隧道工程的爆破设计
一、工程概况
1、地理位置
济南至莱芜高速公路长城岭隧道进口位于章丘市文祖镇三槐树村，出口位于莱芜市雪野镇大厂村。施工现场周围无大型建筑物，仅有少量的民用建筑。长城岭隧道中间处LK40+740里程地表处有与隧道中心线几乎垂直的古齐长城，是重点保护对象。
2、工程简况
长城岭隧道全长左幅854（右幅759）米,合计1613米,开挖断面达165m2。其中左幅Ⅲ级围岩160米，Ⅳ级围岩480米，Ⅴ级围岩214米；右幅Ⅲ级围岩145米，Ⅳ级围岩371米，Ⅴ级围岩243米，隧道爆破方量约为247454m3。洞口路基段长170米，挖方段主要为隧道洞口处，约18248m3。
3、长城岭隧道开挖施工方法
长城岭隧道Ⅳ级围岩及Ⅴ级围岩段采用单侧壁导坑法开挖，开挖进尺控制在0.75～1.0m以内，弱爆破技术，小型挖掘机装渣，小型拖拉机运输至洞口处，再由装载机配合大型载重自卸车运输至弃渣场。Ⅲ级围岩采用台阶开挖法进行，光面控制爆破及减震爆破技术。上台阶采用小型挖掘机扒渣至下台阶，再由装载机配合大型载重自卸车运输至弃渣场。爆破进尺控制在1.5米以内。
4、洞外路基施工方法
土方路基挖方地段直接采用大型挖掘机进行挖除，石方地段采用自上而下松动控制爆破，并采取防护措施。出渣由挖掘机挖装，载重自卸车运输至弃渣场。
5、水文地质概况
隧道岩体以灰岩为主，岩石较坚硬，节理裂隙发育。挖方路基石方地段岩石为强风化～弱风化的灰岩，岩体破碎，完整性差。线路范围的水文地质条件简单，属裂隙水。
6、爆破要求
(1)长城岭隧道中部穿过古齐长城，爆破施工时对文物保护要求较高。隧道在爆破开挖时，允许控制在0.2cm/s以内。
(2)洞口周围的民用砖房采用爆破振动安全标准为2cm/s以内。
(3)对于露天控制爆破个别飞石的警戒距离不小于300m，个别飞石最大距离控制在45m以内。
(4)爆破环境技术要求详见《图1 爆破环境平面布置图》。
(5)爆破工程量计算
工 程 项 目 名 称 长（高）×宽（米） 断面积（m2） 深（长）度（m） 爆破方量（m3）
Ⅳ、Ⅴ级围岩 上导坑(单侧) 6.5×9.41 45.4 1308 118766
下导坑(单侧) 4.9×7.78 37.5 1308 98100
Ⅲ级围岩 上台阶 5.2×15.97 41.59 305 12685
下台阶 3.5×16.04 58.7 305 17903
洞外路基 18248
合 计 265702
二、爆破方案选择
1．设计依据
（1）济莱高速公路第六合同段施工第一册《总体设计 路线 路基 路面 桥涵 交叉其它》、第二分册《隧道》；
（2）中华人民共和国爆破安全规程(GB6722-2003)；
（3）公安部《爆破作业人员安全技术考核标准》；
（4）中铁隧道集团在以往施工的类似本工程的成功经验和资料。
2．爆破方案选择
(1) 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眼底在同一垂直面上，掏槽炮眼加深20cm。
(2) 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，导爆索起爆。
(3路堑边坡石方开挖采用松动控制爆破，自上而下分层、分段进行，并用砂袋及钢丝网覆盖。
3．爆破器材选用
根据施工中常用爆破器材，选用以下火工品作为长城岭隧道施工的爆破器材。
爆破器材名称 规 格 用 途
雷管 火雷管（8#） 起爆
1~15段非电毫秒雷管 掘进和传爆
炸药 乳化炸药爆速3800~4000m/s直径φ32mm 掘 进
2#岩石小药卷，直径25mm 起爆、预裂
传爆线 导火索 起 爆
6600m/s导爆索 起爆、预裂
三、爆破参数的选择与装药量计算
1.爆破参数的选择
（1）孔深确定：Ⅳ、Ⅴ级围岩取1~0.75m，Ⅲ级围岩取1.5m，
（2）周边光爆孔或预裂孔孔网确定：根据a/w=0.7~1.0原则确定，一般a=45~60cm，取50cm；w=50~80cm，取60cm。
（3）周边眼线装药密度确定： q线在硬岩段一般取200~350g/m；本段岩石属Ⅲ-Ⅴ级，q线=250g/m。
（4）掘进孔孔网参数确定：
掘进孔孔网根据单孔装药量负担面积确定： a.w=S=Q单/q.l 。
Q单一单孔装药量 q一单耗 l一孔深 a一孔距 w 一抵抗线 S一炮孔负担面积
（5）单耗确定： 单耗根据类似经验确定，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩周边眼取0.25kg/m、断面开挖取0.5~1.94kg/m3。
（6）路基爆破参数为：a=1.2m、b=1.0m、c=1.1m、h=1～1.5m、△h=0.15～0.2m，路堑石方开挖采用松动控制爆破取0.35～0.45kg/m3。
（7）掏槽孔确定：
①楔形掏槽采用六孔掏槽。
②直眼掏槽采用五孔掏槽。其中间孔为空孔，一般不装药，为确保掏槽抛碴，可在底部少量装药，最后起爆抛槽渣。
四. 钻爆设计
1.Ⅴ级围岩钻爆详见图《图2 Ⅴ级围岩及浅埋段爆破设计图》；
2. Ⅳ级围岩钻爆详见图《图3 Ⅳ级围岩爆破设计图》；
3. Ⅲ级围岩钻爆详见图《图4 Ⅲ级围岩爆破设计图》；
4. 路基光面控制爆破详见图《图5 路基挖方爆破设计图》；
五. 药量计算、装药方法、装药结构及炮孔堵塞.
