8 底板孔 15 3.5 3.5 1.8 1.7 Φ32mm、300g/卷、长37cm 6 1.8 光爆孔 43 3.5 3.5 0.5 ≮0.4 Φ32mm、300g/卷、长38cm 2 0.6 合计 128 开挖循环进尺3.5m，单循环开挖方量为247.7m3，炸药量201.3kg，炸药单耗为0.81kg/m3 孔数/个 注：上台阶底板拐角处的两个周边孔按底板孔装药计算。
小计/kg 21 30 25.5 10.8 7.2 27 27 27 25.8 201 3.2 上台阶掘进爆破施工设计
3.2.1 炮孔布置
上台阶实际循环进尺3.5m，因此采用二级复式掏槽。同时考虑到台架尺寸以及钻杆的顺利退出，上台阶的内外层掏槽孔往台架内侧移动80cm及40cm。掏槽孔及辅助掏槽孔采用矩形布置，共5对，内层掏槽孔孔深为2.0m，辅助掏槽孔孔深为3.7m，辅助掏槽孔1孔深为3.5m。掏槽孔上下排距0.6m，掏槽孔的孔口距5.0，与掌子面夹角为40°；掏槽孔的孔口距5.8m，与掌子面夹角为50°；
- 14 -
辅助掏槽孔1上下排距0.6m，共5对，每对辅助孔1的孔口距为6.8m，与掌子面夹角为70°，掘进孔上下排距0.8m，共3对，每对掘进孔的孔口距为8m，与掌子面夹角为80°。
上部掘进孔呈半圆弧形布置，孔深为3.5m，每圈掘进孔的孔距约1.2~1.4m，各排掘进孔的排距0.9~1.0m考虑到台架的钻孔限制，掏槽孔上部的3个掘进孔需要下插钻进，以缩小爆破抵抗线。
周边光面爆破孔沿距开挖边界或边界内侧0.05m布置，其钻孔角度与掌子面夹角约为1~2°，即向外侧倾斜，孔底落在轮廓线外或轮廓线上。周边孔孔距0.5m，光爆层厚度0.7m，均匀布置在轮廓线上。
上台阶掘进爆破的炮孔布置如图3-1和图3-2所示。施工作业时，掘进炮孔的位置允许在5~10cm范围内，其余的调整间距则不能大于5cm。
图3-1 上台阶掘进爆破炮孔布置立面布置图 单位：mm
图3－2 上台阶掘进爆破炮孔布置剖面图 单位：mm
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3.2.2 装药结构与炮孔堵塞
（1） 装药结构
除周边孔外，设计选用Φ32mm、长度为300mm的药卷，单卷质量300g；周边孔设计选用Φ20mm、长度为300mm的药卷，单卷质量100g。掏槽孔设计装药量为7卷；辅助掏槽孔设计装药量为10卷；辅助掏槽孔1设计装药量为8.5卷；掘进孔设计装药量为6卷；掘进孔1、2、3设计药量均为6卷；光爆孔装药量为2卷Φ20mm、长度为300mm的药卷。
为改善爆破效果，所有炮孔均采用反向起爆方法引爆孔内炸药，即起爆药卷置于炮孔底部。
如果有使用导爆索的条件，周边孔以采用导爆索起爆为宜，这样能够保证所有周边孔同时起爆，获得更好的爆破效果。其装药结构如图3-3所示。
图3-3 周边光面爆破孔装药结构
如果不采用导爆索起爆光爆孔药卷，则自孔底起采用连续装药结构，1发非电导爆管雷管起爆，孔口段留0.4m 的空隙不装药，形成轴向不耦合。
（2） 炮孔堵塞
炮孔堵塞采用配比为1:3的粘土与细沙的混合物或粘性较好的粘土堵塞。堵塞所用的炮棍采用木质或竹质材料制作。
装药结构及炮孔堵塞示意如图3-4。
图3-4 装药结构及炮孔堵塞示意图 单位：mm
- 16 -
3.2.3 起爆网路设计
上台阶掘进爆破为同次分段起爆，起爆顺序为：由掏槽孔至辅助掏槽孔、掘进孔、底板孔、周边孔逐排微差起爆。相邻排的微差时间最小间隔为50毫秒，最后一排掘进孔与光面爆破孔的微差时间不小于100毫秒。
主爆区采用同次起爆、孔内分段延迟的非电导爆管起爆网路。同排（同卷层）炮孔用同段雷管起爆，每孔内装1发毫秒雷管。所有炮孔的导爆管起爆雷管采用簇并联方式连接，网路的传爆雷管采用电雷管或导爆管雷管爆炸激发。
上台阶掘进按图示序号①-②-③-④-⑤-⑥-⑦-⑧-⑨顺序起爆。为考虑到现场实际情况以及缺少相关雷管段别，底板孔与最后一圈掘进孔同时起爆。最后一段雷管起爆光面爆破孔的主传导爆索。
