公路隧道开挖爆破详细设计.doc

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1、九江爆破公司2009年2月目 录1 概述11.1 隧道设计要点11.2 隧道开挖施工概述31.2.1 露天开挖51.2.2 级围岩双侧壁导坑法开挖51.2.3 级围岩双侧壁导坑法开挖51.2.4 级围岩环形开挖留核心土法开挖62 露天开挖72.1 露天开挖的推进形式72.2 露天开挖中的台阶爆破82.2.1 爆破参数82.2.2 装药结构及爆破网路103 级围岩双侧壁导坑法开挖133.1 开挖毛断面及其分部开挖划分133.1.1 开挖毛断面133.1.2 毛断面分部开挖范围划分133.2 双侧壁导坑法开挖施工简述143.3 侧壁导坑开挖施工153.3.1 施工准备153.3.2 爆破参数163

2、.3.3 炮孔装药结构213.3.5 爆破网路223.4 上台阶开挖施工233.5 下台阶开挖施工254 级围岩双侧壁导坑法开挖274.1 开挖毛断面及其分部开挖划分274.2 导坑开挖施工284.2.1 爆破参数294.2.2 爆破网路304.3 上台阶开挖施工315 级围岩环形开挖留核心土法开挖335.1 开挖毛断面及其分部开挖划分335.2 环形开挖留核心土法施工简述345.2.1 开挖参数345.2.2 施工工序简述355.3 上部环形土开挖爆破工艺355.3.1 爆破参数355.3.2 炮眼布置375.3.3 炮孔装药结构385.3.4 爆破网路连接及其起爆395.4 下部环形土开挖

3、爆破工艺405.5 上部核心土与下部台阶开挖爆破工艺426 总结与建议446.1 本设计要点总结446.1.1 内容回顾446.1.2 相关说明446.2 相关建议456.2.1 爆破震动监测456.2.2 施工中异常现象应对措施45附图1附图2附图3 1 概述本设计以中铁第四勘察设计院集团有限公司的肖家山隧道设计说明书及相关图纸（2008年11月）（以下称设计）作为原始资料，依据隧道设计标准及相关规定，对隧道的开挖做出设计说明。1.1 隧道设计要点据设计说明，肖家山隧道全长172m；隧道进口隧线分界里程DK12+502，进口里程DK12+510，明暗分界里程DK12+525；隧道出口里程DK

4、12+682，出口隧线分界里程DK12+690。隧道内采用有砟轨道，轨道结构高度为76.6cm，左线内轨顶面标高=路肩设计标高+0.922。隧道全程直线，隧道内设单面下坡，坡度为-5。隧道进口端出洞方向为上坡，洞外路垫侧沟做成2反坡，并在洞门外12.0m处设横向截水盲沟一道，以拦截洞外水流入隧道。隧道内设双侧救援通道，采用双侧水沟排水，每侧一沟两槽，隧道内前进方向的左侧设置电力电缆槽及通信、信号电缆合槽，右侧设信号电缆槽及通信电缆槽。隧道进出口里程处轨下结构预留与刚性路基衔接设置变形缝的条件。设计指出，为确保施工顺利进行，在进行暗洞开挖前，对洞口衬砌外的边仰坡进行锚喷（网）加固，然后开挖进洞。

5、具体设计要点详见设计及其相关图纸。设计推荐，隧道进口至DK12+525采用明挖法开挖；DK12+525至DK12+555采用双侧壁导坑法开挖；DK12+555至DK12+650采用环形开挖留核心土法开挖；DK12+650至隧道出口采用双侧壁导坑法开挖。本设计遵循设计所推荐的开挖法。按铁路隧道设计规范（TB100032005），本隧道围岩所在地层分级、级两种。其中DK12+545至DK12+660之间属于级围岩，其余属于级围岩。设计对不同围岩级别的隧道段，采用不同的临时支护方式和衬砌厚度。图1-1至1-3为各隧道段的断面形状及结构。图1-1 明洞衬砌图1-2 级偏压衬砌图1-3 级加强衬砌1.2

