钻爆法开挖设计及施工作业指导书

钻爆法开挖设计及施工作业指导书

1、适应范围

钻爆法开挖适用于隧道钻爆施工。，此处所适应的地质条件是******。 2、作业准备

（1）内业准备

在施工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准，查阅相关施工案例，认真调查隧道围岩地质情况、了解施工条件、技术水平和设备装置的施工参数。制定施工安全保证措施，对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训，使其真正体会到交底的内涵、清楚工艺流程、掌握作业要领和相关施工要点，考核合格后持证上岗。

（2）外业准备

施工过程中所涉及的各种外部技术数据收集。

修建生活房屋，配齐生活、办公设施，满足主要管理、技术人员进场、办公需要。 开挖断面、开挖进尺，爆破器材、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具、爆破材料和出碴能力等因素综合考虑等条件编制爆破设计。

钻眼机具及爆破材料等施工材料的采购，钻孔设备的选用与采购。 施工场地的平整，水、风、电的设置，其他辅助措施的准备。 检查开挖的断面中线及高程，开挖轮廓线符合设计要求。 *******等 3、编制依据

《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）

《客运专线铁路隧道工程质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号） 《***》设计文件 *******等 4、施工程序与工艺流程

（1）施工程序

施工准备(场地平整)→钻机就位(校正角度)→钻孔→退钻杆→清孔→装炸药及接线→来接起爆器→起爆→出碴。

（2）工艺流程

详见附后“钻爆施工工艺流程图”。

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施工准备 确定施工方法 开 挖 现场监控量测 是否 符合管理基准 是 防水隔离层 二次衬砌 结 束

5、施工方法（包含操作要点） （1）施工准备

钻爆施工前先对钻爆设计原理、钻爆施工方法、施工技术进行详细的了解，材料设备就位。

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（修改施工方案） （改变开挖步骤、顺序） 初期支护 修正支护参数 否

（2）开挖设计及施工过程

1）、爆破设计原则

采用风钻钻孔，光面爆破。根据地质条件，开挖断面、开挖进尺，爆破器材、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具、爆破材料和出碴能力等因素综合考虑等条件编制爆破设计。钻爆参数是一动态的参数，应根据围岩变化及时调整，进行动态管理。

钻爆设计的内容应包括：炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼）的布置、数目、深度和角度、装药量和装药结构、起爆方法和爆破顺序等。

①、硬岩宜采用光面爆破，软岩宜采用预裂爆破、分部开挖时可采用预留光面爆破。 ②、根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗

线，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼底在同一横断面上，掏槽炮眼加深20cm。 ③、严格控制周边眼的装药量，采用间隔装药，使药量沿炮眼全长均匀分布。

④、选用低密度低爆速、低猛度的炸药。乳化炸药、硝铵炸药。1～13毫秒雷管起爆。 ⑤、采用毫秒微差有序起爆，周边眼采用导爆索起爆，以减少起爆时差。 2）、钻爆参数的选择

通过爆破试验确定爆破参数，试验时参照下表《光面爆破参表》。 3）、爆破方案

针对本工程处于不同岩层以及不同的施工方案采用不同的爆破方案，爆破方案，按照上表选取。

①、爆破安全控制标准

隧道施工爆破安全主要以爆破振速和噪声来控制。施工时爆破点附近振速控制在15cm/s，地面噪音平均小于85db。 ②、最大段允许装药量控制

最大段允许用药量以允许爆破震动速度来控制，由萨道夫斯基公式进行计算： Q=R1/m（V/K）1/αm 式中：

Q—最大一段允许用药量kg

V—振动带安全控制标准，按照招标文件和爆破安全规程标准控制 R—爆源中心到振速控制点距离

K—与爆破技术、地震波传播途径介质的性质有关的系数 α—爆破振动衰减指数 其中K、α需在施工过程中对小药量爆破实测的数据进行回归分析重新标定，标定前爆破设计时K、α则按爆破安全规程根据岩层状况选取。 ③、爆破器材

炸药采用乳化油炸药，每卷200g，以及硝铵炸药。周边眼爆破采用专用光爆炸药，雷开挖方法 围岩状况 台阶法开挖 爆破方案 中硬岩 上半断面光面爆破 下半断面预裂爆破 光面爆预留光面层光面爆破 软 岩 上半断面光面爆破 下半断面预裂爆破 破 光 面爆预留光面层光面爆破 破