光面爆破孔采用导爆索起爆，即药卷绑扎在导爆索上，各孔的起爆导爆索簇并联后用导爆管雷管起爆。
上台阶掘进爆破起爆网络示意如图3-5。
图3-5 上台阶掘进爆破起爆网络示意图
3.2.4 爆破材料统计
设计选用乳化炸药。炸药单耗按照0.81kg/m3计，隧道上台阶爆破的炸药总耗量247.7m3×0.884=201.3kg。
一次掘进爆破循环的雷管用量约100发。
一次掘进爆破循环的光爆孔数平均43个，每孔用导爆索4m，孔外需要25m
- 17 -
进行串联。单循环导爆索用量： 434+25=197m，取200m。
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第4章 下台阶拉槽爆破设计（进尺3.5m）
4.1 下台阶拉槽爆破参数设计
4.1.1 炮孔直径
下台阶掘进爆破的炮孔均设计为40mm。
4.1.2 单循环爆破进尺
综合考虑隧道的围岩情况以及支护结构的设计要求。根据工程类比，单循环设计进尺可取为3.5m。
4.1.3 主炮孔爆破参数设计
（1） 主炮孔的最小抵抗线
设计选取主炮孔的最小抵抗线Wd 1.05m。 （2）主炮孔孔距及排距
设计孔距为a1.0~1.15m，排距为1.05m。 （3）主炮孔堵塞长度
主炮孔堵塞长度设计为1.7m。
4.1.4 周边孔爆破参数设计
周边孔光面爆破参数与上台阶掘进爆破基本相同，炮孔间距为0.5m，考虑到下台阶的高度及布孔设置，光爆层厚度取0.7m。
下台阶拉槽爆破的主要爆破参数见表4-1。
装药长度/m 1.8 堵塞长度/m 药卷个数/卷 6 单孔小计药量/kg /kg 1.8 23.4 主爆破孔1 孔数/个 13 炮孔深度/m 3.5 炮孔长度/m 3.5 药卷规格 1.7 Φ32mm、300g/卷、长30cm 主爆破孔2 13 3.5 3.5 1.8 1.1 Φ32mm、300g/卷、长31cm 6 1.8 23.4 主爆破孔3 13 3.5 3.5 1.8 1.2 Φ32mm、300g/卷、长32cm 6 1.8 23.4 光爆孔 12 3.5 3.5 3.1 0.4 Φ32mm、300g/卷、长33cm 2 0.6 7.2 合计 51 77.4 233开挖断面面积40.52m，开挖循环进尺3.5m，单循环开挖方量为141.82m，炸药单耗为0.55kg/m 表4-1 下台阶拉槽爆破主要爆破参数汇总表
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4.2 下台阶拉槽爆破施工设计
4.2.1 炮孔布置
下台阶拉槽爆破主炮孔采用水平布置，孔深为3.5m。最小抵抗线设计为1.1m，孔距为1.05m。
边墙周边孔沿距开挖边界0.05m的内侧布置，其钻孔角度与掌子面夹角约为2°，即向外侧倾斜，孔底落于开挖边界上；底部周边孔沿开挖底板布置，向下倾斜3°，其最小抵抗线在0.6~0.8m之间调整。下台阶拉槽爆破的炮孔布置如图4-1和图4-2所示。
图4-1 下台阶拉槽爆破炮孔立面布置图 单位：mm
图4-2 下台阶拉槽爆破炮孔平面布置图 单位：mm
4.2.2 装药结构与炮孔堵塞
（1）装药结构
选用的炸药规格与上台阶掘进爆破相同。主炮孔设计装药量为6卷、周边孔装药量为2卷Φ20mm，长度为300mm的150g药卷。
为改善爆破效果，主炮孔采用反向起爆方法引爆孔内炸药，即起爆药卷置于
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炮孔底部。
（2）炮孔堵塞
炮孔堵塞采用配比为1:3的粘土与细沙的混合物或粘性较好的粘土堵塞。堵塞所用的炮棍采用木质或竹质材料制作。
装药结构及炮孔堵塞如图4-3。
图4-3 装药结构及炮孔堵塞图 单位：mm
4.2.3 起爆网路设计
下台阶的起爆顺序为：由上排主炮孔至下排主炮孔逐排微差起爆，最后起爆周边爆孔，同排炮孔同时起爆。相邻排的微差时间最小间隔不小于50毫秒，最后一排爆孔与周边孔的微差时间不小于100毫秒。