6、 隧道开挖施工概述对于隧道开挖施工，首先需要说明的是，为了施工过程的安全及隧道日后使用过程的稳定性，尽可能不采用爆破的方式进行开挖掘进，避免保留围岩受爆破震动损伤，影响整体稳定性。前已述及，在不同围岩级别的隧道段中，设计采用的临时支护方式及衬砌厚度有所差别，且在不同级别的围岩中，预留变形量也不尽相同（图1-1至1-3所示的断面未考虑预留变形量）。这导致了在不同级别的围岩中，隧道的开挖毛断面有所不同。同时，设计对不同的隧道段，推荐使用不同的开挖法。因此，在隧道的现场掘进中，就产生了多种具体的隧道开挖方式。如图1-4所示。根据围岩的不同级别和推荐的不同开挖法，将具体开挖方式分成以下四类，每一类具体

7、开挖方式的现场施工后续内容详细说明。图1-4 肖家山隧道具体开挖方式说明图1.2.1 露天开挖（1）适用范围隧道进口段，从表土剥离至明暗分界线（里程DK12+525），开挖长度约50m；隧道出口段，从表土剥离至隧道出口（里程DK12+682），开挖长度须经进一步测量而定。（2）初拟施工方法按图1-1所示的断面，以台阶方式向前推进，两旁及前方边坡坡角控制在设计范围内。1.2.2 级围岩双侧壁导坑法开挖（1）适用范围隧道进口段，从明暗分界线（里程DK12+525）至级围岩与级围岩交界（里程DK12+545），开挖长度20m；隧道出口段，从隧道出口（里程DK12+682）至级围岩与级围岩交界（里程D

8、K12+660），开挖长度22m。（2）初拟施工方法按图1-2所示的隧道断面，考虑一定预留变形量，确定隧道开挖毛断面，并对断面划分分部开挖范围。采用双侧壁导坑法对隧道断面分部开挖。1.2.3 级围岩双侧壁导坑法开挖（1）适用范围隧道进口段，从级围岩与级围岩交界（里程DK12+545）至两种暗洞开挖法交界（里程DK12+555），开挖长度10m；隧道出口段，从级围岩与级围岩交界（里程DK12+660）至两种暗洞开挖法交界（里程DK12+650），开挖长度10m。（2）初拟施工方法按图1-3所示的隧道断面，考虑一定预留变形量，确定隧道开挖毛断面，并对断面划分分部开挖范围。采用双侧壁导坑法对隧道断面

9、分部开挖。1.2.4 级围岩环形开挖留核心土法开挖（1）适用范围设计推荐的环形开挖留核心土法所在的隧道段，里程范围为DK12+555至DK12+650，开挖长度95m。（2）初拟施工方法按图1-3所示的隧道断面，考虑一定预留变形量，确定隧道开挖毛断面，并对断面划分分部开挖范围。采用环形开挖留核心土法对隧道断面分部开挖。2 露天开挖设计中，有如下工程地质：剥蚀丘坡，自然坡度较陡，表层为Qel+dl黏土，厚约0.53m，下伏志留系下统粉砂岩，褐黄色间褐红色，全弱风化，围岩以强风化层为主。由此可知近地表岩层强度较低，可用挖掘机械直接开挖部分表土。在前述露天开挖适用范围内，对于表土和风化破碎软岩，可用

10、挖掘机开挖；遇较硬岩石，若岩体整体性差，块状分明，可对个别大块实施钻孔装药爆破方式，使其破碎至较小块度，便于搬运；若岩体整体性较好，机械无法直接挖掘，采用普通露天台阶爆破方式开挖。2.1 露天开挖的推进形式无论是采用机械挖掘还是露天台阶爆破，露天开挖都应遵循一定的推进形式，以在开挖中形成特定的边坡形式，确保边坡稳定，保证施工过程的安全。设计中，明挖部分永久边坡坡度大都为1：0.75，可取露天开挖的推进边坡平均坡度为1：0.75。下面以隧道进口露天开挖为例，叙述露天开挖的推进形式。如图2-1为隧道进口开挖境界，即隧道进口开挖到如图所示的边坡后，应对边坡进行永久加固，开始施工暗洞部分。边坡台阶高度