分步开挖 3

管采用非电毫秒雷管。 ④、装药结构

周边眼采用不耦合装药结构，辅助眼采用耦合装药结构。 ⑤、起爆方式采用非电起爆方式，高段位分段微差控制爆破。 ⑥、爆破参数确定

爆破参数表

岩石单轴岩石种类 抗压强度(MPa) 中硬岩 软岩 中硬岩 软岩 中硬岩 软岩 30～60 ＜30 30～60 ＜30 30～60 ＜30 爆破类别 周边眼最小周边眼间抵抗线距E (mm) W(mm) 相对距(E/W) 至内排崩落眼间距(mm) 400 300 350 装药集中度(kg/m) 光面 爆破 450～650 300～500 400～450 350～400 400～450 400～450 600～800 450～650 500～600 500～600 0.7～1.0 0.5～0.8 0.8～1.0 0.7～0.9 0.2～0.3 0.070.12 ～预裂 爆破 0.2～0.25 0.070.12 ～预留光面层光面爆破 0.1～0.15 0.170.12 ～注：炮眼深度为1.0～1.5m，炮眼直径为40～50mm。间隔装药，使爆破振动降低到最低。 4）、掏槽方式

采用直眼掏槽，便于控制掏槽角度。（炮眼小于2m时可用斜眼掏槽）装药结构及堵塞方式

①、装药结构：周边眼采用小直径药卷间隔装药，岩石很软时采用导爆索，其余炮眼采用集中装药。

②、堵塞方式：所有装药炮眼用炮泥堵塞，周边眼堵塞长度不小于26cm。

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5）、台阶法、全断面开挖法钻爆设计图

全断面开挖法钻爆设计图

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台阶法开挖法钻爆设计图

6）、爆破施工

石质隧道的爆破作业，应采用光面爆破或预裂爆破。爆破作业应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、循环进尺和爆炸材料进行钻爆设计。钻爆设计应根据爆破效果不断优化爆破参数。

钻爆设计的内容包括炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼）的布置、深度、斜率和数目，爆破器材、装药量和装药结构，起爆方法和爆破顺序，钻眼机具和钻眼要求等。钻爆设计土应包括炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要经济指标和必要的说明。 爆破参数应通过试验确定。当无试验条件时，可参照表1、表2选用。

表1 光面爆破参数 岩石类别 极硬岩 硬岩 软质岩

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周边眼间距 E（cm） 50～60 40～50 35～45 周边眼抵抗线 W（cm） 55～75 50～60 45～60 相对距离 E/W 0.8～0.85 0.8～0.85 0.75～0.8 装药集中度q （kg/m） 0.25～0.30 0.15～0.25 0.07～0.12

表2 预裂爆破参数 岩石类别 极硬岩 硬岩 软质岩 周边眼间距 E（cm） 40～50 40～50 35～40 至内排崩落眼间距 （cm） 40 40 35 装药集中度q （kg/m） 0.3～0.4 0.2～0.25 0.07～0.12 注：1.表中所列参数适用于炮眼深度1.0～4.0m,炮眼直径40～50mm,药卷直径20～25mm。 当断面较小或围岩软弱、破碎或对曲线、折线开挖成形要求较高时，周边眼间距E应取较小值。

周边眼抵抗线W值在一般情况下均应大于周边眼间距E值。软岩在取较小E值时，W值应适当增大。

4 E/W：软岩取小值，硬岩及断面小时取大值。

表列装药集中度q为2号岩石硝铵炸药，选用其它类型炸药时，应修正。 周边眼应沿隧道开挖轮廓线布置，保证开挖断面符合设计要求，硬岩开眼位置在轮廓线上，软岩可向内偏5～10cm。底板和仰拱底面采用预留光爆层爆破，Ⅱ级围岩段的中心水沟应与隧底光爆层同时爆破成形。辅助眼交错均匀布置在周边眼和掏槽眼之间，力求爆破出的石块块度适合装碴需要。周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上，掏槽炮眼加深10～20cm。当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度，使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。

炸药可选用岩石硝铵炸药和乳化炸药。 施工控制要点

①、掏槽眼宜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。 ②、周边眼应沿设计开挖轮廓线布置。

③、辅助眼应交错布置在周边眼与掏槽眼之间，并垂直于开挖面。

④、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。断面顶面应控制药量。

⑤、斜眼掏槽的炮眼方向，在岩层层理或节理发育时，不得与其平行，应尽量与其垂直。 ⑥、周边眼与辅助眼的眼底应在同一垂直面上，保证开挖面平整。但掏槽眼应比辅助眼眼底深200mm。

⑦、爆破作业人员必须熟知国家有关安全生产法规和现场有关安全规定、火工材料性能等，并严格执行。爆破作业人员必须持证上岗，严格按劳保着装，禁止穿拖鞋、带钉鞋、化纤衣服等。