1.药量计算
见爆破设计图。
2.装药方法
采用人工用木制炮棍装药，起爆体均在火工品加工房进行加工，起爆体必须专人加工，分段存放。
3.装药结构
周边眼采用光面或预裂爆破，装药结构为间隔装药；掏槽孔和掘进孔、底板孔采用连续装药结构。
4. 炮孔堵塞：
炮孔采用人工堵塞，堵塞材料为粘性土卷(需提前加工)，用木制炮棍压紧。堵塞长度一般不小于25～30厘米；严禁不堵孔爆破。
六．网络设计及起爆方法
1. 起爆网络采用并簇连法，按如下顺序连接：
孔内雷管分组→周边孔导爆索并接→同段非电雷管双发簇连→双发火雷管起爆。
路基爆破起爆：主爆孔并接→同段非电雷管双发簇连→双发火雷管起爆。
2.起爆器材：
孔内采用非电毫秒雷管和导爆索(周边孔)起爆，孔外采用非电毫秒雷管传爆，起爆采用双发火雷管起爆，导火索长度不小于1.5m。
3.起爆方法：
警戒完成后，人工利用香火点燃导火索(2根)，立即跑到200m以外安全避炮点。在完成爆破后30min后进入爆区检查，确认无盲炮后方可解除警戒。
七. 爆破安全距离计算
由于爆破过程中部分炸药能量转化为地震波，同时产生一定飞石、冲击波、爆破毒气和噪声，影响建筑物、机械设备及生命财产的安全，务必对其安全情况进行校验，采取严格的防范措施加以保护确定爆破安全。
1. 爆破振动计算：
（1）长城岭隧道控制最大段装药量为，Qmax=0.7kg。
V=k(Q1/3/R)a 取 k=50 a=1.3 R=65M时。
V=50×(0.71/3/65)1.5=0.18cm/s<0.2cm/s（古齐长城场交通隧道安全振动速度） 。
2. 爆破冲击波超压的影响：
由于隧道施工方向为水平，而隧道洞室爆破均在地下，因此超压冲击波对洞口周围建筑不会造成影响。
3、爆破安全距离：
A: 隧道爆破时，个别飞石对人员安全距离设定为150m，巷道内对设备安全距离设定为100m(指非机动设备)。
B: 路基爆破时，个别飞石对人员安全距离设定为300m以外，同时加强警戒。
4.起爆顺序和延期时间：
（1）起爆顺序：
隧道内：掏槽眼→掘进眼→内圈眼→周边眼。
路基：主爆孔→光爆孔。
掏槽眼→掘进眼→内圈眼→周边眼。
（2）延期时间：一般掏槽孔段间延时差为50ms~75ms。
八. 安全技术与防护措施.
1、工程现场100m范围内进行实地调查，记录可能影响的构筑物或其它结构状态，记录资料应包括文字和图片资料，现场可作观测标志。
2. 必要时可进行地表震动观测，以优化爆破设计。
3. 爆堆检查时间：
爆堆检查时间应在爆后30min且炮烟排出后，由熟练爆破员进行检查。
4. 盲炮处理：
由于采用炸药均为乳化炸药，因此发生盲炮后，必须由专职爆破员进行处理。处理方法为：
⑴. 能够重新引爆的，加大警戒范围，重新加入起爆体引爆；
⑵不能重新引爆的炮孔，采用高压风吹出堵塞炮渣，取出起爆雷管，并将炸药取出；⑶.严禁采用木棍硬捣起爆药卷。
5. 严禁利用残眼穿孔，以免钻爆残眼中残留炸药。
6. 爆破警戒：装药警戒范围由爆破工作领导人确定，装药时应在警戒边界设置明显标志并派出岗哨；执行警戒任务的人员，应按指令到达指定地点并坚守工作岗位。
7. 信号：预警信号：该信号发出后爆破警戒范围内开始清场工作；起爆信号：起爆信号应在确认人员、设备等全部撤离爆破警戒区，所有警戒人员到位，具备安全起爆条件时发出。起爆信号发出后，准许负责起爆的人员起爆；解除信号：安全等待时间过后，检查人员进入爆破警戒范围内检查、确认安全后，方可发出解除爆破警戒信号。在此之前，岗哨不得撤离，不允许非检查人员进入爆破警戒范围；各类信号均应使爆破警戒区域及附近人员能清楚地听到或看到。
8. 火工品管理必须有火工品管理人员进行管理，现场火工品使用由爆破员使用，安全员现场监督。爆破完成后，剩余火工品必须全部退库，做到帐账相符，账物相符。
9．路基需爆破施工时，起爆前30分钟在两侧300m外设立警戒线，禁止行人进入爆破作业区，爆破完成至少15分钟进爆区检查并确认无瞎炮的情况下再全解
