水电站工程爆破施工方案

施工技术方案申报表

（山西水工01标 [2010]技案002号）

合同名称：山西省河曲引黄灌溉工程01标 合同编号：HQYH—JS-2009-01 致：山西省水利水电工程监理公司河曲引黄灌溉工程监理部 我方已根据施工现场实际情况完成了 隧洞开挖爆破方案 的编制，并经我方技术负责人审查批准，现上报贵方，请审批。 附：1、隧洞开挖爆破方案 承包人：山西省水利建筑工程局 河曲引黄工程项目部 项目经理： 日 期： 年 月 日 监理机构将另行签发审批意见。 监理机构：山西省水利水电工程监理公司 河曲引黄灌溉工程监理部 签收人： 日 期： 年 月 日 说明：本表一式 4 份，由承包人填写，监理机构审核后，随同审批意见承包人、监理机构、

设计代表各1份。

山西省河曲引黄灌溉工程

隧洞开挖爆破方案

合同编号：HQYH-JS-2009-01

批准： 审核： 编制：

山西省水利建筑工程局

河曲引黄工程项目部

二0一0年三月二日

隧洞开挖爆破方案

在前期准备工作完成后，便进行隧洞的进出口石方明挖和主洞石方洞挖。 进出口石方明挖分为强风化岩开挖和一般岩石开挖。强风化岩开挖方法同一般土方开挖，拟采用1m3反铲挖机自上而下、分层依次开挖的方法进行开挖；一般岩石开挖采用爆破法进行，为了保证周边岩面的平整，将采取浅眼微差控制爆破、预裂爆破、保护层一次性开挖相互结合方法，采用自上而下、分层依次开挖的方法进行开挖。

主洞开挖主要分为Ⅱ、Ⅲ、 Ⅳ、Ⅴ类围岩，采用手风钻钻孔，全断面一次性开挖，周边采用光面爆破，每次钻孔深度根据围岩类别不同及实际情况确定进尺。

一、进出口石方明挖

根据各洞石方明挖的高度和具体施工特点分别采用不同的开挖方法。 根据各洞的石方开挖特点，拟采用钻爆法进行开挖。针对本工程小断面的沟槽爆破，创造临空面、选择合理的爆破参数尤为重要。这样既能消除炮根又不会破坏边坡。由招标图可知，各部位石方开挖量较小、开挖深度不等，且成型断面较小。所以选择手风钻钻孔。其优点为：①孔径较小，可精确控制装药量。以防大孔径炮孔装药过于集中，导致局部超挖严重。②机具轻，人工搬运方便，便于手工快速作业，能加快施工进度。③资源耗费少，一个工作面配置一台20m3/min或12m3/min电动空压机就能同时满足各洞明挖的一切供风。

临空面的选择是影响爆破效果的关键。在各部位进口部位作为第一段进行开钻爆破，利用山体边坡作为临空面，然后从上至下分段依次进行开挖。从第一段开始，沿洞脸连接段向隧洞方向进行，每个成型断面即为下一段的临空面。为保证开挖尺寸及边坡稳定以及开挖质量，浅孔和保护层开挖爆破时的周边孔采用光面爆破。

根据招标文件要求，保护层开挖厚度为2m，对于基岩厚的部位可分层进行，每层开挖深度在3m以内，待上部钻爆完毕后，再进行保护层的一次性开挖。基岩薄的部位可直接采用浅孔保护层一次性开挖。直接钻孔到基岩设计开挖线，爆破装药底部加20cm的柔性垫层材料，进行微差控制爆破，最终保证保留岩体

的完整和稳定。

1、爆破参数选定

参照我局以往水利工程石方开挖选定爆破参数。考虑到开挖边坡要进行光面爆破，其炮孔内装药量及装药结构与主炮孔有所不同，所以爆破参数也将分为主炮孔和光爆孔两种进行设计。