主爆区采用同次起爆、孔内分段延迟的非电导爆管起爆网路。同排炮孔用同段雷管起爆，每孔内装1发毫秒非电导爆管雷管。所有炮孔的导爆管起爆雷管采用簇并联方式连接，网路的传爆雷管采用电雷管或导爆管雷管爆炸激发。
为达到各炮孔的排间微差时间要求，下台阶掘进开挖按图示序号①-②-③-顺序起爆，所用的雷管断别分别为1、3、5、7。最后1段雷管起爆周边孔的主传导爆索。
下台阶拉槽爆破起爆网络如图4-4所示。
图4-4 下台阶掘进爆破起爆网络图
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4.2.4 爆破材料统计
设计选用乳化炸药。炸药单耗按照0.54kg/m3计，隧道出口段下台阶拉槽爆破单循环的炸药耗量141.8×0.54=77.4kg。
单孔平均爆破主炮孔51个，每孔雷管1发，雷管耗量51 发。考虑到传爆雷管的用量，预计单循环雷管总用量60发。
一次掘进爆破循环的光爆孔数平均51个，每孔用导爆索4m，孔外需要15m进行串联。单循环导爆索用量：514+15=219m，取230m。
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第5章 隧道Ⅳ级围岩上台阶掘进爆破设计
（进尺2.7m）
5.1 上台阶掘进爆破参数设计
5.1.1 炮孔直径
上台阶掘进爆破的炮孔直径均设计为40mm。
5.1.2 单循环爆破进尺
综合考虑隧道的围岩条件以及支护结构的设计情况，根据工程类比，单循环实际进尺达到2.7 m。考虑到炮孔利用率，本设计按照2.9m的炮孔深度计算。
5.1.3 炸药单耗
根据隧道围岩的力学强度、开挖断面尺寸以及周边要求光面爆破的特点，并结合类似工程的经验，在采用2#岩石乳化炸药时，设计选取掘进爆破的炸药单耗
q0.8~1.0kg/m3。
5.1.4 单循环开挖爆破的炸药耗量
单循环开挖爆破的炸药耗量一般根据所爆破的岩石体积计算，即由下式给出：
Q=qsL （5－1）式中：Q— 每一循环炸药耗量，kg；
q—炸药单耗，kg/m3；
s—隧道掘进断面面积，m2；
，m； L—掌子面上炮孔的平均深度（孔底至掌子面的距离）
—炮孔利用率，一般在0.85～0.95之间，设计按照0.93计算。
将计算结果取整后，得到单循环爆破的炸药耗量为Q145～175kg。
- 23 -
5.1.5 单孔装药量计算方法
单孔装药量由下式计算：
Q0=αLG/h （5－2） 式中 Q0—单孔装药量，kg；
— 装药系数，按照爆破类型的不同，一般取0.45~0.75； L—掌子面上炮孔的长度，m； G—每个药卷质量，kg；
h—每个药卷长度，m。
一般地，在工程爆破中如采用φ32mm的乳化炸药卷，药卷质量一般为0.3kg/卷，每个药卷的长度按0.3m计算。将光面爆破孔的装药系数计算在内时，平均装药系数取为0.43~0.65，则平均单孔装药量Q=1.161～1.755kg。
5.1.6 炮孔堵塞长度
炮孔堵塞长度一般可根据炮孔直径和确定：
l堵20~30d （5－3） 式中：l堵— 炮孔堵塞长度，m；
d— 炮孔直径，m。
经计算，l堵0.8~1.2m。对于光面爆破孔的堵塞长度应不小于0.4m，其他炮孔的堵塞长度选取为1.1~1.3m。
5.1.7 掏槽孔爆破参数设计
（1） 掏槽孔和辅助掏槽孔倾角
由于掘进爆破的断面宽度达到16.91m，循环进尺达到2.7m。一般一级掏槽时，掏槽孔与掌子面的夹角一般为45º～60º。为减弱掏槽爆破的岩体夹制作用，降低爆破地震效应，设计选取内层掏槽孔夹角51°，辅助掏槽孔夹角65°，辅助掏槽孔1夹角80°。
（2）掏槽孔和辅助掏槽孔孔底间距
每对掏槽孔的孔底距一般为0.1～0.3m，硬岩取小值，软岩取大值。设计选取每对掏槽孔的孔底距0.3m，辅助掏槽孔孔底间距3.1m。
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（3）掏槽孔及辅助掏槽孔的孔深与排距
掏槽孔孔深一般比单循环设计进尺超深h0=0.2~0.4m，且软岩取小值、硬岩取大值。因此，这里设计选取掏槽孔超深h0=0.2m，则外层掏槽孔及辅助掏槽孔1的孔深分别为2.9m和2.9m，辅助掏槽孔2的孔深取2.7m。