⑧、爆破作业前，爆破设计人员应制定安全技术措施并向作业人员进行交底，并于起爆前四小时通知相邻的单位和作业部位。

⑨、爆破器材运输时，严禁雷管、炸药混装，严禁人员混装。起爆器材应分类放进防爆箱内，运输车辆必须配备消除尾气明火装置和灭火器材等。运输车辆不得搭乘无关人员，司乘人员不得携带火种。车辆应有明显标志，车况保持完好。

⑩、进入施工部位前，应对环境进行检查，检查掌子面是否安全，道路是否满足要求，有无杂散电流影响，有无明火，有无闲杂人员等。确认安全后爆破器材方可进入施工部位，同时设置爆破警戒线和警示牌。

6、 劳力、机械设备的配置

人员、机械设备应结合隧道开挖方法、工期要求进行合理配置。配套的生产能力应为均

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衡施工能力的1.2～1.5倍。 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 合 计 7、主要设备机具配置 序号 1 Z 3 挖掘机 装载机 自卸汽车 人员 数量 2 1 4 PC200 ZL50C 参考型号 人员 技术人员 工班长 测量人员 施工队长 爆破员 安全员 看守员 开挖工 汽车司机 特种机械司机 其他 人数 1 1 2 2 2 2 1 20 5 4 8 48 职责 掌握技术标准、负责施工指导、监督施工质量、记录 组织和协调 测量放样、检查验收、并对整个施工过程进行摄像 负责现场管理施工 安装炸药、引线、起爆器及起爆炸药 负责施工安全 爆破时，负责清理现场人员出危险区域 负责打钻开挖 负责出碴 操作特种机械 电工、管棚加工、空压机司机等 （备注：开挖循环所需人员）

8、质量控制及检验 1）、质量控制 ①超欠挖检查；

②开挖轮廓是否圆顺，开挖面是否平整的检查； ③爆破进尺是否达到爆破设计要求； ④爆破出石碴块是否适合装碴要求；

⑤炮眼痕迹保存率，硬岩≥80%，中硬岩≥60%，并在开挖轮廓面上均匀分布； ⑥两次爆破衔接台阶不大于15cm。

⑦、爆破设计优化：每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。

（2）质量检验

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1）、参考的质量验收规范

《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）

《客运专线铁路隧道工程质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）

2）、 分项验收标准 ① 主控项目

隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。

检验数量：施工单位每一开挖循环检查一次；监理单位按施工单位检查数量的10%平行检验。

检验方法：采用仪器测量。

隧道开挖应严格控制欠挖。当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。拱脚和墙脚以上１ｍ内断面严禁欠挖。 检验数量：施工单位、监理单位每一开挖循环检查一次。 检验方法：施工单位采用自动断面仪测量等仪器测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对；监理单位见证测量，现场核对开挖断面。

洞身开挖中，应在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等，核对设计地质情况，判断围岩稳定性。 检验数量：施工、监理单位每一开挖循环检查一次。

检验方法：施工单位进行工程地质观察和描述；监理单位见证检查。 光面爆破或预裂爆破钻眼前，应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置，钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm。周边眼的间距允许偏差为5cm，外插角应符合钻爆设计要求，眼底不应超出开挖轮廓线15cm。 检验数量：施工单位每一开挖循环检查全部掏槽眼和10个周边眼； 检验数量：监理单位按施工单位检查数量的20%见证检查。 检查方法：测量。

隧底开挖检验轮廓和底部高程应符合设计要求。隧底范围石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。

检验数量：施工单位、监理单位每一开挖循环检查一次。

检验方法：施工单位用仪器测量底部高程，绘断面图与设计断面核对；监理单位见证测量，核对开挖断面。

隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。当需要进行加固处理时，应符合设计要求。 检验数量：施工单位、监理单位每处检查一次。

检验方法：施工单位进行地质描述；监理单位见证检查。 ②一般项目

光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率，硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于60%，并在开挖轮廓面上均匀分布。

检验数量：施工单位每一开挖循环检查一次。

检验方法：对照钻爆设计资料，观察、计数检验炮眼痕迹保存率。

水沟开挖位置、基底高程应符合设计要求，靠边墙的水沟应与边墙基础同时开挖、一次成型。

检验数量：施工单位每一开挖循环检查一次。 检验方法：观察、仪器测量。 9、 安全控制措施 （1）、加强对技术及施工人员的培训，提高全体参建人员的安全、质量意识。

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⑫、岩石隧道坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，黄土隧道施工严格按照“先探测、管超前、非爆破、严控水、短进尺、强支护、勤量测、早衬砌”的原则组织施工。 ⑬、严格按照设计文件规定的开挖方法进行施工，否则应按照变更程序申请改变施工方案。