11、6m，台阶平面宽度3.5m，台阶坡角81（选择台阶高度为6m的目的是：当开挖到达明暗交界时，恰有一6m高的台阶作为暗洞施工的平台，可在台阶上施工暗洞管棚钻孔、对隧道顶板进行超前注浆等；小型挖掘机的工作宽度约为3.5m，选择3.5m作为台阶宽度，便于小型挖掘机辅助边坡开挖）。图中正视图所示的开挖线可作为露天开挖的推进边坡。-剖面是边坡正前方的台阶形式。隧道出口的露天开挖与进口的露天开挖相似，不同点不过是出口段的边坡左边高于右边。隧道出口段的露天开挖所取的边坡参数与进口段相同。图2-1 露天开挖边坡示意图2.2 露天开挖中的台阶爆破按设计台阶剥离表土，出露风化岩石，若岩石硬度较大，且整体性较好，挖

12、掘机难以施工。应采用普通台阶爆破方式对边坡进行开挖。2.2.1 爆破参数（1）底盘抵抗线W1W1常取0.41.0倍台阶高度H，这里取W1=0.5H=3m。台阶不高，打垂直中深孔。根据坡角及台阶高度，可算得外排钻孔口到台阶边缘的距离为2m。（2）钻孔直径d钻孔直径与现场施工的钻孔机械相关，参照相关工程数据，在台阶高度为6m时，一般取钻孔直径d=76mm（若无匹配钻机和钻头，可取7080mm之间的孔径也可满足要求）。（3）炮孔深度L和超深h超深h一般取台阶高度H的10%15%。由于岩石硬度不高，本设计取h=10%H=0.6m。炮孔深度为台阶高度与超深深度之和，即L=6.6m。（4）炮孔间距a常取a

13、=（1.02.0）W1，这里取a=1.0W1=3m。（5）炮孔排距b常取b=（0.80.9）a，这里取b=2.5m。（6）炸药单耗q炸药单耗q与岩石坚固性系数f有关，如下表所示。表2-1 中深孔台阶爆破单位炸药消耗量q值f0.82345681012141620q/kgm0.400.430.460.500.530.560.600.640.670.70本设计所开挖岩石属于强风化岩体，坚固性系数较小，属于表中0.82一列，故取q=0.40kg/m3。（7）每孔装药量Q单排孔爆破或多排孔爆破的第一排孔的每孔装药量按下式计算：Q=qaW1H将数据代入上式得第一排孔每孔装药量Q=21.6kg。多排孔爆破时

14、，从第二排孔起，以后各排孔的每孔装药量按下式计算：Q=kqabHk为考虑受前面各排孔的岩石阻力作用的增加系数，常取1.11.2，这里取1.1。将数据带入上式得，非第一排炮孔每孔装药量Q=19.8kg。（8）炮孔填塞长度l炮孔填塞长度应大于最小抵抗线，以避免炮轰压力从孔口冲出，形成“冲天炮”。根据底盘抵抗线及台阶形状，可计算出第一排炮孔最小抵抗线约为2.6m。取填塞长度l=2.8m将以上爆破参数进行汇总，如表2-2所示。表2-2 爆破参数表参数项目单位数值备注底盘抵抗线W1m3孔径dmm76孔深Lm6.6孔距am3排距bm2.5单耗qkgm0.4第一排炮孔单孔装药量Qkg21.6非首排炮孔单孔装