为保证掏槽孔的爆破效果，每对掏槽孔之间的排距为b00.5m，辅助掏槽孔的排距为b00.5m。
（4）掏槽孔孔口距
掏槽孔孔口距根据以下公式计算：
a B=2(L+h0)ctgα+02式中：h0—掏槽孔的超深，m；
（5－4） —掏槽孔倾角，°；
a0—掏槽孔的孔底距，m。
计算后，得到掏槽孔的孔口距B25.0 m，辅助掏槽孔1的孔口距B3=6.8m。 （5）掏槽孔及辅助掏槽孔的装药量
掏槽孔的单孔装药量一般比平均单孔装药量增大20~40%，且与掏槽孔夹角有关，掏槽孔选取为2.4kg；辅助掏槽孔的单孔药量设计选取为2.1kg。
（6）掏槽孔堵塞长度
掏槽孔的堵塞长度设计为1.3m，辅助掏槽孔堵塞长度设计为1.1m。
5.1.8 掘进孔（底板孔）爆破参数设计
（1）掘进孔的排距（内外层掘进孔之间的距离）
为保证爆破效果，在炮孔深度为2.9m的条件下，掘进孔排距确定为b0=0.7m。 （2）同排掘进孔的孔距
根据经验，掘进孔的孔距一般取排距的1.0~1.2倍，设计为0.7～0.84 m。 （3）掘进孔的单孔装药量
掘进孔的单孔装药量按照0.55的装药系数选取，设计取为1.5 kg。
- 25 -
（4）掘进孔堵塞长度
掘进孔堵塞长度设计为1.2m。
5.1.9 周边孔光面爆破参数设计
（1）光爆孔的孔距
光面孔的间距与炮孔直径、岩性和节理裂隙发育程度等因素有关。孔距过大，难以爆出平整光面，孔距过小会增加钻孔费用，且易产生大块。通常光面孔的孔距可按炮孔直径选取：
a光10~18d （5－5）
式中：a光—光面炮孔的孔距，m；
d —光面炮孔的孔径，m。
由于爆区岩体的强度较低，且节理、裂隙发育，光面炮孔的孔距不宜过大，经计算且根据工程类比，取光面炮孔的孔距0.45~0.5m。
（2）光爆孔的最小抵抗线
通常，光爆孔最小抵抗线（最后一圈掘进孔与周边孔的距离）多为光面爆破孔孔距的1.2~1.8倍。岩石破碎、软弱时取小值。考虑到隧道围岩为强度较高的灰岩，设计选取光爆孔的最小抵抗线0.7 m。
（3）光爆孔的线装药密度
根据本隧道开挖岩体多为软岩的实际情况，结合经验，在采用乳化炸药时，选取光爆孔线装药密度0.15~0.25kg/m。
（4）光面爆破的单孔装药量
光面爆破的单孔装药量按照线装药密度计算，由下式给出：
Q光=q0l光 （5－6） 式中：Q光—光爆孔单孔装药量，kg；
q0—光爆孔线装药密度，kg/m； l光—光爆孔长度，m；
经计算，取光面爆破的单孔装药量Q光为0.44-0.73kg。 （5）光爆孔堵塞长度
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光爆孔的堵塞长度和质量直接关系到周边孔的爆破效果，一般堵塞长度应不小于0.4m。
上台阶掘进爆破主要参数列于表5-1。一次爆破的总装药量约为157.35kg，单循环爆破方量约187.6m3，单位炸药消耗量约0.83kg/m3。
表5-1 上台阶掘进爆破参数汇总表
孔 数/个 掏槽孔 10 辅助掏槽孔 10 辅助掏槽孔1 10 掘进孔 6 掘进孔1 15 掘进孔2 15 底板孔 15 光爆孔 合计 43 124 炮孔深度/m 2.9 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 炮孔长度/m 3.7 3.2 2.75 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 装药堵塞长度长度/m /m 2.4 1.3 2.1 1.1 1.65 1.1 1.5 1.2 1.5 1.2 1.5 1.2 1.5 1.2 ≮0.45 0.4 药卷规格 Φ32mm、300g/卷、长30cm Φ32mm、300g/卷、长31cm Φ32mm、300g/卷、长32cm Φ32mm、300g/卷、长33cm Φ32mm、300g/卷、长34cm Φ32mm、300g/卷、长35cm Φ32mm、300g/卷、长36cm 药卷个数/卷 8 7 5.5 5 5 5 5 单孔药量/kg 2.4 2.1 1.65 1.5 1.5 1.5 1.5 小计/kg 15 21 16.5 9 22.5 22.5 22.5 Φ32mm、300g/卷、长37cm 1.5 0.45 19.4 148 注：上台阶底板拐角处的两个周边孔按底板孔装药计算。
