公路隧道洞身爆破作業(yè)安全設計

齊建鋒

前S

依據(jù)《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》、《建設工程安全生產(chǎn)管理條件》

和《公路工程施工安全技術規(guī)程(JTJ076-95)》、《公路隧道施工技術規(guī)程

(JTJ042-94)》，對某隧道洞身掘進，爆破作業(yè)安全進行施工組織設計。

施工作業(yè)嚴格按照施組設計要求操作，將安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)，確保

施工無安全事故發(fā)生。

1、工程概況：

為雙向兩車道，建筑限界標準為11.45m,凈高5.0m。隧址穿越地質(zhì)

特征為：洞口上方及仰坡為強風化含角礫凝灰?guī)r，強?中等風化，主要呈

碎石狀壓碎狀鑲嵌結(jié)構(gòu)；洞口下放為中等風化含角礫凝灰?guī)r，裂縫發(fā)育?

較發(fā)育呈大塊狀砌體結(jié)構(gòu)；洞身穿越微風化含角礫凝灰?guī)r，埋深20-112

米，巖石堅硬，裂縫較發(fā)育，巖體完整性較好，呈大塊狀砌體結(jié)構(gòu)一塊碎

狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。

2、隧道鉆破設計

2.1鉆破設計因素

2.1.1地質(zhì)條件，隧道穿越主要為微風化含角礫凝灰?guī)r，飽和單軸抗壓極

限強度Rb>60Mpa,屬硬質(zhì)巖

2.1.2開挖斷面：78m2

2.1.3開挖方法：全斷面光滑爆破

2.L4掘進循環(huán)進尺:3米

2.1.5鉆眼機具:YT28風動鑿巖機18臺

2.1.6爆破材料：

毫秒導爆管微差爆破，選2號巖石乳化炸藥，周邊眼采用塑料導爆

索空氣間隔爆破.

2.2炮眼布置

按照全斷面光面爆破設計和理論要求，依據(jù)圍巖類別、節(jié)理發(fā)育情

況，布置炮眼。

2.2.1周邊眼和輔助眼的確定

周邊眼間距E的確定，依據(jù)炮眼直徑638及圍巖類別和斷面大小，

取E/V=0.8計算最小抵抗線V值，V=0.625,為了取得良好的爆破效果,

確保開挖面平滑，取V值為0.6m。一般輔助眼抵抗線V約為炮眼間距的

60?80%,則輔助眼間距取80cm。見圖1。

圖1周邊眼間距與最小抵抗線

為了滿足機械鉆眼需要和減少超久挖，周邊眼設計位置考慮

0.03-0.04的處插斜率，本設計控制在5cm左右。

2.2.2掏槽眼

根據(jù)多年的施工經(jīng)驗，硬巖隧道爆破施工中，為了改善爆破效果，加

快掘進速度，減少炮眼布置數(shù)量，在傳統(tǒng)的楔形掏槽技術基礎上，采用大

面積深孔楔形掏槽技術，可提高炮眼利用率，達到優(yōu)良標準的光爆效果。

采用三級楔形掏槽技術，炮眼布置及具體參數(shù)見圖2和表1。

223.光面爆破裝藥結(jié)構(gòu)型式

根據(jù)現(xiàn)場條件和施工習慣，周邊眼采用塑料導爆管空氣間隔裝藥，如

圖3所示。

2.3爆破參數(shù)驗算

2.3.1炮眼直徑確定

根據(jù)選用的炸藥規(guī)格直徑32和鑿巖機設備的性能，確定炮眼直徑

為38cm。

2.3.2炮眼深度計算

按v類圍巖的掘進進度和出磴能力，計劃每循環(huán)進尺2.8米，計算鉆

眼深度為L=l/n=2.8/0.9=3.1(m)

式中：L-――炮眼深度，m；

1--一每掘進循環(huán)的計劃進尺,m；

故，掏槽眼及底眼深度為3.2m；

2.3.3炮眼數(shù)量計算及復核

N=(qs)/(ar)=(1.4X78)/(0.7X0.78)=200(個)

式中：N——炮眼數(shù)量；

刈3炮泥塑料導爆索和竹片

Z

//////////'?////////////\

炸藥

毫秒導爆管

圖3周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

n-一一-一炮眼利用系數(shù)，取0.9；

裝藥參數(shù)