15、药量Qkg19.8填塞长度lm2.82.2.2 装药结构及爆破网路（1）炮孔装药结构为保证爆炸网路安全起爆，炮孔起爆雷管应尽可能装在孔内，且均用双雷管起爆。由于炮孔深部不大，故可不在孔内敷设导爆索，避免爆炸产生更大声响。假设所用炸药密度为1.2g/cm3（如散装乳化炸药），根据孔径大小，可计算出：21.6kg炸药的装药长度为4m，19.8kg炸药的装药长度为3.6m。两种装药长度与堵塞长度之和，恰好均接近炮孔长度，故炮孔采用连续装药结构。可用散装乳化炸药。由于乳化炸药较为钝感，故设计在孔内装入起爆弹，起爆弹用双导爆管雷管起爆。图2-2为炮孔装药结构示意图。图2-2 炮孔装药结构图（2）爆破网路

16、及其起爆爆破网路采用非电起爆方式。如图2-3所示。炮孔内双导爆管雷管加起爆弹起爆，每个炮孔引出两根导爆管。一个爆区的所有导爆管（称一级导爆管）捆扎在两发搭桥雷管上若爆区引出的导爆管数太多（在40根以上时），应适当增加搭桥雷管数，将各爆区的搭桥雷管的导爆管（称二级导爆管）捆扎在总起爆雷管上，总起爆雷管引出导爆管到达避炮点，用激发枪或其它起爆器（如高压脉冲起爆器等，2009年起，国家明令禁止使用火雷管，故不采用火雷管起爆）引爆爆破网路。依据相关干扰降震研究成果，当微差起爆时间间隔在5070ms，即两个雷管段位时间间隔时，前后两次爆炸引起的爆轰波峰值能够很好的错开，实现波峰与波谷的叠加，从而减小爆破

17、震动，有效降低爆破对保留边坡的损伤。因此，本设计的爆破网路（包括后续部分的爆破网路）微差间隔定位50ms，即前后两次爆炸的微差时间为两个毫秒雷管段位。此外，爆破网路中，除了总起爆雷管外，其它起爆雷管均不许使用即发雷管。图2-3 爆破网路示意图3 级围岩双侧壁导坑法开挖3.1 开挖毛断面及其分部开挖划分3.1.1 开挖毛断面设计中的相关图纸的隧道断面尺寸均为考虑预留变形量，如图1-2所示的V级偏压衬砌为未考虑预留变形量情况下的断面尺寸。根据相关预留变形量的规定，在级围岩中，隧道开挖毛断面应考虑1015cm的预留变形量。本设计考虑13cm预留变形量，得如图3-1所示的开挖毛断面。3.1.2 毛断面

18、分部开挖范围划分（1）断面分布开挖原则依据隧道施工方法，当隧道采用双侧壁导坑法开挖时，将断面分成4块，即左、右侧壁导坑1、上台阶2和下台阶3。如图3-1所示。导坑尺寸拟定的原则是，导坑宽度不宜超过断面最大跨度的1/3，高度以到起拱线为宜，这样，导坑可分二次开挖和支护，不需要架设工作平台，人工架立钢支撑也较方便。导坑与台阶的距离没有硬性规定，但一般应以导坑施工和台阶施工不发生干扰为原则。（2）分部开挖结果本设计取导坑宽度为断面最大跨度的1/3，即导坑宽度为14421/3=480.67cm，取480cm。导坑高度定为804cm，导坑顶点为起拱线。用光滑弧线将导坑顶点、最大宽度点及底点连接起来，便得

19、到导坑的断面形状。断面上下台阶高度的划分没有硬性规定，一般情况下，上台阶的高度应形成合适的工作高度空间，方便工作人员站在下台阶上施工。本设计取上台阶高度为540cm，下台阶高度704cm。隧道开挖毛断面分部开挖划分结果如图3-1所示。图3-1 隧道开挖毛断面及其分部开挖划分3.2 双侧壁导坑法开挖施工简述一般情况下，双侧壁导坑法中左右两导坑不能同时开挖，避免围岩应力重分布过于严重，导致围岩失稳垮塌。左右导坑通常错开开挖，以避免在同一断面上同时开挖不利于围岩稳定，错开的距离应根据开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布的影响不致波及另一侧已成导坑的原则确定，亦可工程类比确定，一般取710m。本设计定左