（1）主炮孔爆破参数

1）孔径d的确定：由于所采用的钻孔机械为手持式风钻，一般钻头的直径为42mm，取d=42mm

2）孔距a、排距b的选定：根据现有实践经验确定孔距和排距，一般孔深在1.5m以下取：a=1.0m、b=0.8m；孔深在1.5m以上取：a=2.0m、b=1.0m。保护层一次性开挖取：a=1.0m、b=0.8m，通过现场试验确定实际爆破参数。

3）单位耗药量q：根据地质情况及以往施工经验取：q=0.35～0.40kg/m3。并取偏大值q=0.4kg/m3和每米装药量1.0kg进行验算，从而确定单孔药量及最终封孔长度。验算结果见表1。

表1 石方明挖爆破参数表

梯段 高度 1 1.5 2.0 3.0 孔距 排距 单耗 倾角 抵抗线 装药量 长度 3（m） （m） (kg/m) (m) （m） （mm） （°） （m） （kg） （m） 深度 1 1.5 2.0 3.0 孔径 42 42 42 42 90 90 90 90 0.8 0.8 1.0 1.0 1.0 1.0 2.0 2.0 0.8 0.8 1.0 1.0 0.32 0.48 1.6 2.4 0.4 0.68 0.52 0.40 0.60 ＜20 炮眼 钻孔 钻孔 底 盘 单 孔 堵塞 最大单响药量 (kg) 说明 采用φ32mm2#岩石铵锑炸药连续装药，梅花形布孔，非电导爆管毫秒微差爆破。 4）孔深H：根据施工经验，结合开挖分层情况，最大孔深控制在3m以下。 5）单孔装药量Q：计算公式如下： Q=abqH（kg）

通过表1验算工作，不难看出，所选各项参数都在设计范围之内，并且都比较精确。尤其在2.0m以下的保护层开挖中，也可运用。堵塞长度即孔深去掉下部柔性垫层的20cm和装药长度，所剩长度满足封孔要求。

（2）周边光面爆破参数的选择 1）光爆孔抵抗线Wmin的确定： Wmin=（10～20）d=0.8m。 2）孔距a的确定：

周边光爆孔的孔距a=（0.6～0.8）Wmin=0.6m。

3）周边孔线装药密度Q线的确定：

Q线=qa Wmin（其中q=0.15～0.25kg/m3，软岩取小值，硬岩取大值）。 =0.10kg/m。

4）炮孔底部柔性垫层厚度h的确定：

根据以往的爆破经验，对于保护层开挖时，孔深在2.5～5.0m以内的垫层厚度h=30～40cm，本标段取30cm。

2、爆破施工工艺

爆破效果的好坏与起爆前各施工环节的工艺密不可分，只有充足的施工准备和合理的工艺，才能进行联网起爆。

（1）施工准备

在开挖前，需重新测量放线，并布置风、水、电、路，作好石方开挖的准备工作。供风管路主要为钻孔机械手风钻使用。施工用水为后期混凝土浇筑所用，施工用电为临时照明和后期混凝土所用。

施工供风：石方开挖的造孔机具所需动力主要依靠风力来保证。按照整体施工进度安排，在各部位布置一台20m3/min或12m3/min电动空压机。

施工道路：石方开挖的出渣道路采用新修的临时施工道路。

弃渣场：本工程开挖出的渣料，由自卸汽车运往开挖部位最近的业主指定的弃渣场。

（2）钻孔

施工准备工作完毕后，按照确定爆破的参数绘制开挖布孔图并进行测量放样，依图进行现场布孔、钻孔工作。

（3）装药、堵塞与爆破

①.装药结构：根据工程经验，光爆孔采取不偶合间隔装药，孔内装导爆索起爆，以保护保留岩体不受破坏，其具体装药结构见图1。保护层开挖时的主炮孔采取连续装药结构，并在底部设20cm的柔性垫层。保护层上部的开挖主炮孔同样采取连续装药结构，孔内导爆管雷管起爆。 导爆索 封堵物 炸药

