××隧道爆破方案

1.1 工程名称

兰州至成都原道工程金子山隧道穿越工程

1.2 工程概况

兰州-成都原道工程(以下简称“兰成线”)始于甘肃省的兰州市西固区(西部管道兰州原油末站)，途经甘肃、陕西、四川三省，终于四川省的彭州末站。管道沿线经过渭河流域、嘉陵江流域及沱江流域，翻越秦岭山区。

兰成线与中卫-贵阳输气联络线工程(以下简称“联络线”)从礼县至广元朝天区羊木镇段伴行约237km。该段需与联络线共用39座山体隧道，其中控制性共用隧道(长度大于1500m)共12座。

隧道洞身净断面尺寸为3.5m×3.5m（宽×高）。隧道处兰成线设计压力为10MPa，管径610mm。联络线设计压力为10MPa，管径1016mm。**隧道水平长度为2954.5m，实长为2958.5米，为控制性隧道。隧道纵断面结构型式为“人”字坡隧道。

1.3 建设地点

**隧道位于甘肃省陇南市康县阳坝镇，进口端距康县贾安乡约4km，出口端距康县铜钱坝约22km.

1.4 工程特点及难点

隧道围岩结构复杂,存在断层破碎带及涌水是本工程的难点。

隧道断面小，净断面为3.5m×3.5m，不利于组织大型设备施工。

1.5 开完工时间

1.本工程施工计划工期402日历天，即2010年4月25日至2011年5月31日。

2.爆破设计

为确保边坡的稳定，不产生超挖和欠挖，边坡采用光面爆破，节理裂隙较发育地段及某些特殊地段采用预裂爆破。为获得良好的光面效果，宜采用低密度，低爆速，高体积威力大的炸药，以减少炸药爆轰波的破碎作用和延长爆破气体的膨胀作用时间，使爆破作用呈静态状态。爆破施工工艺框图见图2-1

图2-1  爆破施工工艺流程图

2.1 光面爆破参数

具体取值将根据实际地质情况确定。

不耦合系数通常取1.1～3.0，其中1.5～2.5用的较多。

炮孔间距a=(10～70) d （d为钻孔直径）

最小抵抗线W=(7～20)d

炮孔密集系数m=0.8～1.0时，光爆效果最好。

Q=qaw

式中q为松动爆破单位炸药消耗量，a为炮孔间距。

见光面爆破示意图2-1-1。

2.2 光面爆破装药结构

药包制作：为保证在光面爆破时，不使药包冲击破碎炮孔壁，有必要在现场施工中采取措施使药包位于炮孔中心，如图2-2-1所示，将药卷捆绑于竹竿上，各药卷用导爆索相连，起爆用非电毫秒雷管起爆。操作时将药包置于孔内，上部填塞好。

