爆破专项安全设计方案

泰顺黄桥至文成铜铃山公路工程（01合同段）爆破设计方案

设计：黄焕明周珉

校核：胡伟武徐克青

审核：汪艮忠徐建华

浙江利化爆破工程有限公司

二〇一一年二月

目录

一、工程概况 (1)

二、设计原则及工程质量、安全指标 (7)

三、施工设计依据 (7)

四、爆破施工方案的选取 (8)

五、爆破参数的选取 (10)

六、爆破网络设计 (27)

七、爆破有害效应校核及控制 (28)

八、爆破施工安全 (32)

九、安全施工组织与管理 (34)

十、人员及施工设备 (39)

十一、施工现场爆破施工安全制度及规程 (40)

十二、爆破器材使用计划 (40)

十三、附图 (41)

泰顺黄桥至文成铜铃山公路工程（01合同段）爆破设计说明书

一、工程概况

1、概述

本工程路线起点位于三插溪水库大坝旁，与司黄线连接。沿石街至黄山公路（准四级公路）前行，在筱驼源通过隧道穿越大源坑山岭，至工程终点文成县石驼公路K22处。路线全长约 5.267km，其中隧道1座长2.715km。

本项目分4个合同段，本合同段为01合同段（泰顺段），起讫桩号为K0+000～K3+872.5，路线总长3.872.5km，其中隧道1357.5m。本合同段涉及路基土石方工程、防、排水工程、桥涵工程、隧道土建工程、路面工程安全设施工程、绿化工程等，总土石方开挖量约25万m3, 其中需开挖的石方量为：路基约13万m3，隧道约9万m3，合同总工期为18个月。现该合同段由温州市交通建设集团有限公司承接施工，该公司特委托浙江利化爆破工程有限公司对涉及爆破部分的工程编制爆破设计方案并组织施工。

2、工程内容

本合同段主要控制点有全路段路基、大源坑隧道等，其中涉及爆破的工程内容有：路基开挖、路堑开挖、隧道明洞开挖及洞身开挖等。

2.1路基开挖

路基开挖由K0+000～K3+872.5,路线全长3872.5m。路基包括整体式路基和隧道路段路基。其中部分路面平整、边坡修整、路堑开挖等工程需

要进行爆破施工，露天开挖总方量约130000 m3。

2.2隧道开挖

本合同段隧道为大源坑隧道K2+515～K3+872.5段，总长约1357.5m，开挖总方量约90000 m3。根据已知的勘测的资料和地质报告，隧道围岩分II、III、IV类围岩，根据不同的围岩类型采用不同的开挖断面进行施工，开挖断面分别为：II级围岩的开挖断面为66.28 m2（S2）和应急车道105.99 m2（S2），III级围岩的开挖断面为67.15 m2（S3），Ⅳ级围岩的开挖断面为70.69 m2（S4a）和79.08 m2（S4b）。

3、地形、地貌及水文地质

3.1地形、地貌

工程区属浙南中山区，地势由西北向东南倾斜，西北部是洞宫山脉的延伸，东南部属雁荡山脉。山峰连绵不断，最高海拔1046.5米。河谷切割较深，地势陡峻。在岩性和构造等因素的影响下，形成山间小盆地，路线区为低山地貌类型。区内岩体局部风化较强，山脊以浑圆状为主，植被发育，河谷及坡麓地带发育第四系堆积地貌。

3.2气象、水文

工程区属亚热带海洋性季风气候，温暖湿润，雨量充沛，四季分明。年平均气温17℃左右。极端最高气温37℃，极端最低气温-10.5℃，多年，平均降雨量2008mm，丰水年最多达2536.1mm，降雨主要集中在5-6月份的梅雨期以及7-9月份的台风季节。地下水主要为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。

3.3地质条件

3.3.1地层岩性

第四系地层主要为河流冲洪积粉质粘土、卵石，沿河谷分布，大小悬殊。前第四系地层主要为上侏罗统高坞组火山碎屑岩和燕山晚期侵入岩。

3.3.2地质构造

工程区内褶皱构造不明显，断裂构造较发育，以NE向为主，倾向NW，正等距排列，次为NNW向。线路上发育由区域性大断裂派生的次级构造，主要表现为小断裂和节理带。影响隧道、路堑边坡局部稳定性。