图1 周边光爆孔不偶合间隔装药结构示意图

②装药与堵塞：装药时，先将孔内的粉渣及积水用小于孔径的吹风管吹冲干净，按照设计装药量和堵塞长度进行装药、封堵。对于间隔装药要提前探孔，确定孔深后用木棍将导爆索伸入孔底，然后按设计分段装药。药包间隔处用土充填。

（4）联网.爆破

起爆网络是最终决定爆破成败的关键。采用火雷管引爆，孔内采用高段位的导爆管雷管，孔外低段位雷管接力，主炮孔先起爆，光爆孔后爆。整体形成导爆管接力起爆网络。最大单响控制在20kg以内。

（5）石渣挖运

采用装载机装，10t自卸汽车运至业主指定的弃渣场。 3、安全距离控制 1）飞石安全距离

目前，常用下述公式计算飞石安全距离： R=20Kn2W

式中：K—安全系数，通常取（1.0～1.5）。根据上式计算飞石安全距离见表2。

表2 个别飞石距离估算表 经验公式：RF=20n2WKF 参数 n W KF 含 义 计算药包作用指数 最大一个药包最小抵抗线 安全系数 取 值 按加强抛掷爆破计，n=1.5 根据爆破设计，w取2.2 对于山谷地形，KF取2.0 计算结果 RF=225m，根据爆破安全规程，取400m 2）空气冲击波与噪声的安全距离

空气冲击波作用下的安全距离主要与爆炸药量有关，一般可用下式计算： R=KQ1/2

式中；R—安全距离；

K—安全距离系数； Q—单响药量。

根据以上计算并结合爆破安全规程，本工程中爆破安全距离按400控制。 4、安全措施

鉴于本工程爆破部位比较分散，所以对施工作业要进行统一领导和管理，并制定严格的管理作业制度，遵照国家“爆破安全规程”有关法律和法规。火工材料配有网络跟踪卡。专人领用，专人负责，剩余材料必须及时返库，不得私自存放。

制订统一爆破时间，每次都确定警戒范围，放警戒信号。 5、进出口开挖资源配置 （1）机械选型

石方开挖造孔机械为手风钻。

挖装机械选用为1m3反铲挖机，配10t自卸汽车。 （2）设备配置

所需设备需根据施工最高强度配置，具体配置详见表3 表3 石方明挖施工设备配置表 序号 1 2 3 4 5 机械名称 电动空压机 电动空压机 手风钻 挖掘机 自卸汽车 （3）劳力组织

所需劳力根据机械的定额定员配置，具体配置见表4。

表4 劳力配置表 序号 1 2 3 4 5 6 规格型号 20m3/min 12m3/min YT-28 1m3 10t 单位 台 台 台 台 台 数量 2 7 36 9 18 备 注 班组名称 钻爆人员 空压机操作 挖装人员 辅助人员 管理人员 小 计 人数 70 9 30 28 33 170 工 作 内 容 钻孔、装药、放炮、警戒 供风及维修，（包括流动内燃空压机操作） 挖石方，运输石方至场地 电工11人，炸药库3人，工地看守4人，机修10人 钻爆队长4人，安全员11人、技术员4人，材料员4 二、主洞石方洞挖

引水隧洞开挖纵坡为1/2000，洞身开挖断面面积较小，围岩类别为Ⅱ、Ⅲ、

Ⅳ和Ⅴ类，为小型断面。1#、2#、3#隧洞开挖断面积（Ⅱ、Ⅲ）、Ⅳ和Ⅴ类分别为9.9m2、12.4m2和12.9m2；4#隧洞开挖断面积Ⅲ、（Ⅳ、Ⅴ）类分别为6.08m2和8.18m2；5#隧洞开挖断面积Ⅲ、（Ⅳ、Ⅴ）类分别为4.m2和6.37m2；1#隧洞段支洞开挖断面积（Ⅳ、Ⅴ类）为6.74m2；5#隧洞段斜井开挖断面积（Ⅲ类）为4.9m2；隧洞开挖采用YT-28型手风钻钻孔，全断面一次性开挖，周边采用光面爆破，每次钻孔深度根据围岩类别不同，随时调整深度。对于隧洞段，出渣采用扒渣机装1t农用三轮车运输至洞外，再用ZL30装载机装5t自卸汽车运往业主指定的弃渣场。