堵塞：良好的堵塞是保持高压爆炸气体所必须的，堵塞长度取炮孔直径的20倍，现场根据孔间距和光面层厚度适时调整。

2.3 预裂爆破参数

各种参数根据地质实际情况确定。

钻孔直径d：主要根据台阶高度和钻机性能来决定。钻孔直径以32～100mm为宜，最好能按药包直径的2～4倍来选择钻机直径。

钻孔间距a=(7～10)d

不耦合系数n=2～4，实践证明，当n≥2时，只要药包不与保留的孔壁（指靠保留区一侧的孔壁）紧内贴，孔壁就不会受到严重的损害。

装药量Q=2.75(σ)0.53r0.38

式中：(σ)为岩石极限抗压强度

 为预裂孔半径

装药结构与光面爆破相同。孔深的确定以不留根底和不破坏台阶底部的完整性为原则，因此应根据具体的岩体性质等情况来确定。

3.爆破施工要点

3.1 钻眼

钻眼前由测量人员标出眼位，并向钻孔人员进行技术交底，钻孔完毕，作好记录，并把炮眼覆盖好，防止石碴落入孔内。

3.2 装药

根据实际钻孔深度和孔网参数，对药量进行调整后，方可装药。采用散装2#岩石炸药或颗粒状铵油炸药，有水孔装乳化炸药，起爆药包安放2发同段雷管，可放置装药中部。

3.3 堵塞

堵塞采用砂粘土或石粉堵塞，并边堵边捣固，注意不能损害导爆管。

3.4 网路连接

网路连接由专人负责，同一排炮孔用导爆索串联，孔外用各段毫秒雷管连接线等微差爆破网路。

图7-2-17  格式布孔、对角微差起爆

图7-2-16  压渣爆破最终效果图

4. 爆破安全

4.1 爆破震动

从爆源到被保护物的距离应保证被保护物不受到爆破振动作用的破坏，这段距离称为爆破地震安全距离。爆破地震安全距离可按下式计算：

R：爆破地震安全距离，m；

Q：炸药量，kg，齐发爆破取总炸药量，延期爆破取药量最大一段的炸药量；

V：安全振动速度，cm/s；

m：药量指数，集中药包取1/3；

K、a：与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数。

工程实际中，更多的情况是爆源与需要保护的建筑物之间的距离R一定，要求在爆破地震振动速度不超过建筑物的地震安全速度的前提下，求算齐发爆破允许的最大装药量或延期爆破药量最大一段的允许装药量。

4.2 爆破飞石

爆破场地位于山坡上，极易产生爆破飞石，对于飞石距离的计算公式，我国常用经验公式：

Q=20Kn2w

式中：K为安全系数与地形，风向有关。

n——爆破作用指数，松动爆破。

W——抵抗线。

在某些要求高的路段，还必须采取如下措施：采用“V”型工作面；预留隔墙和“留靴”等方式。

4.3 其它需要注意的地方

高压线下石方爆破，采用茅柴覆盖。

施爆过程，切实根据具体情况调整药量和布孔参数，保证良好的堵塞质量，结合微差及压碴爆破保证岩石产生破碎，而有效控制抛掷。

5. 洞身钻爆施工

隧道开挖前先进行地质预测预报，探测不良地质情况，及早采取超前注浆、提前支护等预防措施；Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩原则上采用全断面一次开挖成型，局部不良地质地段采用台阶法进行开挖。

5.1 开挖流程

隧道采用全断面爆破开挖施工，在钻孔过程中，同时进行开挖完成后隧道洞身支护。缩短工序交叉时间，为提前完成本合同段的工程任务创造有利条件。支护主要包括超前长管棚、系统锚杆、网喷混凝土支护。围岩破碎地段利用格栅钢架进行加强支护，断层破碎带等不良地质地段必要时及时进行二次衬砌，确保施工安全及隧道结构安全。隧道开挖作业流程如下图所示。

图5-1-1 隧道开挖作业流程图

5.2 隧道开挖方案

5.2.1光面爆破施工工艺流程

5.2.2测量放线

5.2.1.1洞外控制

隧道外平面控制采用三角测量，在洞口设置三个平面控制点。控制点设在能相互通视、稳固不动、并能与开挖后的洞口通视的地点。

高程控制采用水准测量，在洞口布置两个高精度水准点。水准点布置在通视良好、施测方便处。两水准点的高差适宜，以安置一次水准仪即可联测为宜。

5.2.1.2 洞内控制

根据施工规范要求，洞内控制测量采用中线法。由具有丰富测量经验的测量工程师负责隧道测量；坚持三级复测制。隧道贯通后进行贯通测量。

5.2.1.3 钻爆工艺

爆破法开挖施工的关键工艺是光面爆破，本工程可按照我公司“隧道全断面开挖光面爆破工法”作业，此工法能够有效地控制周边开挖轮廓，减少对围岩的扰动，保持围岩稳定，有效控制超欠挖，提高工程质量和进度，确保施工安全。

a) 钻爆设计

钻爆设计的原则：炮孔布置适合围岩的开挖方法；减少炸药用量，提高炸药的爆破效果；采用光面爆破，尽量减小对围岩的破坏，控制好开挖轮廓；在保证安全的情况下，提高隧道掘进速度，缩短工程工期。

b) 爆破器材的选定

炸药：根据岩石强度不同选用不同爆速的炸药，有水地段及周边眼用乳化炸药，其余均用2号岩石硝铵炸药。雷管：采用非电毫秒导爆管起爆。

c) 炮眼布置

采用风动凿岩机钻孔。炮眼位置及数量严格按照光面爆破设计施工图，特别是周边眼和掏槽眼的位置、间距及个数，未经主管工程师的许可不得随意改动。准确定位钻杆，钻孔位置误差不大于5cm。同类炮眼钻进深度要达到设计要求，眼底保持在一个平面上。隧道开挖炮眼布置见图5-2-1-3