20、右导坑开挖错开距离为10m，先开挖左导坑，后开挖右导坑。根据双侧壁导坑开挖法常用施工顺序，将本设计导坑法作业顺序作如下叙述：（1）明洞开挖完毕后，对暗洞部分进行管棚施工；（2）对即将开挖的导坑进行超前加固（如小导管超前注浆等）；（3）开挖左侧导坑，及时将其初期支护闭合；（4）相隔10m后开挖右侧导坑，将其初期支护闭合；（5）开挖上台阶，施作拱部初期支护，拱脚支承在两侧壁导坑的初期支护上；（6）开挖下台阶，施作底部初期支护，使初期支护全断面闭合；（7）拆除导坑临空部分的初期支护；（8）待隧道周边变形基本稳定后，施作二次模注混凝土衬砌。3.3 侧壁导坑开挖施工为减小施工对围岩整体稳定性的影响，隧道

21、的开挖施工尽可能不采用爆破方式。施工中可用风镐等破岩机械进行开挖，遇到坚硬岩体，机械无法直接开挖，才考虑使用爆破法。下面仅叙述用爆破法开挖的施工方法，对机械开挖不做叙述。爆破采用“掏槽眼+辅助眼+周边眼”光面爆破。3.3.1 施工准备在进行暗洞开挖之前，除了按设计说明对隧道顶拱进行管棚施工外，还应对导坑断面四壁进行超前加固。参照相关资料，级围岩有如下工程地质条件：工程地质特征：石质围岩位于挤压强烈的断裂带内，裂隙乱杂，呈石夹土或土夹石状；结构特征和完整状态：呈角（砾）碎（石）状松散结构。工程地质特征：一般第四系的半干硬硬塑的黏性土，及稍湿至潮湿的一般碎、卵石土，圆砾及黄土（Q3，Q4）；结构特

22、征和完整状态：非黏性土呈松散结构；黏性土及黄土呈松软结构。级围岩开挖中围岩易坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常小坍塌，浅埋时易出现地表下沉（陷）或坍塌至地表。由级围岩的特征可知，本设计隧道所在的岩层性质极差，开挖后围岩不能自稳。由于设计中未说明如何对导坑四壁进行超前加固，故在对导坑进行开挖之前，应沿着导坑断面打入小导管，对导坑围岩进行超前加固，待确定加固效果后方可开始凿岩爆破工作。3.3.2 爆破参数（1）孔径d及药卷规格隧道掘进钻孔常用普通气腿子凿岩机，钻头直径38mm，钻孔直径d=40mm。对于孔径40mm，常用普通2#岩石硝铵炸药，采用标准型药卷规格：直径35mm、长度165mm、质量

23、150g、密度0.95g/cm3。（2）孔深l一般气腿子凿岩机所打钻孔长度在3m以下，考虑到级岩层的稳固性问题，应控制一次爆破进尺。本设计定一次爆破进尺L=2m，若炮眼利用率为95%，则钻孔深度l=2.1m（掏槽眼除外）。（3）周边眼钻孔参数周边眼采用光面爆破，应采用“多打眼，少装药”的方式，甚至应对周边眼采用更小孔径、更小药卷爆破的方式。为避免现场更换钻孔设备造成钻孔作业时间延长，本设计周边眼孔径与普通眼相同，d=40mm。对一般铁路隧道光面爆破来说，周边炮眼的孔间距E一般为（818）d，这里取E=50cm。由孔距可初步确定周边眼39个，其中底眼9个，帮眼及顶眼30个。（4）掏槽类型隧道开挖