1、石方洞挖工艺流程详见图2

进入工作面安全检查 测量放线 炮孔定位 气腿式手风钻钻钻孔 风水电准备 吹孔、装药、封堵、联网 人员、设备撤离 起爆 通风排烟 危石处理 洞顶应急处理 出渣 隧洞喷锚一次支护 下一个循环 图2 石方洞挖施工程序图

（1）测量放样

本工程的测量放样由项目部下设的测量队负责进行，首先根据洞口平面布置图以及业主提供的测量网点、以插网的形式加密，设立施工控制网点，作为

MS2MS2MS4MS6施工放样的依据。测量放线采用常用的水准仪和全站仪进行。所采用的测量仪MS7器自身的精度要符合水利水电工程测量用仪器的精度要求。施工测量放样采用

MS5MS4

MS5MS6MS7全站仪，采用前方交会法，然后根据设计提供的洞轴线控制点坐标，定出洞轴线中心桩和开挖边坡范围线、高程等，作为施工控制依据，并将测量成果报监理工程师，批准后方可开始开挖施工。

洞内控制测量按施工测量规范要求进行，首先利用洞口布置的控制点采用施工导线法将洞中心线引至洞内，根据施工的需要，在洞内底板部位的适当位置作相对固定的轴线中心控制桩点。轴线控制桩点要制作牢固，其精度要符合要求，在施工过程中，要注意对桩号的保护，洞子开挖进尺达到一定长度后，继续向前作轴线中心控制点，直到控制点能控制整条支洞的开挖为止。洞底开挖高程同样用导线法从洞口向洞内测引，并在洞内相对固定的地方作高程控制点，以便在开挖过程中能及时控制开挖掌子面的高程。测量放线应每循环进行一次测量放线。

（2）钻孔孔位布置

根据前面的爆破参数对洞身各类围岩石方洞挖的炮孔孔位进行布置，其炮孔布置图详见图3、4、5。

63

3003606060Ⅱ、Ⅲ类围岩 Ⅳ、Ⅴ类围岩

图3 1#、2#、3#隧洞炮孔孔位布置图（单位：cm）

1~3#隧洞69

6027256278

7458

6958

25069637059296Ⅲ类围岩 Ⅳ、Ⅴ类围岩 图4 4#隧洞炮孔孔位布置图（单位：cm）

266634#隧洞696567 55220Ⅳ、Ⅴ类围岩 Ⅲ类围岩 图5 5#隧洞炮孔孔位布置图（单位：cm）

（3）钻孔

5#隧洞本工程石方洞挖全部采用带气腿的YT-28型手风钻进行钻孔，钻孔时分上、下两部分同时进行，钻下半部分炮孔时，将手风钻气腿支在洞底直接进行钻孔，钻上半部分炮孔时，先在隧洞腰线位置搭设脚手架，脚手架上铺活动木板或架板形成工作平台，而后将手风钻支在工作平台上进行钻孔。

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在钻孔前，首先要根据钻孔深度和设计纵坡支放好手风钻。在钻孔过程中要随时检查钻孔角度，如发现偏差要及时调整，使各部位钻孔的孔位偏差控制在招标文件技术条款和规范所规定的允许偏差范围内，以提高钻孔质量。

（4）清孔、装药、封堵

钻孔完毕后，要及时对每个炮孔进行清孔，清孔采用风管进行吹清。清孔完毕后根据各孔的装药量用人工装药。在对掏槽孔和辅助孔（崩落孔）装药时，先将一个药卷放进炮孔口，接着顺序装入两到三个药卷，最后用木制炮棍轻轻将药卷推至炮孔深处。周边孔采用间隔不偶合装药结构（见图6-7），装药时，每个药卷之间按设计留有一定的间隔，一般在周边孔孔口只装半个药卷。装药后，用事先拌制好的炮泥或者其它封堵材料对每个炮孔进行封堵，孔口封堵要密实。孔内炸药一般采用2号岩石炸药，在有渗水出现时，采用防水乳胶炸药。