说明：① 本图按IV级围岩炮眼布置设计，施工时应根据围岩岩性变化进行调整，围岩稳固性较差地段采用预裂爆破（先爆周边眼）、小药量松动爆破，较好地段采用光面爆破（后爆周边眼），周边眼间距为45cm,辅助眼间距改为60-65cm；在III级围岩施工时，将周边眼间距改为50cm，辅助炮眼间距60-70cm，相应减少炮眼数量。

② 钻孔长度根据围岩情况为1-2.5m，围岩变好时钻孔数量相应减少，一般为60-70个：中心用掏槽眼如图所示以V形法掏槽。

③ 超前探孔图中未示，一般在掌子面拱顶、底脚和中心分别布置。

图5-2-1-3  隧道开挖炮眼布置图

d) 爆破参数的设计

初步确定Ⅴ-Ⅲ级围岩的爆破参数如下表5-2-1-4

表5-2-1-4  围岩的爆破参数表

e) 装药结构

周边眼的装药结构采用两种形式：软弱破碎围岩地段，采用不耦合装药结构，使用Ø25×200小直径炸药间隔绑扎装药结构，炮眼直径为40mm，不耦合系数一般在1.4～2.0范围内，采用不耦合装药结构，可进一步减弱爆破对围岩的破坏，以维护软弱围岩的稳定。同时在比较破碎的围岩地段，采用双传爆线。Ⅲ级、Ⅳ级围岩装药结构采用间隔装药结构，装药后将炮泥堵塞在与炸药相接的部位，实践证明，这种堵塞方法比堵在眼口的爆破效果好，如图5-2-1-5所示

图5-2-1-5  炮眼装药结构图

图中：① 软弱破碎围岩周边眼装药结构；

② Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩周边眼装药结构；

③ 辅助眼、掏槽眼等炮眼装药结构。

5.2.1.4 爆破作业

a) 测量放线

用经纬仪、水平仪、钢尺准确绘出开挖轮廓线、周边眼及掏槽眼的位置。中线桩距开挖面的埋设距离不超过100m，临时水准点的设置不超过50m。每次测量放线时，对上次爆破效果进行检查，及时将结果反馈给技术主管和爆破人员，及时修正爆破参数，以达到最佳爆破效果。

b) 钻孔控制    

炮眼位置及数量严格按照光爆设计图施工，特别是周边眼和掏槽眼的位置、间距及个数，未经主管工程师的许可不得随意改动。准确定位钻杆，钻孔位置误差不大于5cm。同一类型炮眼钻进深度要达到设计要求，眼底保持在一个平面上。

c) 装药爆破质量的控制

① 成立光面爆破小组，实行定人、定位、定标准的岗位责任制，不准乱装药。

② 装药前，仔细检查炮孔的位置、深度、角度是否符合设计要求，有不正确者采取补救措施或废弃重钻。同时认真进行清孔，将所有炮孔中的残碴积水排除干净，用高压风吹净尘沫。

③ 装药时严格按照设计的装药结构和装药量施作。

④ 掏槽眼和辅助眼采用连续装药，周边眼采用间隔装药或不耦合装药，底部装加强药卷。

⑤无论何种装药结构形式均用炮泥堵塞密实，堵塞长度不小于最小抵抗线。

⑥ 严格按设计联接网络实施起爆，注意导爆索的连接方向和联接点的牢固性。

d) 爆破作业控制要求

按“一标准、两要求、三控制、四保证”办法组织隧道爆破施工。

“一标准”：即一个内控标准，见表5-2-1-6

表5-2-1-6  拱部光面爆破内控标准表

“三控制”：即控制钻眼的角度、深度、密度；控制装药量和装药结构；控制测量放线精度。

“四保证”：即搞好思想保证，端正态度，纠正“宁超勿欠”等错误思想；搞好技术保证，及时根据爆破实际情况调整钻爆设计参数；搞好施工保证，落实岗位责任制，组织QC小组活动，严格工序自检、互检、交接检；搞好经济保证，落实经济责任制。