表1

裝藥裝藥集中

炮眼數(shù)非電每孔裝藥藥量

炮眼名稱眼深(m)系數(shù)度

(個)段數(shù)量(kg)(kg)

aq(kg/m)

周邊眼3.148151.046.40.40.31

輔助眼3.126131.537.70.60.47

崩落眼13.118111.730.50.70.55

崩落眼23.1591.78.50.70.55

掏槽眼12.831612.031.80.90.70

掏槽眼23.771832.647.60.90.70

掏槽眼33.421052.424.00.90.70

擴槽眼3.21872.016.00.80.62

二臺眼3.116131.727.10.70.55

底眼3.216152.235.90.90.70

合計574.521813060.70.53

掏槽眼

圖2炮眼布置圖（單位:

q---單位炸藥消耗量《隧規(guī)》確定硬巖隧道全斷面開挖，眼深3?3.5

米的深眼爆破時，單位體積巖石的炸藥消耗量取0.9?2.0kg/m3；經(jīng)過初爆

和幾次試爆，本工程取1.4kg/m3；

開挖斷面積;

a--裝藥系數(shù)，即裝藥長度與炮眼全長的比值;

r—每米藥卷的質(zhì)量，kg/m；

經(jīng)計算本工程按常規(guī)需要布置200個炮眼，在不降低單位巖石的炸藥

消耗量的基礎上，采用大面積深孔楔形掏槽技術，可減少炮眼布置數(shù)量

,實際施工布置181個炮眼，能夠滿足光面爆破要求。

2.3.4裝藥量的計算及分配

Q=qw=l.4X2.8X78=306kg

式中:Q___一個爆破循環(huán)的總用藥量；

W-—一個循環(huán)進尺爆破的巖石總體積；

按裝藥系數(shù)確定計算分配裝藥量，采用a=0.7,各種炮眼的裝藥系數(shù)

為：掏槽眼為0.9,輔助眼為0.6,崩落眼為0.7,底眼為0.9,周邊眼為0.4o

具體裝藥量見表1。

3爆破安全技術設計

3.1爆破安全距離

爆破安全距離是指起爆裝藥時人員或其他保護對象與爆炸源之間必

須保持的最小距離。確定爆破安全距離的目的是為了限制爆破有害效應對

周圍環(huán)境的影響，確保人員和建（構(gòu)）筑物及其他保護對象的安全。

3.1.1爆破地震安全距離

爆破地震波的作用有可能引起地面或地下建筑物、構(gòu)筑物的破裂、倒

塌，或?qū)е侣穳q邊；滑坡、隧道冒頂片幫等災害的發(fā)生。目前國內(nèi)外多采

用爆破地震波垂直振動速度作為衡量爆破地震的破壞強度判別標準。安全

振動速度是被保護物受到爆破振動作用而不產(chǎn)生任何破壞（抹灰掉落、開

裂等）的質(zhì)點垂直振動速度峰值。通常，安全振動速度應以被保護物的臨

界破壞速度除以一定的安全系數(shù)來求算?！侗瓢踩?guī)程》對主要類型的

建(構(gòu))筑物地面質(zhì)點的安全振動速度作出了相應規(guī)定。交通隧洞為15cm/s。

爆破地震安全距離按下式計算：

R=(K/u)l/aQm

式中R——爆破地震安全距離，m；

Q——炸藥量，kg,齊發(fā)爆破取總炸藥量，延期爆破取藥量最大一

段的炸藥量；

u——安全振動速度，cm/s；

m——藥量指數(shù)，集中藥包取1/3；

K、a——與爆破點地形、地質(zhì)等條件有關的系數(shù)和衰減指數(shù)，K取

200,a取1.7；

根據(jù)爆破參數(shù)計算確定的毫秒延期段中最大藥量計算，R=20米。

3.1.2爆破沖擊波安全距離

《爆破安全規(guī)程》規(guī)定：露田裸露爆破時，一次爆破的炸藥量不得大

于20kg,并應按下式確定空氣沖擊波對在掩體內(nèi)避炮作業(yè)人員的安全距

窗:

Rk=25(Q嚴

式中Rk——空氣沖擊波對掩體內(nèi)人員的安全距離，m；

Q——一次爆破的炸藥量，kgo秒延期爆破時Q按各延期段中最

大藥量計算，毫秒延期爆破時，Q按一次爆破的總炸藥量計算。

經(jīng)計算Rk=110米，但空氣沖擊波沿隧道傳播時，比沿地面半無限空

間的傳播衰減要慢，故要求的安全距離也更大，為了預防空氣沖擊波的破

壞作用，可采取以下措施:

a.避免使用裸露藥包爆破；

b.保證堵塞長度和堵塞質(zhì)量，避免出現(xiàn)沖炮；

c.在隧道中進行大規(guī)模爆破時，可用砂袋、木材等堆砌成阻波墻或

阻波堤，以削弱空氣沖擊波的強度；

d.隧道爆破作業(yè)，施工人員撤出隧道外。

3.1.3、爆破飛石安全距離

爆破飛石系指爆破時被爆物體中脫離主爆堆而飛散較遠的個別碎塊。

爆破飛石的飛行方向和飛行距離難以準確計算，會給爆區(qū)附近的人員、建

筑物及設備造成嚴重威脅，特別是露天大爆破和二次破碎爆破造成的飛石

事故更多，因此應加以嚴格控制和防范。爆破飛石產(chǎn)生的原因主要有以下

幾個方面：

a.爆破產(chǎn)生的多余爆生氣體能量作用于個別碎石上，使其獲得較大

的動能而飛散；

b.被爆介質(zhì)不均勻，如有軟弱面、混凝土澆筑結(jié)合面、石砌體砂漿

結(jié)合面或地質(zhì)構(gòu)造面時一，會在這些軟弱部位產(chǎn)生飛石；

c.爆破作用指數(shù)或炸藥的單位耗藥量取得過大，最小抵抗線由于設

計或施工的誤差導致其實際值變小或方向改變等，也會產(chǎn)生飛石。

d.堵塞長度小于最小抵抗線，或堵塞質(zhì)量不好，堵塞物沿堵塞通道

飛出，形成飛石，

爆破產(chǎn)生個別飛石的距離與爆破參數(shù)、堵塞質(zhì)量、地形、地質(zhì)構(gòu)造、

氣象（風向和風速）等因素有關。爆破時，個別飛散物對人員的安全距離不

得小于表200mo

3.2.爆破作業(yè)安全保證措施

⑴洞內(nèi)爆破作業(yè)做到統(tǒng)一指揮信號，信號使用事先取得書面批準的爆

炸警告信號。人員撤離到安全距離外，不受有害氣體沖擊。其安全距離為

距爆破工作面不少于200m。所有動力及照明電路斷開或改移到距爆破點

不小于150m的地點。

⑵隧道施工放炮，由取得“安全技術合格證”的爆破工擔任，嚴格防

護距離和爆破警戒。放炮后10分鐘才準許人員進入工作面，經(jīng)找頂清除

危石、錨噴支護后方能繼續(xù)施工。

⑶每日放炮時間及次數(shù)根據(jù)施工條件明確規(guī)定,裝藥離放炮時間不應

過久。爆破前爆破人員嚴格檢查爆破網(wǎng)絡，確保一次起爆。

⑷遇到下列情況嚴禁裝藥爆破:照明不足;工作面巖石破碎尚未支護;

發(fā)現(xiàn)可能有高壓水涌出地段。

⑸爆破后必須經(jīng)過通風排煙，且其相距時間不少于15分鐘，并經(jīng)過

以下各項檢查和妥善處理后，其它工作人員才準進入工作面。有無瞎炮及

可疑現(xiàn)象，有瞎炮必須由原爆破人員按規(guī)定處理；有無殘余炸藥或雷管;

頂板兩幫有無松動石塊；支護有無損壞與變形。

⑹裝炮時嚴禁火種，嚴禁明火點炮，嚴禁裝藥與打眼同時進行。

⑺兩端工作面接近貫通時，加強兩端的聯(lián)系與統(tǒng)一指揮。當兩端工作

面距離余留八倍循環(huán)進尺時，停止一端作業(yè)，并將人員機具撤走，在安全

距離處設