3.4工程地质

3.4.1路基工程地质条件

本路线路基局部为半挖半填，地基表土部为强-中风化基岩，局部为残坡积层，一般路基垫筑高度1-10米，局部路段坡率陡于1:2.5，一般边坡坡率为1:1.5。

3.4.2路堑工程地质条件

本段线路共有路堑14段，一般边坡高度5-20米，局部地段大于30米，最高处达49.75米。边坡多为岩质边坡，组成边坡的岩土体为强-中风化基岩。中-微风化基岩完整性较好。第四系残坡积岩对边坡影响较大。

3.4.3隧道工程地质

隧道以微风化岩为主，岩性为流纹质晶屑熔结凝灰岩，埋深29-431.5米，岩质坚硬，节理裂隙较发育-少发育，微张-闭合，结构面平直、洁净。隧道穿越F3断裂，走向北西300-320°，产状210-230°∠76°，影响围岩稳定性。洞口属斜坡地貌，坡度30°左右，中风化流纹质晶屑熔结凝灰岩裸露地表。

3.5不良地质现象

断层构造主要影响隧道围岩的完整性和稳定性，F2、F3断裂对隧洞围岩（K3+480～K3+530段）稳定性影响较大，开挖时经过断裂带须采用超前小导管支护开挖。由于隧道部分路段（K3+253～K3+480和K3+530～K3+872）埋深较深，开挖时可能会发生岩爆现象，应在开挖过程中加强监测工作，制定相应的安全防护措施。

4、主要工程周边环境

本合同段沿线环境较简单，各主要爆点周边环境概述如下：

4.1路基工程周边环境

路基沿线各爆点周边环境如下：

K0+060～K0+180段开挖方量较大，且周边环境较复杂，K0+180爆点北面为三插溪水电站引水洞闸门，最近距离约为8m；K0+060爆点西南面为三插溪水库溢洪道及大坝，最近距离约为60m；北面为原公路，路边建有电站自用变压器和黄桥941线（黄桥支线60号）变压器，最近距离约10m。

K0+360爆点上空约55m有10KV高压线，路边有废弃的照明线电杆距离爆点约5m。

K0+450～K0+510段开挖爆点上有电线杆（爆前迁移）。

K0+720～K0+760段爆点北面为原公路及水库库区，距离爆点5m处的公路旁建有10KV百丈943线（黄桥支线麻岱山岗分支线2-64-3号）电线杆（待迁移），西北面水库库区对岸260m处有一废弃的民房。

K1+000爆点东南面118m和90m处为养猪场及附属库房。

K1+940爆点东面约50m处为2座待拆的民房（爆前拆除），西面紧邻苍展村4#变压器10KV高压线。

K2+318爆点西北面约60m处设有自用的变压器。

K2+460～K2+515段为隧洞口前路基开挖，总体方量较大，距离最近的建（构）筑物为爆点西南面130m处的自用的变压器。

路基其它零星爆点较分散，且周边环境较好，300m范围内均无建（构）筑物。

4.2隧道明洞及洞口开挖周边环境

隧进洞口环境简单，距离最近的建（构）筑物为洞口西南面180m处的自用的变压器，其他方向均为山体。隧洞洞身穿越山体，洞身周边均无建（构）筑物。出洞口位02合同段施工，本设计不作考虑。

整条路线工程控制点较多，各个控制点的周边环境也各有不同，需爆破施工时应分情况不同对待。具体环境详见各爆点周边环境示意图。

二、设计原则及工程质量、安全指标

施工过程严格按泰顺黄桥至文成铜铃山公路工程（01合同段）总体要求进行，设计以工程需求为导向，注重安全、保护环境、讲究实效，确保施工安全、高效；施工严把质量关、文明施工、规范管理，力争工程在峻工验收时各项指标合格且一次性通过验收；施工期间无重大伤亡事故，死亡零指标。项目经理对本工程的质量负直接责任，技术负责人对施工质量负技术责任，加强对职工的质量意识、安全意识教育，牢固树立“安全第一、质量第一”的理念。