6爆破安全方案

6.1执行标准

为了严格管理爆炸物品，预防爆破事故的发生，保障司前1#隧道施工人员、设备物资的安全，按照国家颁布条例、规程考核标准进行，执行文件标准：

6.1.1 《中华人民共和国民用爆炸物品管理条例》

6.1.2 《爆破作业人员安全技术考核标准》GA53-93

6.1.3 《爆破安全规程》GB6722-86

6.1.4 地方的相关法律、法规。

6.2 爆破管理职责和权限

项目部HSE管理办公室负责检查、监督爆破施工安全，项目经理和技术负责人承担爆破施工安全的全部责任。

6.2.1 参加施工工程技术、爆破、保管、安全、押运人员实施培训，持证上岗，即：爆破工程技术人员作业证、爆破员证、保管员证、安全员证和押运员证。

6.2.2爆破施工时严格执行《爆破安全规程》GB6722-86的规定：爆破工程技术人员要按工程量、爆破量、几何尺寸、地质等特殊计算出合理的药量，确定孔径、孔深、孔距、排数、排距等参数，并考虑爆破地震安全距离和爆破冲击波安全距离的要求。

6.2.3 爆破时应在确定的安全警戒线设置专人示警，防止爆破冲击波和个别飞散物对人员、设备的伤害。

6.3 火工产品的运输操作规程

6.3.1 炸药、雷管必须分车运输，不准混运。

6.3.2 运输炸药、雷管的车辆应安排责任心强的司机驾驶。

6.3.3 装有火工产品的车辆从民爆公司装车起到使用工地中途不得停车、吃饭、休息。

6.3.4 火工产品装运前，必须向门办理火工产品的准运证明。

6.3.5 火工产品运输，必须按门指定的最短运输路线进行。

6.3.6 火工产品的上、下车及人力搬运到储存地点时，必须指定专人负责，轻拿轻放，并办理好每个周转环节的交接、鉴字手续，确保不发生数量和种类的错误。

6.4 火工产品的储存操作规程

6.4.1 在施工中所有的炸药、雷管由民爆部门直接运输、发放。

6.5 火工产品的使用

6.5.1火工产品的领退、现场使用、必须由经正规培训考试合格，取得放炮员资格证书的专门人员担任。

6.5.2 炸药、雷管存放的木箱必须在放炮员的带领下运送到作业面，并分别加锁关闭，在使用工作面才准打开。

6.5.3 只准由放炮员加工起爆药；工作面装填炮眼药卷，由现场值班队长指定2～3人协助放炮员进行。

6.5.4 发爆器只准放炮员一人保管使用。

6.5.5 严禁直接利用照明电源起爆雷管。

6.6 爆破作业操作规程及安全保证措施

6.6.2 每班设置通过培训合格，持证上岗专职爆破员，负责爆破器材保管，从库房至使用地点的押运，爆破操作。

6.6.3 爆破员必须按爆破说明书规定的品种、数量并加一定备用量领用，领用量、消耗量、退还量、瞎炮量等应在“三联单”标识清楚，库管员、爆破员、生产班长三方签字。

6.6.4火药库管员应对爆破电雷管提前一天进行电阻测试及分组，同一个循环使用的电雷管、电阻差值不得大于0.3欧姆，不同品种、不同厂家生产的电雷管不应混合使用。超过储存有效期、损坏变质等炸药、电阻值过大的雷管不准从火药库发出。

6.6.5 炸药、雷管运输途中应分次分批进行，严禁混装混运，并有专门人员（含爆破员）押运。

6.6.6 加工起爆药工作只能由爆破员一人在距离放炮地点100m外的安全地点进行，放置雷管的起爆药孔应在药卷无“聚能穴”一端中心用竹、木签（或铜）扎孔，把雷管全部置于孔内，再用雷管脚线在药卷外绕扎三圈捆牢。

6.6.7 打眼结束后，用高压风管将所有炮眼中的残余岩粉、积水吹净，正向装药，所有药卷聚能穴向眼底方向，雷管的盖药不超过三条；反向爆破，引线装在眼底，其所有药卷聚能穴向眼口方向，因反向爆破效果好，岩渣块度均匀，节约炸药，正常情况下应使用反向爆破装药时，应每次装1～3条，用竹（木）炮棍慢慢推入眼底，每个药卷应紧靠。

