《攀大高速中坝隧道掘进爆破设计》 7
1.3 隧道开挖爆破的难点分析
针对隧道爆破开挖区的工程地质、地形条件和周边环境状况以及工程爆破质量与安全的要求，开挖爆破的难点主要体现在如下几个方面。
1、隧道洞身中～微风化石英闪长岩夹辉绿岩，属坚硬岩，裂隙不发育，岩体以块状和巨块状为主。地下水贫乏，隧道涌水量随季节变化，地下水以点滴状渗出为主，局部裂隙发育处有股、线状水流，拱顶无支护时易产生掉块和小坍塌，侧壁稳定性好。
2、隧道施工过程中由于应力重分布（二次地压）作用有可能使围岩裂隙向深部扩大，从而使基岩裂隙孔隙水与隧道连通，导致隧道内的涌水量增大，不利于水源保护。
3、隧道洞身V级围岩段以全～强风化石英闪长岩夹辉绿岩岩脉为主，属软岩，粗粒结构，块状构造。矿物成分大部分蚀变，颗粒间结合较差，风化裂隙很发育，岩体以裂隙块状或碎裂装结构为主。斜坡地形，石英闪长岩透水性和富水性差，因此地下水匮乏，以线流状渗出为主，随季节动态变化。拱顶易产生坍塌或冒顶，侧壁易产生坍塌，洞口仰坡覆盖层可能发生滑坡。隧道洞身V级围岩段为中风化石英闪长岩夹辉绿岩岩脉，属较坚硬岩，裂隙较发育，岩体以裂隙块状结构为主，地下水贫乏，隧道涌水量随季节变化，地下水以点滴状渗出为主，局部有股、线状水流，拱顶无支护时易产生掉块和小～中坍塌，侧壁基本稳定。由于埋深较大，地应力较高，隧道开挖以弱～中等岩爆为主。为最大限度地保证围岩的完整性和稳定性，要求隧道开挖爆破尽可能的减弱爆破作用对围岩的破坏与扰动。
1.4 隧道掘进爆破应达到的技术要求
针对隧道的工程地质、地形条件及工程要求，在IV~V级围岩隧道掘进爆破应达到如下要求。
1、爆破后的开挖面应平顺、光滑，以方便锚喷支护施工。
2、开挖爆破应尽可能减弱对隧道围岩造成的扰动，充分利用岩体自稳能力，防止产生冒顶、片帮以及突水、集中涌水事故，同时尽可能减少爆破施工对初期支护结构的影响。
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3、应加强超前地质预报和隧道瓦斯监测，不能因开挖爆破而引起瓦斯爆炸事故。
4、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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第二章 爆破方案确定
由于目前隧道施工段围岩为中等风化~强风化石英闪长岩，岩体整体呈碎裂状或裂隙块状，岩体强度较软弱。因此本方案中设计主要适用于该隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩掘进爆破。
2.1 隧道掘进爆破的弱扰动降振技术方案
考虑到围岩较软、且岩体的节理裂隙较发育，为了减弱爆破作用对围岩的扰动（避免在围岩较大范围内产生爆破裂缝）、尽可能降低爆破地震效应，确保爆破形成平顺、光滑的开挖洞壁。为此，在隧道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、在综合考虑施工安全、施工进度和爆破危害控制要求的基础上，合理确定隧道掘进爆破的单循环进尺，以达到提高施工效率、有效控制爆破对围岩扰动的目的。由于围岩的稳定性较好，在最大开挖宽度达到12.64 m的条件下，单循环进尺以不大于3m为宜。
2、确定合理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12.3m的隧道掘进爆破而言，设计采用垂直楔形掏槽方式，并且单循环进尺为2~3m时掏槽角选取为45~55°。
3、考虑到一次掘进爆破的炮孔数较多（多达100个以上），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25~50ms以上。
4、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。考虑到围岩软质但易凿难爆的实际情况，可设计选取较大的线装药密度，孔距在45~55cm范围内选取，线装药密度约为0.20~0.25kg/m为宜。
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5、施工中应选用低爆速、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22~26mm，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。
6、周边孔内的装药同时起爆，以获得较好的光面爆破效果，周边光面爆破炮孔设计选用导爆索起爆。
2.2 隧道掘进爆破总体方案
鉴于隧道围岩的强度较低、节理裂隙较发育的特点，在Ⅳ、Ⅴ级围岩区段隧道开挖采用上、下台阶及仰拱分部进行的方式，即：上台阶开挖采用周边光面爆破的掘进爆破方案，下台阶和仰拱开挖采用水平浅孔毫秒延迟起爆的台阶松动爆破方案。台阶划分方式如图2-1所示。
图2－1 隧道台阶开挖方式示意图 单位：cm
上台阶掘进爆破方案具体技术措施如下。 （1）隧道上台阶中央下部垂直楔形掏槽
单循环进尺初步设计为2.0m（每次爆破的实际进尺），由于掏槽孔深度不大，
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只有2.4m，因而采用单级楔形掏槽形式。
为避免掘进爆破形成过挤压作用，掏槽区域应有足够的空间。考虑到钻孔台架的结构尺寸，掏槽区在隧道横向的长度应达到4.0~4.5m，高度2.5~3.3m。
受钻孔作业空间的限制，在楔形掏槽角为40°~45°的条件下，为便于钻孔作业，掏槽区域以布置在隧道中央偏下的位置为宜。
（2）垂直于掌子面的掘进炮孔爆破
为减少总的钻孔长度、保证钻孔精度，并且使得炮孔轴线与掏槽空腔的自由面尽可能平行，利于获得较好的爆破效果，除掏槽孔和辅助掏槽孔外，所有掘进炮孔均垂直于掌子面钻进。
（3）周边光面爆破
为保证隧道周边平整度和减弱爆破作用对隧道围岩的扰动，周边孔采用光面爆破，周边孔、底板孔应布置在开挖边界上，以减少超挖和欠挖。
隧道爆破设计方案 (新)