24、爆破掏槽类型分斜眼掏槽和直孔掏槽。斜眼掏槽又分单向掏槽、锥形掏槽、楔形掏槽等类型。其中楔形掏槽爆力比较集中，爆破效果好，掏出的槽子体积较大，可以适应各种不同坚固程度的岩层。本设计选用水平楔形掏槽。楔形掏槽炮眼的对数，视围岩类型而定。一般类围岩掏槽眼34对，类围岩3对，类围岩23对，类及以后各类围岩2对或1对。楔形掏槽还必须注意岩石情况的变化以及各对炮眼的倾斜角度。眼底距离和每对炮眼与另一对炮眼的距离详见表3-1。表3-1 楔形掏槽的炮眼布置参考数据f值炮眼倾斜角度每对炮眼与另一对炮眼之间的距离（m）眼底距离（m）275800.600.800.304670800.500.600.300.2568

25、65750.400.500.250.2081060700.300.400.200.15101255650.200.300.050.10参考表3-1数据，取f=24一行，炮眼倾斜角度=80，每对炮眼与另一对炮眼之间的距离0.80m，眼底距离0.30m。布置两对掏槽眼。掏槽眼底通常超出普通炮眼10cm20cm，取15cm。根据上述掏槽眼参数，可确定掏槽眼孔口距为110cm。（5）炸药单耗量qq值主要受岩石的抗爆破性、断面进尺比S/L、临空面的数目、炮眼布置形式、掏槽效果等因素的影响。一般而言，岩石的完整性系数f值越大，q值越大；断面进尺比S/L越大，q值越大；临空面越多，q值越小；炮眼布置不当或掏

26、槽效果不佳，q值增大。隧道爆破中实际采用的q值通常在0.72.5kg/m3之间，表3-2是断面面积为420的隧道爆破开挖的q值表。20以上的大断面，其参数参照有关工程实例选取。表3-2 隧道爆破炸药单耗量q（单位：kg/m3）岩石条件爆破条件4679101213151620硝铵炸药62%胶质炸药硝铵炸药62%胶质炸药硝铵炸药62%胶质炸药硝铵炸药硝铵炸药岩石等级软岩f102.902.102.502.502.251.702.102.00经计算，隧道导坑断面面积约为29。上表数据不能直接参考，但从表中数据可以看出，随着断面面积的增大，单耗逐渐降低。参照相关工程经验数据，本设计可取炸药单耗q=0.8

27、kg/m3。（6）一次爆破炸药量QQ为炸药单耗q与一次爆破进尺的体积V之积。V为断面积S与进尺长度L之积,V=SL=292=58m3；Q=qV=0.858=46.4kg。（6）单孔装药量Q单及其孔数不同围岩下的不同炮眼装药系数如下表所示。表3-3 装药系数值围岩级别炮眼名称、掏槽眼、底眼0.650.800.600.550.5辅助眼0.550.700.50.450.4周边眼0.600.750.550.450.4参考表中最后一列数据。掏槽眼长2.3m，装药系数0.5，则装药长度为1150mm，装7卷药，装药量Q单=1.05kg。掏槽眼四个，掏槽区总装药量为4.2kg。底眼及周边眼均采用光面爆破，其

28、装药系数不能取表中值，应根据相关工程数据取值。软岩中的光面爆破孔，工程上常取线装药密度为0.130.18kg/m。对于周边眼，由于前面确定的光面炮孔孔距（约50cm）较小，故取较小的线装药密度，取0.15kg/m，由此可算出周边眼单孔装药量为0.315kg，取两卷药卷重量0.3kg。周边眼数30个，故周边眼总装药量为9kg。对于底眼，由于其爆破过程要克服上部爆破崩落的岩石重力，故应取较大的线装药密度，取0.18kg/m，由此算出底眼单孔装药量为0.378kg，取两卷半药重量0.375kg。底眼数9个，故底眼总装药量为3.375kg。辅助眼长度2.1m，装药系数为0.4，可算出装药长度为840m