5.2 上台阶掘进爆破施工设计
5.2.1 炮孔布置
上台阶实际循环进尺2.7m。同时考虑到台架尺寸以及钻杆的顺利退出，上台阶的内外层掏槽孔往台架内侧移动80cm及40cm。掏槽孔及辅助掏槽孔采用矩形布置，共5对，掏槽孔及辅助掏槽孔孔深2.9m，辅助掏槽孔1孔深为2.7m。掏槽孔上下排距0.6m，掏槽孔的孔口距5m，与掌子面夹角为51°；辅助掏槽孔上下排距0.6m，共5对，每对辅助孔的孔口距为5.8m，与掌子面夹角为65°，辅助掏槽孔1上下排距0.7m，共5对，与掌子面夹角为80°。
上部掘进孔呈半圆弧形布置，孔深为2.9m，每圈掘进孔的孔距约1.2~1.4m，各排掘进孔的排距0.9~1.0m，考虑到台架的钻孔限制，掏槽孔上部的3个掘进孔需要下插钻进，以缩小爆破抵抗线。
周边光面爆破孔沿距开挖边界或边界内侧0.05m布置，其钻孔角度与掌子面夹角约为1~2°，即向外侧倾斜，孔底落在轮廓线外或轮廓线上。周边孔孔距
- 27 -
0.5m，光爆层厚度0.7m，均匀布置在轮廓线上。
上台阶掘进爆破的炮孔布置如图5-1和图5-2所示。施工作业时，掘进炮孔的位置允许在5~10cm范围内，其余的调整间距则不能大于5cm。
图5-1 上台阶掘进爆破炮孔布置立面布置图 单位：mm
图5-2 上台阶掘进爆破炮孔布置剖面图 单位：mm
5.2.2 装药结构与炮孔堵塞
（1） 装药结构
除周边孔外，设计选用Φ32mm、长度为300mm的药卷，单卷质量300g；周边孔设计选用Φ20mm、长度为200mm的药卷，单卷质量100g。掏槽孔设计装药量为8卷；辅助掏槽孔设计装药量为7卷；辅助掏槽孔1设计装药量为5.5卷；掘进孔设计药量均为5卷；光爆孔装药量为1.5卷Φ32mm、长度为300mm的药卷。
为改善爆破效果，所有炮孔均采用反向起爆方法引爆孔内炸药，即起爆药卷
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置于炮孔底部。
如果有使用导爆索的条件，周边孔以采用导爆索起爆为宜，这样能够保证所有周边孔同时起爆，获得更好的爆破效果。其装药结构如图5-3所示。
图5-3 周边光面爆破孔装药结构
如果不采用导爆索起爆光爆孔药卷，则自孔底起采用连续装药结构，1发非电导爆管雷管起爆，孔口段留0.4m 的空隙不装药，形成轴向不耦合。
（2） 炮孔堵塞
炮孔堵塞采用配比为1:3的粘土与细沙的混合物或粘性较好的粘土堵塞。堵塞所用的炮棍采用木质或竹质材料制作。
装药结构及炮孔堵塞示意如图5-4。
图5-4 装药结构及炮孔堵塞示意图 单位：mm
5.2.3 起爆网路设计
上台阶掘进爆破为同次分段起爆，起爆顺序为：由中间掏槽孔至外侧辅助掏槽孔、掘进孔、底板孔、周边孔逐排微差起爆。相邻排的微差时间最小间隔为50毫秒，最后一排掘进孔与光面爆破孔的微差时间不小于100毫秒。
主爆区采用同次起爆、孔内分段延迟的非电导爆管起爆网路。同排（同卷层）炮孔用同段雷管起爆，每孔内装1发毫秒雷管。所有炮孔的导爆管起爆雷管采用簇并联方式连接，网路的传爆雷管采用电雷管或导爆管雷管爆炸激发。
上台阶掘进按图示序号①-②-③-④-⑤-⑥-⑦-⑧-⑨顺序起爆，所用的雷管段
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别分别为1、3、5、6、7、8、9、10、11。为考虑到现场实际情况以及缺少相关雷管段别，底板孔与最后一圈掘进孔同时起爆。最后一段雷管起爆光面爆破孔的主传导爆索。
光面爆破孔采用导爆索起爆，即药卷绑扎在导爆索上，各孔的起爆导爆索簇并联后用导爆管雷管起爆。
上台阶掘进爆破起爆网络示意如图5-5。
图5-5 上台阶掘进爆破起爆网络示意图