三、施工设计依据

1、《中华人民共和国安全生产法》

2、《爆破安全规程》GB6722-2003

3、《民用爆破物品安全管理条例》

4、《爆破手册》冶金工业出版社

5、全国工程爆破作业人员统一培训教材《工程爆破理论与技术》

6、《土石方与爆破工程施工及验收规范》GBJ201-83

7、《泰顺黄桥至文成铜铃山公路工程（01合同段）两阶段施工图设计》

8、现场收集的相关资料

四、爆破施工方案的选取

根据本合同段工程的具体情况、周边环境及参考以往类似工程施工的成功经验，对不同的工程内容选择不同的施工方案：

1、路基、路堑开挖、隧道明洞开挖：根据工程量现状、周边环境情况，路基开挖、路堑开挖及隧道明洞开挖，拟选用浅孔台阶控制爆破辅以光面爆破的方法进行施工。针对表土层、强风化岩覆盖较厚的路段，先采用挖机等机械设备进行清理，当开挖至较硬岩石后才采用浅孔台阶控制爆破的方法施工；临近边坡开挖时，应预留保护层，并采取“多打孔，弱装药，分层装药”的方法施工；对周边环境复杂、路堑边坡较低、岩石风化严重的路段，采用挖机、镐头机等机械设备进行施工。

2、隧道开挖：根据断面大小、地质条件、岩石性质及周边环境的具体情况，将隧道纵断面剥离分析，进行分段爆破施工。

①K2+515～K2+585和K3+500～K3+510段为IV级围岩（S4a、S4b、S4c），开挖长度70m和10m；K3+480～K3+500和K3+510～K3+530段为III级围

岩（S3），开挖长度均为20m；拟采用正台阶开挖法施工，进尺控制在2.2～

2.5m。

②K2+585～K2+885段为Ⅲ级围岩（S3），开挖长度300m；K2+885～K3+480和K3+530～K3+872段为II级围岩（S2），开挖长度585m和342m；拟采用全断面开挖的方法施工，进尺控制在3.2～3.5m。

注意：采用正台阶开挖法时，上台阶先行，掘进10～20m后开挖下台阶，上台阶超前4～6个循环进尺。

五、爆破参数的选取

1、浅孔台阶爆破

本工程路基开挖、路堑开挖、路面平整、边坡修整、隧洞明洞开挖等采用自上而下浅孔台阶控制爆破方式，开挖钻孔采用垂直布孔形式。根据地形地质条件和开挖规模可分为单排孔和多排孔。一次爆破量较小时用单排孔；一次爆破量较大时，则要布置多排孔，多排孔为三角形布置，如下图：

浅孔台阶三角形多排炮孔布置图

（1）台阶高度H

根据现场开挖高度而定，本工程施工时原则上取1～3m，当台阶高度大于3米时应分台阶开挖。台阶要素图如下：

说明：H为台阶高度，L为孔深，W底为前排底盘抵抗线，B为台阶上眉线至前排孔口的距离，L1为装药长度，L2为堵塞长度，h为超深，b为排间距,a为台阶坡面角。

（2）钻孔直径D

采用风钻进行钻孔，目前大都选用直径Φ40mm钻头，则取孔径（D），D=40mm；

（3）钻孔深度L

由确定台阶高度（H）和超深（h）确定，钻孔超深根据经验公式：

则孔深L = H/Sina+h

L —炮孔长度（m）

H —台阶高度（m）

a —钻孔倾角(゜)

h —超深（m）（超深公式h=（0.1～0.15）H，实际情况取h=0.3～0.5米）

依据设备能力和作业条件、边坡坡度角要求，可选择合适的钻孔倾角，根据已选定的台阶高度3m，实际取孔深L=3.3～3.5m，施工时应根据实际情况适当调整炮孔深度参数，以确保孔底位于计划的台阶平面上。

（4）底盘抵抗线w底

根据经验公式：w底=（30～50）D；

在坚硬难爆的岩体中，或台阶高度H较高时，计算时应取较大的系数。

在施工时一般取0.8～1.5m；

（5）炮孔间距a和排距b

同一排炮孔孔间的距离叫炮孔间距，排距是指多排孔爆破时，相临两排钻孔间的距离。

a=（1～1.5）w底；

b=（0.8～1.1）a

本工程取：a=（0.8～1.8）m； b=（0.6～1.5）m；

（6）标准单位炸药消耗量（q）

单位炸药消耗量是指爆破单位体积岩石所需要的炸药量，根据本工程区内岩石的性质、构造等因素，以及实际经验，q值一般取0.3～0.4kg/m3，根据本工程岩石性质及构造，q值取：q=0.35kg/m3。但在实际操作过程中，应根据岩石性质的改变及时进行必要的调整。