封堵段 炸药 导爆索 图6 周边光爆孔装药结构图

（5）炮孔联网

本工程石方洞挖周边孔采用导爆索进行联网，掏槽孔及崩落孔（辅助孔）采用塑料导爆管联网，最后用火雷管引爆。从内到外分6～7段先后逐渐起爆。其起爆顺序为先起爆掏槽炮孔，接着起爆崩落孔，然后是侧顶光爆孔，最后是底板孔。洞身石方洞挖起爆网络图详见图7、8、9。

MS3MS3MS2MS2MS4MS5MS4MS5MS6MS6MS7MS7Ⅱ、Ⅲ类围岩 Ⅳ、Ⅴ类围岩

图7 1#、2#、3#隧洞石方洞挖起爆网络图

（6）点火起爆

爆破指挥人员要确认洞内的安全警戒工作完成，并发布放炮信号后，方可发出起爆命令；警戒人员应按规定警戒点进行警戒，在未确认撤除警戒前不得擅离职守；要有专人核对装药起爆炮孔数。起爆后，确认炮孔全部起爆，经检查后方可发出解除警戒信号，撤离警戒人员。如发现盲炮要及时处理。

MS4MS3MS3MS2MS2

MS5MS5MS6MS4MS6Ⅲ类围岩 Ⅳ、Ⅴ类围岩

图8 4#隧洞石方洞挖起爆网络图

MS5MS4MS34#隧洞MS3MS2MS2MS5MS5MS4MS4

MS6MS6MS6Ⅲ类围岩 Ⅳ、Ⅴ类围岩

5#隧洞图9 5#隧洞石方洞挖起爆网络图

（7）通风与安全检查

起爆完成后，施工人员要及时进行洞内通风，排出洞内因爆破而形成的爆

破气体，通风后，施工人员要对开挖面进行安全检查，认真清撬所有开挖面上的危石、碎块，以确保进入洞内的人员和设备的安全，为进行下一个工作循环创造安全的工作面。洞内通风、供水、供电及通风布置详见图10。

（8）出渣

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本工程出渣1#、2#、3#、4#、5#隧洞采用扒渣机装渣，1t农用自卸车运输至洞外，再用ZL30装载机装5t自卸汽车运往业主指定的弃渣场。随着隧洞的开挖掘进，为方便洞内出渣，加快出渣进度，1#、2#、3#隧洞在洞内每隔150m~200m打一个避车洞，单个避车洞长10m，扩挖宽度6m；4#、5#隧洞在洞内每隔500m打一个避车洞。单个避车洞长10m，扩挖宽度4.8m。施工后期避车洞采用50cm厚的浆砌石封堵，内部回填石渣。