29、m，可装5卷炸药，则单孔装药量为0.75kg。辅助眼装药总量为46.4-4.2-3.375-9=29.825kg。可算出辅助眼数为39.8，取整数40。于是可算出一次爆破药量为46.575kg，即310.5卷炸药。将以上各类爆破参数进行汇总，并列出其它未确定的爆破参数，如表3-4所示。表3-4 爆破参数汇总表序号参数项目单位数值备注1孔径dmm40气腿子凿岩机，38钻头2所用炸药药卷参数直径mm35所用炸药为普通2#岩石硝铵炸药长度mm165重量g150密度g/cm30.953炮孔深度掏槽眼m2.3比辅助眼超深15cm辅助眼m2.1周边眼m2.12两种炮眼孔口距轮廓线15cm，孔底落在轮廓线外

30、15cm底眼m2.124炮孔与断面夹角掏槽眼80辅助眼90周边眼82底眼825装药系数/单孔装药量掏槽眼0.5/1.05kg每孔7条标准卷药辅助眼0.4/0.75kg每孔5条标准卷药周边眼0.4/0.3kg每孔2条标准卷药底眼0.5/0.375kg每孔2.5条标准卷药6炮眼数/总装药量掏槽眼4/4.2kg辅助眼33/30kg周边眼30/9kg底眼9/3.375kg7炮眼利用率0.958一次爆破进尺m29开挖断面面积m22910一次爆破药量kg46.575相当于310.5条标准药卷根据上述确定的钻孔数，将钻孔合理布置于开挖断面中，如下图所示。图3-2 导坑断面炮眼布置示意图3.3.3 炮孔装药结

31、构（1）掏槽眼掏槽眼长2300mm，孔口堵塞长度400mm，装7条药卷，装药长度1156mm，间隔长度744mm。孔底装四卷炸药，间隔744mm，再装三卷炸药，孔口堵400mm炮泥。孔内敷设导爆索，起爆雷管反向装于孔底。图3-3（a）所示。（2）辅助眼辅助眼长2100mm，孔口堵塞长度400mm，装5条药卷，装药长度825mm，间隔长度875mm。孔底装三卷炸药，间隔875mm，再装二卷炸药，孔口堵400mm炮泥。孔内敷设导爆索，起爆雷管反向装于孔底。图3-3（b）所示。（3）周边眼周边眼采用光面爆破，炸药应尽可能均匀分布在炮孔内。周边眼长2120mm，孔口堵塞长度400mm，装2条药卷，装药

32、长度330mm，间隔长度1390mm，分三个间隔段，每段间隔463mm。炸药分四节装，每节为半卷炸药。孔内敷设导爆索，起爆雷管反向装于孔底。图3-3（c）所示。（4）底眼底眼与周边眼一样采用光面爆破，炸药应尽可能均匀分布在炮孔内。周边眼长2120mm，孔口堵塞长度400mm，装2.5条药卷，装药长度412.5mm，间隔长度1307.5mm，分三个间隔段，每段间隔436mm。炸药分四节装，孔底一条药卷，后面三节每节为半条药卷。孔内敷设导爆索，起爆雷管反向装于孔底。图3-3（d）所示。应该说明的是，上述设计的间隔长度在施工中不必精确，取大概数值即可。但实际施工中将炸药均匀分布在炮孔内是很有必要的，

33、这样能使爆炸能较为均匀地作用在炮孔壁上，爆破效果更佳。建议在施工前准备大量的长度为400mm左右的细竹筒，用于装药中将孔内各节炸药隔开。图3-3 炮孔装药结构示意图3.3.5 爆破网路爆破网路采用非电复式起爆方式。每个炮孔的起爆雷管均反向装于孔底的药包中。孔底以上的药包由敷设于炮孔壁的导爆索引爆。由于每个炮孔仅装一发起爆雷管，为确保所有炮孔都能安全起爆，连接爆破网路时，尽可能将同段炮孔引出的导爆索搭接在一起（图示仅表现为两两搭接）。如此一来，导爆索搭接在一起的同段炮孔中，只要有一个炮孔能安全起爆，其余孔便有可能被搭接的导爆索引爆，确保网路安全起爆。同时，仅用一发雷管可大大降低了起爆器材消耗。所