⑭、在隧道开挖前，对隧道地表中线附近范围进行勘察，对地表冲沟、深井、滑塌、陷穴、地表附着物等不良地质情况进行统计，并按里程桩号逐一登记、拍照，尤其是隧道下穿高速公路等大型构筑物地段，施工中应加强监控量测工作，严格按设计方案施工，确保隧道安全、顺利通过。

⑮、每循环进行测量放样，严格控制超欠挖。定期对测量控制点进行检查、复核，避免由于隧底下沉、上鼓、不均匀变形及人工或机械碰撞等原因对控制点的损害。

⑯、边墙、仰拱或底板等的地基承载力必须满足设计要求。软弱地基处理方法和施工质量应符合设计要求。隧底开挖前应进行施工工艺设计。

⑰、开挖后应按设计要求的量测项目及频率进行围岩量测，及时反馈量测信息。

⑱、隧道开挖中，应在每次开挖后及时观察、描述围岩裂隙结构状况、岩体软硬程度、出水量大小，核对设计情况，判断围岩的稳定性。

⑲、土质隧道在开挖过程中，尽量减少挖掘机对隧道边沿的开挖，应采用人工风镐对隧道周边进行修整，减少对围岩的扰动，避免侧壁或拱顶掉块现象。拱脚、墙角应预留30cm人工开挖，严禁超挖。土质隧道拱墙脚严禁被水浸泡。开挖完毕后，应尽早对围岩进行支护封闭，减少围岩暴露的时间。

⑳、制定安全施工应急预案，日常做好应急物资储备。 ⑴、洞口工程施工，宜避开雨季和严寒季节。

⑵、洞口施工前，应先检查边、仰坡以上山坡稳定情况，清除悬石，处理危石，施工期间实施不间断监测和防护。 ⑶、黄土隧道施工应做好洞顶、洞门及洞口防排水系统。洞门及洞内排水沟应进行铺砌，砂浆抹面，防止地表水及施工用水下渗，影响结构安全。 地层含水量大时，上台阶掌子面附近宜开挖横向水沟，将水引至隧道中部纵向排水沟排出洞外，以免浸泡拱脚。必要时应配合井点降水等措施将地下水位降至隧道二次衬砌底部以下，确保施工顺利进行。

⑷、隧道明洞段施工时，边仰坡应分层分段开挖，并按设计及时做好防护。临时边仰坡应进行适当放坡。 ⑸、明洞段因地基加固等施工的振动可能造成边坡失稳时，应预先在边坡上设置观测桩进行监测，并派专人检查边坡的稳定情况。发现边坡有开裂、变形现象时，应立即对边坡体进行加固处理，确保安全后方可继续进行施工。

⑹、爆破作业时，所有人员应撤离至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点。安全地点至爆破工作面的距离，在独头坑道内不应小于200m，当采用全断面开挖时，应根据爆破方法与装药量计算确定安全距离。 当相对开挖工作面相距40m时，两端施工应加强联系，统一指挥。当两开挖工作面相距10～15m时，应从一端开挖贯通。

设置放炮前的安全检查员，及时检查现场的安全情况，以确定是否可以起爆，爆破后经专职安全员检查，排除瞎炮等安全隐患后，其他人员方可进入施工现场。 10、环境控制措施

⑪、弃碴时要由专人指挥、堆放整齐、边坡平整，弃碴场需设置挡墙。施工过程中杜绝随意倾倒弃碴和弃土。施工完毕后，对弃碴场及时平整，并做好绿化、防护，避免水土流失。

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⑫隧道在整个施工过程中，作业环境应符合下列职业健康及安全标准： A．空气中氧气含量，按体积计不得小于20%；

B．粉尘永许浓度，每立方空气中含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg，每立方空气中含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg； C．有害气体最高允许浓度：

a 一氧化碳的最高允许浓度为30mg/m3，在特殊情况下，施工人员必须进入工作面时，浓度可为100mg/m3，但工作时间不得大于30min； b 二氧化碳按体积计不得大于0.5%；

c 氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下； D 隧道内气温不得高于28℃； E 隧道内噪声不得大于90Db。

⑬施工独头掘进长度超过150m时，应采取机械通风，确保洞内每人供应3 m3/min的新鲜空气。

⑭便道及施工现场要注意撒水防尘，减少对周围环境的破坏。 ⑮隧道施工作业地段必须保证足够的照明。不安全因素较大的地段应加大照度。在主要交通道路、洞内抽水机站应设置安全照明，漏电地段照明应采用防水灯头和灯罩。

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