φ50供水管φ75供风管出渣车照明线路动力电缆φ60cm软风管压入式风管图10 洞内通风、供水及供电布置图（单位：cm）

（9）地下照明、通风及排水 1）地下照明

在隧洞开挖施工期间，应按招标文件有关技术条款的规定全面提供洞内工作面的照明设施。本工程洞内按每10m安一盏100w白炽灯泡提供照明。

2）洞内通风与防尘

隧洞开挖作业应按照有关规定设置有效的通风、除尘设施，以保证施工人员的安全、正常施工。本工程隧洞单向最大开挖长度长，拟采用轴流风机进行压入式通风。

①洞内通风量计算 爆破散烟所需风量

V(21.4/t)QSL式中：t－通风时间；min

Q－一次开挖循环炸药量；kg S－开挖断面积；m２

L－隧洞长度；m 施工人员所需风量 Vp＝vpmK

式中：Vp－施工人员所需风量；m3/min

vp－洞井内每人所需新鲜空气量，一般按3m３/min计； m－洞井内同时工作的最多人数； K－风量备用系数采用1.10～1.15。

根据以上计算公式可知，隧洞长度的不同，所需风量也不同。各条隧洞拟定风机最大供风量采用其隧洞最大长度，通风时间按1小时进行选定。工作面通风量及风机配备见表6-6

表5 工作面通风量及风机配备表 隧洞 1#隧洞 2#隧洞 3#隧洞 4#隧洞 5#隧洞 长度 760 190 755 580 1340 施工人员 所需风量 39m3/min 39m3/min 39m3/min 39m3/min 39m3/min 压入式通风量（m3/min） 245m3/min 123m3/min 245m3/min 133m3/min 158m3/min 通风机配置 2台JBT61-2型轴流式通风机 2台JBT51-2型轴流式通风机 2台JBT61-2型轴流式通风机 2台JBT51-2型轴流式通风机 4台JBT51-2型轴流式通风机 ②通风方法

本标段隧洞单向洞挖长度大，为取得良好的通风排烟效果，拟采用轴流风机进行压入式通风。根据配置情况，轴流通风机安设在隧洞顶部，风管采用直径为600mm的软风管，风管每节长度为20m，通风管每隔10m采用8号铅丝固定在洞顶。

3）洞内排水

本工程局部地下水位低于洞底高程，故在开挖过程中如遇有地下水渗出时，可在出水汇集点临时设潜水泵进行抽排，将水排出洞外。

（10）石方洞挖循环作业时间计算

本工程石方洞挖为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩，循环进尺为2.0m、1.7m、1.5m和1.3m，工作面平均钻孔深度为2.3、2.0、1.8、1.6m，其石方开挖循环作业时间计算如下：

1）施工准备与测量放线：施工测量人员进场，安设测量仪器，根据控制

点，标出开挖掌子面开孔边线及炮孔位置，以及钻孔人员搭设脚手架，共需时间约30分钟；

2）钻孔作业：用4台YT‐28型手风钻进行钻孔，按20m/h的钻孔速度计算；

3）清孔、装药、封堵、爆破：用风管对每个孔进行清孔，按爆破设计对每个炮孔进行填装炸药和雷管，最后封孔，孔外联网、火雷管引爆、共需时间40分钟；

4）通风、排烟、危石处理：爆破完成后，用轴流式风机进行通风、排烟，工作人员对掌子面上的危石、碎石块进行处理，共需60分钟；

5）出渣：由于每次出渣时间长短不等，平均按需要120分钟；

6）辅助时间：工作面清理，以及其它辅助设施的撤离和恢复约需30分钟； 根据以上计算方法，考虑喷锚支护、各类围岩的分部情况等其它因素的影响，各类围岩均按每天2个循环计算，每月按25天考虑，1#、2#、3#隧洞Ⅱ、Ⅲ类围岩每月进尺为110m，Ⅳ类围岩每月进尺为95m，Ⅴ类围岩每月进尺为75m；4#隧洞Ⅲ类围岩每月进尺为85m，Ⅳ、Ⅴ类围岩每月进尺为75；5#隧洞Ⅲ类围岩每月进尺为75m，Ⅳ类围岩每月进尺为75m。

（11）地下洞室开挖质量检查和验收 1）地下洞室开挖前的质量检查和验收

地下洞室开挖前，应会同监理进行地下洞室测量放样成果的检查，并对地下洞室洞口边坡的安全清理质量进行检查和验收。

2）地下洞室开挖工程中的质量检查与验收

①地下洞室开挖过程中，应会同监理定期检测隧洞中心线的定线误差。 ②地下洞室开挖完毕后，应对其顶壁开挖面的安全清理质量进行严格检查以确保施工安全。

③地下洞室开挖完毕后，应会同监理按施工图纸和招标文件技术条款的规定，对地下洞室开挖断面的规格和开挖质量进行检查、校测和验收。

3）地下洞室的完工验收

地下洞室开挖工程全部或部分完工后，应按招标文件有关技术条款的规定，报请监理工程师对地下洞室开挖按隐蔽工程的验收要求进行完工验收，并按规定向监理提交完工资料。