（7）单孔装药量Q

根据单位炸药消耗量及欲崩落的体积进行装药量计算（松动爆破）

Q= q·a·w底·H （单排孔）

Q= k·q·a·b·H （多排孔）

式中符号意义同上。

因开挖台阶高度不一，抵抗线随时发生变化，岩石的坚硬程度等不同，单孔装药量应视现场情况计算出合理的装药量，当单位炸药消耗量q 为0.35kg/m 3时，可参考下表各参数的选取。

浅孔台阶爆破参数 （D=40㎜）

浅孔台阶控制爆破一次爆破总药量控制在20箱（480kg ）。 （8）装药结构

根据工程实际情况，本工程拟采用连续装药或分层装药。临近边坡预留层爆破时，采用分层装药，以减少对边坡围岩的破坏；其它炮孔按设计计算出单孔装药量，从炮孔底部往上将炸药填实，起爆药包装在装药长度孔口往下3/4位置。炮孔装药示意图如下：

台阶高度H （m ） 炮孔深度

L （m ） 钻孔超深

h （m ） 炮孔间距

a （m ） 炮孔排距

b （m ） 单孔装药量Q

（kg ） 前排 后排 1.0 1.1 0.1 1.0 0.8 0.28 0.30 1.5 1.7 0.2 1.1 1.0 0.58 0.60 2.0 2.2 0.2 1.2 1.1 0.92 0.97 3.0

3.3

0.3

1.3

1.2

1.64

1.72

（9）堵塞

炮孔堵塞时，应有足够的堵塞长度和保证良好的堵塞质量，堵塞过程中必须保护好导爆管。堵塞材料可用沙子，粘土，岩粉等，按设计长度填实装满为止，堵塞长度为孔深的1/3-3/4，并大于最小抵抗线，对于有水的炮孔应先将水处理掉，再进行堵塞。严禁实施无堵塞爆破。

2、边坡及隧道洞脸光面爆破设计

针对岩石性质情况，在边坡和洞脸岩性较差时，可选用光面爆破，初次选用以下爆破参数，在施工中可按每次爆破效果不断的调整光爆参数：1）孔深L=3.0m；

2）最小抵抗线：W min=（10～20）d，取0.8m，施工中可做适当调整；

3）孔距：a=（0.6～0.8）W min=0.6 m，施工中可做适当调整;

4）线装药密度：q=0.3kg/m;

5）不耦合系数：E=D/r药=40/25=1.6；

6）单孔药量：Q=ηLг=0.5kg

式中η—炮孔装药系数，取0.6；

L—孔深，m；

г—每米长度炸药量，0.3kg/m；

7）光爆孔装药结构：

光面爆破炮孔布置及装药图

3、隧道开挖

本合同段各隧道洞身开挖都采用钻爆法施工（其工艺流程见图一），根据不同的地质结构、岩石性质，采用正台阶开挖法、超前小导管注浆正台阶开挖法、全断面开挖的方法爆破施工，以新奥法理论指导施工（隧洞新奥法施工工艺流程见图二）。根据工程内容，隧道采用单向掘进方式施工，由进洞口向K3+872坐标点施工，在施工作业中应注意事项及爆破参数的选择。

钻爆法开挖施工工艺流程图（图一）

通 风 洒 水

装 药 爆 破

钻 炮 眼

清 危 排 险

进人下道工序

出 渣

喷 砼 锚杆、挂网 安全判定

施工准备

机具就位 断面测量画开挖轮廓线布炮眼 监控测量、安全检查

隧洞新奥法施工工艺流程图（图二）

修改施工方案修改支护参数

施工准备

工程地质查勘危岩及岩

体计算参数的取值

开挖程序与方法等

实施性施工组织设计

开挖光面爆破减少扰动

初期支护锚喷支护减少围岩变形

洞内观察、测量围岩

位移，指导施工

是否符合管理标准

二次衬砌

结束

监

控

量

测

本段隧道穿越II、III、IV三种围岩，对于正台阶开挖法施工，采用将结构断面分成上下两个台阶，分步开挖，先进行上台阶开挖，后进行下台阶开挖，根据岩石性质，循环开挖进尺控制在2.2～2.5m；对于全断面开挖一次成型，根据岩石性质，循环开挖进尺控制在3.2～3.5m。

不同的地质结构，隧洞断面的开挖面积各有不同，本设计根据《泰顺黄桥至文成铜铃山公路工程（01合同段）两阶段施工图设计》提供的开挖断面面积，全断面开挖取66.28㎡，正台阶开挖断面取70.69㎡，其他断面可根据设计断面参数进行相应的调整。

3.1炮孔布设

爆破开挖拱部边墙采用光面爆破，核心采用控制爆破，掏槽采用抛掷爆破的爆破工艺.