5.2.4 爆破材料统计
设计选用乳化炸药。炸药单耗按照0.83kg/m3计，隧道上台阶爆破的炸药总耗量187.6m3×0.83=157.35kg。
一次掘进爆破循环的雷管用量约100发。
一次掘进爆破循环的光爆孔数平均43个，每孔用导爆索3.2m，孔外需要25m进行串联。单循环导爆索用量： 433.2+25=162.6m，取170m。
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第6章 下台阶拉槽爆破设计（进尺2.7m）
6.1 下台阶拉槽爆破参数设计
6.1.1 炮孔直径
下台阶掘进爆破的炮孔均设计为40mm。
6.1.2 单循环爆破进尺
综合考虑隧道的围岩情况以及支护结构的设计要求。根据工程类比，单循环设计进尺可取为2.7m。
6.1.3 主炮孔爆破参数设计
（1） 主炮孔的最小抵抗线
设计选取主炮孔的最小抵抗线Wd 1.10m。 （2）主炮孔孔距及排距
设计孔距为a1.0~1.15m，排距为1.1m。 （3）主炮孔堵塞长度
主炮孔堵塞长度设计为1.5m。
6.1.4 周边孔爆破参数设计
周边孔光面爆破参数与上台阶掘进爆破基本相同，炮孔间距为0.5m，考虑到下台阶的高度及布孔设置，光爆层厚度取0.7m。
下台阶拉槽爆破的主要爆破参数见表6-1。
表6-1 下台阶拉槽爆破主要爆破参数汇总表
主爆破孔1 主爆破孔2 主爆破孔3 光爆孔 合计 孔数/个 13 13 13 12 51 炮孔深度/m 2.7 2.7 2.7 2.7 炮孔长度/m 2.7 2.7 2.7 2.7 装药堵塞长度长度/m /m 1.2 1.5 1.2 1.5 1.2 1.5 0.45 0.4 药卷规格 Φ32mm、300g/卷、长30cm Φ32mm、300g/卷、长31cm Φ32mm、300g/卷、长32cm Φ32mm、300g/卷、长33cm 药卷个数/卷 4 4 4 1.5 单孔药量/kg 1.2 1.2 1.2 0.4 小计/kg 15.6 15.6 15.6 4.8 51.6
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6.2 下台阶拉槽爆破施工设计
6.2.1 炮孔布置
下台阶拉槽爆破主炮孔采用水平布置，孔深为2.7m。最小抵抗线设计为1.1m，孔距为1.05m。
边墙周边孔沿距开挖边界0.05m的内侧布置，其钻孔角度与掌子面夹角约为2°，即向外侧倾斜，孔底落于开挖边界上；底部周边孔沿开挖底板布置，向下倾斜3°，其最小抵抗线在0.6~0.8m之间调整。下台阶拉槽爆破的炮孔布置如图6-1和图6-2所示。
图6-1 下台阶拉槽爆破炮孔立面布置图 单位：mm
图6-2 下台阶拉槽爆破炮孔平面布置图 单位：mm
6.2.2 装药结构与炮孔堵塞
（1）装药结构
选用的炸药规格与上台阶掘进爆破相同。主炮孔设计装药量为4卷、周边孔装药量为1.5卷Φ20mm，长度为300mm的150g药卷。
为改善爆破效果，主炮孔采用反向起爆方法引爆孔内炸药，即起爆药卷置于炮孔底部。
（2）炮孔堵塞
炮孔堵塞采用配比为1:3的粘土与细沙的混合物或粘性较好的粘土堵塞。堵
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塞所用的炮棍采用木质或竹质材料制作。
装药结构及炮孔堵塞如图6-3。
图6-3 装药结构及炮孔堵塞图 单位：mm
6.2.3 起爆网路设计
下台阶的起爆顺序为：由上排主炮孔至下排主炮孔逐排微差起爆，最后起爆周边爆孔，同排炮孔同时起爆。相邻排的微差时间最小间隔不小于50毫秒，最后一排爆孔与周边孔的微差时间不小于100毫秒。
主爆区采用同次起爆、孔内分段延迟的非电导爆管起爆网路。同排炮孔用同段雷管起爆，每孔内装1发毫秒非电导爆管雷管。所有炮孔的导爆管起爆雷管采用簇并联方式连接，网路的传爆雷管采用电雷管或导爆管雷管爆炸激发。
为达到各炮孔的排间微差时间要求，下台阶掘进开挖按图示序号①-②-③-④顺序起爆，所用的雷管断别分别为1、3、5、7。最后1段雷管起爆周边孔的主传导爆索。