6.6.8 药卷装填系数，掏槽和底板眼不超过60%，辅助眼不超过50%，光面爆破时，周边眼每眼装药量不超过150～300g。

6.6.9 药卷装完后，每眼装200～300mm深的炮泥，填塞密实，以提高爆破效率。

6.6.10 装填药卷和封泥时，应一手轻提雷管脚线，一手拿炮棍轻轻将药卷和封泥塞紧，防止将雷管脚线塑胶擦破和捅断。

6.6.11 采用深孔爆破，反向爆破时，应采购比炮眼孔长0.5～0.8m脚线雷管。

6.6.12 检查炮眼是否全部装齐，若有漏失的立即补上，然后用砂布（砂袋）将所有雷管脚线尾部擦亮，重新联线。

6.6.13 按爆破说明书规定，采用“大并联”将雷管脚线联结，连接时应扭结牢固。

6.6.14 经检查连接无误后，用205-1型线路电桥，检查接头、爆破网络导通和电阻，如果总电阻无穷大或超过计算总电阻的10-20%以上，则应撤掉脚线分别检查电阻，直到基本符合计算电阻后，将雷管脚线网络首尾暂扭结等待。

7 .事故应急处理方案

7.1掘进、爆破施工事故

爆破工程技术人员要根据隧道掘进工程量、几何尺寸、地质等情况计算出合理的药量，确定孔径、孔深、孔距、排数、排距等参数，并考虑爆破地震安全距离和爆破冲击波安全距离的要求。施工时严格按照设计进行打眼、装药，并用炮泥将孔口填塞密实。连线不能漏线，将起爆药包的导爆管与引爆雷管用胶布缠绕紧密。

7.1.1 应急方案：

7.1.2掘进钻眼必须按规程操作；

7.1.3爆破时应在确定的安全警界线设置专人示警；

7.1.4组织疏散人员后方能进行引爆，防止爆破冲击波及飞散物对人员造成伤害；

7.1.5掩盖好隧道内其他不易搬动的设备，防止爆破冲击波和个别飞散物对设备造成损伤；

7.1.6爆破后及时通风，并检查爆破效果，若发现没有起爆或残留有炸药、雷管，应让有经验的施工人员进行处理，其他人员不能进入作业现场；

7.1.7发生意外，立即疏散施工人员；

7.1.8运输机车做好转运隧道内设备的准备；

7.1.9兼职卫生员在洞口作好一切急救准备，发现人员受到伤害，立即进行处理，并根据需要送往协作医院。

7.2  民用爆炸物品事故

7.2.1  应急处置原则，按照“先人后物，及时施救，统一指挥，分工负责”的原则。

7.2.2 民用爆炸物品在购买、运输、储存过程中发生火灾事故，应由专业消防队进行火灾扑救，其他人员不可盲目行动，只可配合专业消防队进行扑救。

7.2.3  扑救初期火灾。在火灾尚未扩大到不可控制之前，立即使用适当的移动灭火器来控制火灾，并立即启用现有的各种消防设备器材扑灭初期火灾和控制火源。

7.2.4  对周围设施采取冷却保护措施，并迅速疏散受火势威胁的物质，以防止火灾威胁相邻设施。

7.2.5  火灾扑救。针对燃烧物的性质，选取正确的灭火器和灭火方法进行扑救。必要时，采取堵漏或隔离措施，预防次生事故发生或灾情扩大。当火势被控制后，仍然要派人监护，清理现场，消灭余火。

7.2.6 必须注意切忌用沙土盖压，水流应采用吊射，避免强力水流直接冲击爆炸物品。

7.2.7  民用爆炸物品在购买、运输、储存过程中发生火药爆炸事故，立即让伤员脱离危险环境，根据情况进行紧急心肺复苏、止血、伤口包扎、骨折固定等现场急救。如果伤员被压埋，则应迅速快捷掏挖伤者头部的掩盖物，尽早使伤者头部先露出，并立即清除其口腔和鼻腔里的杂物，以保证呼吸道的畅通，同时进行口对口的人工呼吸，再依次掏出胸腹四肢部位；立即紧急处理伤员的各种外伤；口服碱性饮料（8克碳酸氢钠溶于1000-2000ml温开水中，再加入适当的糖和食盐）或淡盐水；如无法口服，有条件的可静脉点滴5%碳酸氢钠150ml。在现场救护时应注意防止次生事故发生。

7.2.8   民用爆炸物品在露天使用过程中发生爆炸事故可按本节（3）的内容进行现场救治，在现场救护时应注意防止次生事故的发生。

7.2.9  民用爆炸物品在隧道使用过程中发生爆炸事故，易使顶板冒落，困住或直接伤害、埋压洞内人员，同时产生有毒气体。在救援过程中应按照本章6.5.4冒顶片帮应急救援的内容进行救治，同时整个现场抢救应采取通风措施。现场抢救结束，立即将伤员送往医院治疗。