3.1.1掏槽孔布设

掏槽孔采用双楔形掏槽，每对掏槽孔口间距为2.2～3.3m，孔底间距为0.1～0.2m。掏槽孔与工作面夹角为55°～75°，参考《工程爆破理论与技术》表8-2，角度取65°，本工程两排炮孔间距0.3m。

3.1.2辅助孔布设

辅助孔炮孔间距根据围岩种类即所处不同位置从70～90cm之间选取，本工程取80cm，施工中可做适当调整。

3.1.3周边孔布设

本隧道各类围岩均采用光面爆破，以减少对围岩的扰动，间距一般取炮孔直径的8～15倍，在节理裂隙发育的岩石中，应取小值；在整体性较好的岩石中，应取大值。周边孔间距一般为30～60cm，本工程取50cm，

施工中可做适当调整。

周边孔钻孔时应提高钻孔精度，以确保隧道的减少超欠挖，并为保证开挖轮廓面积，周边孔钻孔时需设外插量，一般不小于10cm 。

周边孔爆破时应同时起爆，确保爆破质量。 3.1.4光面爆破参数

1）不耦合系数。合理的不耦合系数应使炮孔压力低于岩壁动抗压强度，而高于动抗拉强度，通常不耦合系数取1.5～2.5，本工程选用1.6；

2）光面炮孔间距。一般取炮孔直径的8～15倍。在节理裂隙发育的岩石中，应取小值；在整体性教好的岩石中，应取大值；本工程光爆孔间距取0.5m ，施工中可做适当调整。

3）最小低抗性W 。光面层厚度邻近辅助孔间的距离，是光面起爆时的最小抵抗性，一般应大于或等于光爆炮孔的间距，本工程取0.5～0.8m 。

4）线装药量：250～400g/m ； 5）不耦合装药结构图如下：

脚线或导爆管

雷管

炮泥

脚线或导爆管

雷管小药卷

导爆索导爆索

b

a

不同的情况可选择不同的装药结构。在地质构造如破碎松软、渗水、漏水等不良情况严重时，可选择a或b装药结构；在情况相对较好时，可选择c装药结构。

由于地下工程地质情况十分复杂，塌方段处理也无一定模式，具体要视现场情况研究决定，情况严重的位置可在原来的基础上增加辅助孔、周边孔数量，采用特殊装药结构、减少装药量等方法及时调整爆破施工工艺。

3.1.5炮孔数

炮孔数目的多少直接影响每一循环凿岩工作量、爆破效果、掘进进度、隧道成型的好坏，设计时按下式计算炮孔数，在施工过程中根据实际情况可作适当调整，以达到最佳爆破效果。

N=3.3×（f×S2）1/3

式中：N为炮孔数目，个

f为岩石普氏系数

S为巷道掘进断面，m2

隧道岩石普氏系数f=8～12，取全断面开挖取f=12，正台阶开挖取f=10；全断面开挖取66.28㎡，正台阶开挖断面取70.96㎡，代入数据计算：

隧道全断面开挖：

N =3.3×{12×66.282}1/3=124

采用楔形掏槽，实际取100～120个。 正台阶开挖：

N =3.3×{12×70.962}1/3=129

分台阶开挖下断面采用浅孔爆破的方法施工，参数可参考浅孔台阶爆破参数，炮孔个数适当减少，实际取100～130个。

3.1.6装药结构

掏槽眼、辅助眼采用连续装药方式，如下图所示：

隧道掘进其余炮眼装药图

周边孔参照光面爆破不耦合装药结构。

本隧道开挖采用光面爆破技术，起爆使用非电毫秒雷管，结合实际开挖后地下水情况，炸药使用2#岩石粉状乳化炸药或乳化炸药。开挖时，严格控制周边眼的间距和钻眼角度，周边眼采用专用的光面爆破药卷或小药卷间隔装药结构，根据隧道埋深情况严格控制同段雷管的起爆药量，以减少对周围环境的影响。

所有炮眼装药后需用炮泥堵塞密实，以确保爆破效果。 3.1.7药量计算

周边眼单孔药量计算公式为：

ＱＫ＝4

1·π·d 2i ·β·L·ρ0