下台阶拉槽爆破起爆网络如图6-4所示。
图6-4 下台阶掘进爆破起爆网络图
6.2.4 爆破材料统计
设计选用乳化炸药。炸药单耗按照0.47kg/m3计，隧道出口段下台阶拉槽爆破单循环的炸药耗量109.4×0.47=51.6kg。
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单孔平均爆破主炮孔23个，每孔雷管1发，雷管耗量23 发。考虑到传爆雷管的用量，预计单循环雷管总用量30发。
一次掘进爆破循环的光爆孔数平均47个，每孔用导爆索3.7m，孔外需要25m进行串联。单循环导爆索用量：473.7+25=198.9m，取200m。
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第7章 爆破施工组织设计
7.1 爆破施工组织
隧道掘进爆破采用手持式风动凿岩机（对于软岩也可采用电钻）钻孔，钻头直径为38mm。凿岩机采用电动空压机或柴油空压机供给动力。
考虑到上、下台阶平行作业，所需的主要机具、设备及人员数量列于表5-1中。
表5-1 主要施工机具、设备及人员配置
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 项目名称 数 量 16台 3台 10根 20根 300m 2台 2个 3个 25人 6人 2人 凿岩机 20m3空压机 2.5m钻杆 2.0m钻杆 风管水管 （通风用）大功率风机 起爆器 风包 钻孔工 爆破员 安全员
按照上述人员、设备配置，每天上、下台阶各完成1.5个爆破作业循环，开挖进尺约2.3m，出口段186m预计工期90个工作日。
7.2 爆破施工工艺要求及其流程
爆破施工须达到如下要求：
（1）钻孔、验孔、装药、堵塞、连线、防护等工序必须严格按照《爆破安全规程》的有关规定进行施工作业。
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（2）钻孔孔位、深度、倾角要符合设计要求。
（3）装药前应对所使用的爆破器材进行检查和抽样检查。
（4）装药时要确保起爆药卷、装药结构正确，装药量要严格按照爆破设计执行，禁止随意更改。
（5）炮孔堵塞要保证堵塞长度和质量，并注意保护非电导爆管不被损坏、对折。
（6）连接爆破网路时，应保证连接方向正确，雷管的聚能穴方向应与导爆索的传播方向一致，而与导爆管的传爆方向相反。并用绝缘胶布包裹牢靠，绑扎段长度不小于10cm。
（7）爆破网路连接完后，应派专人检查，防止错接、漏接。检查没有任何问题后，方能进入下一个作业程序。
爆破施工工艺流程如图7-1所示。
清理浮渣、安装机械 布置炮孔（确定炮孔数目、各炮孔位置、深度、药量） 钻孔 检查炮孔 装药 堵塞 连接爆破网路 起爆 通风及安全检查 清理爆渣 图7-1 爆破施工工艺流程序图
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7.3 爆破作业安全技术措施
（1）充分贯彻“安全第一，预防为主”的原则。在这原则基础上还要贯彻“三不”原则，即“不伤害自己、不伤害他人、不被他人伤害”。施工作业人员要贯彻“积极预防、从严管理、服务生产、保证安全”的方针。
（2）建立健全严格的爆破现场施工组织与管理体制。项目部须成立安全生产管理小组，由专人负责爆破安全生产管理、生产人员的安全教育和培训、以及事故的预防和处理等领导工作，制定爆破安全应急预案。
（3）爆破作业人员必须持证上岗，严格按照设计要求和《爆破安全规程》及相关的规程、法规实施爆破作业。
（4）应根据现场实际情况和爆破要求拉尺布孔，不得随意增减炮孔。必须保证炮孔的堵塞长度和堵塞质量。
（5）明确划定爆破施工作业及施爆时的安全警戒范围，洞外两侧50m、洞前方150 m范围内为警戒区（爆区掌子面距洞口30m以上时，侧面20m、正面100m为警戒范围，并需要采取洞口覆盖防护）。在作业区周围设立安全指示牌，张贴安全告示，使全体施工人员和附近居民事先知道警戒范围、警戒标志、声响信号的意义，以及发出方法。
（6）实施爆破时，隧道内所有人员必须撤离到洞外。同时，必须对警戒区内的人员进行疏散、撤离，做到起爆信号鲜明。警戒信号采用哨音、信号旗和警示牌。
视觉信号：在警戒线插警示牌、红旗。 听觉信号：
第一次信号——预告信号。所有无关人员撤出爆破区，派警戒人员。 第二次信号——起爆信号。确认人员、设备安全后，准许起爆。 第三次信号——解除信号。经检查，确认安全后，解除警戒。 （7）在加工起爆药包及装药、连接爆破网路过程中严禁烟火。 （8）爆破后应通风30分钟以上。
（9）爆破后由安全员或爆破员及时检查爆区的各类安全状况，在确认无安全隐患时，方能进行下一工序的作业。若发现盲炮，应及时上报，并设立警戒区，严禁无关人员进入。处理盲炮必须严格按照《爆破安全规程》的有关规定进行。
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（10）严格爆破器材的管理与使用，制定爆破器材的专人领用与退库制度，严禁爆破器材丢失或挪作他用。
（11）每爆破开挖完成一个开挖循环，隧道应根据设计要求及时进行支护。
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第8章 控制爆破实施原则与爆破振动监测
8.1 控制爆破施工原则
针对吴家边隧道掘进过程中需要保护的建（构）筑物，在施工过程中应遵循以下原则。
1、在洞门仰坡危石清理爆破时，应先选取典型的危石进行4~5个炮孔的试爆，并按照设计的防护方案完成相应的覆盖防护和遮挡防护。根据试爆情况调整爆破参数，完善飞石防护方案。
2、洞门仰坡危石清理的一次爆破规模不宜过大，防止不同危石爆破的产生个别飞石破坏邻近的爆破网路。但对于单个体积较大的危石，应一次彻底清理完成，以防形成新的危石给下次作业带来安全风险和安全隐患。
3、隧道出口洞身段的弱振动控制爆破同样须进行试爆，并且以上台阶掏槽区域为试爆点，同时进行天然气石油管道处的振动监测，了解掏槽爆破效果和振动强度及地震波特性参数，验证爆破飞石防护的有效性和安全性。
4、根据隧道上台阶弱振动掘进控制爆破的试验情况及其振动特点，进行爆破方案完善和参数优化与调整，必须将爆破振动控制在安全允许的范围内。
5、应专门制定有针对性的隧道开挖爆破应急预案，包括组织机构和联络方式，责任到人。此外，还需保障应急排险所需的各种设备、材料。
需要强调说明的是，本设计只适合于无瓦斯的隧道开挖弱振动控制爆破，对于瓦斯浓度检测不位零的隧道或隧道区段，不得使用非电导爆管雷管、普通导爆管和地下许用乳化炸药进行作业，必须严格按照《爆破安全规程》的相关规定和有关行业规定、规范和安全要求进行开挖爆破作业，爆破材料必须使用煤矿许用安全电雷管、安全导爆索，且只能进行孔内毫秒延迟起爆（一次爆破的延迟时间不得大于130ms。）。
8.2 爆破振动监测要求
针对吴家边隧道工程施工的具体要求，应对先行洞的衬砌结构、隧道围岩、周边需保护的建筑物等进行爆破振动实时监测，以了解各部分的振动情况。一方面是了解爆破振动对产生的影响及其影响程度如何，以保证安全；二是为调整爆
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破规模或改变起爆形式提供依据。
隧道爆破开挖振动监测要求：
1、委托具有爆破振动监测资质的单位进行专项监测，监测技术人员应有丰富的工程爆破理论与实践经验和监测技能。
2、需针对周边环境针对性地制定可靠的爆破地震监测方案，合理确定振动监测点位置和数量。
3、爆破的振动监测结果应包括爆破方案、里程、爆破参数表、被保护地的爆破地震实测波形图、爆破振动参数表和分析评估结论。
4、每次爆破振动监测结果应及时呈报施工单位和相关部门，为爆破参数优化调整提供可靠依据。
5、隧道开挖爆破施工前，应对被保护对象进行全面、详细的调查，更应做好调查取证工作。
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