34、有炮孔的起爆先后顺序均由孔底起爆雷管的段位决定。起爆雷管的导爆管脚线引出孔外，分三扎捆扎于搭桥雷管上。搭桥雷管的导爆管再捆扎在总起爆雷管上，总起爆雷管导爆管脚线引出隧道外，直达避炮点，用激发枪或其它起爆器起爆爆破网路。图3-4所示。图3-4 爆破网路连线示意图一次爆破炮孔数83个，爆破后对工作面进行通风，通风完毕可进行出渣工作，然后立即对导坑进行临时支护。支护完毕便可进入下一个进尺循环。左导坑掘进10m后，用同样方法施工右导坑。右导坑的布孔与左导坑关于隧道中心线对称，炮孔装药结构及爆破网路与左导坑完全相同。左右导坑施工完毕后，可开始对上台阶进行开挖施工。3.4 上台阶开挖施工上台阶开挖施工开挖

35、方式与导坑开挖类似。由于岩层性质与导坑一模一样，故所选爆破参数与导坑完全相同。（1）采用楔形掏槽，掏槽孔两对，掏槽孔孔口距110cm，孔底距30m，与断面夹角80，孔深2.3m。掏槽眼布置与开挖面中心。（2）周边眼及底眼采用光面爆破，孔距50cm，最小抵抗线65cm；辅助眼最小抵抗线70cm，孔距75cm。根据实际情况做出适当调整。如图3-5所示。图3-5 上台阶开挖炮眼布置示意图（3）周边眼及底眼孔口距离开挖轮廓15cm，孔底落在轮廓线外15cm。与导坑爆破参数不同的是，由于开挖轮廓侧壁是导坑临时支架，故侧壁的周边眼打直孔，避免爆破损及导坑支架。（4）掏槽眼单孔装药量1.05kg（7卷炸药）

36、，总装药量4.2kg；辅助眼孔数63，单孔装药量0.75kg（5卷炸药），总装药量47.25kg；周边眼孔数41，单孔装药量0.3kg（2卷炸药），总装药量12.3kg；底眼孔数13，单孔装药量0.375kg（2.5卷炸药），总装药量4.875kg。断面一次爆破进尺2m，总炮孔数121，总装药量68.625kg（457.5条标准药卷）。炮孔装药结构与导坑开挖炮孔相同，如图3-3所示。（5）爆坡网路连接方式与导坑开挖爆破相同。如图3-6所示。图3-6 上台阶开挖爆破网路连线示意图3.5 下台阶开挖施工上台阶向前推进一定距离后可开始施工下台阶。下台阶断面接近梯形，自由面较多，开挖条件好，可用风镐等

37、机械进行开挖。若岩石较为坚硬，可用爆破法开挖。用爆破法开挖时，为减小爆破震动，不应采用类似于露天台阶爆破的中深孔爆破，应采用浅孔爆破。打眼时，可在导坑内向台阶打水平浅孔，孔深以孔底距离另一导坑壁30cm为宜，若铅杆长度不满足要求，可在两边导坑内同时进行凿岩作业。为使爆破形成弧形底板，方便施工仰拱，打最下部的炮眼时，钻杆可与水平面形成约15角，以打出合适的下向眼。炮眼孔距1m，排距0.8m，炸药单耗取普通台阶爆破单耗q=0.40kg/m3，炮孔平均线装药密度为0.3kg/m，即当炮眼长度为2m时，可装4条标准药卷，炮眼长度每增加0.5m，便可多装一卷炸药。爆破抛掷朝隧道口方向，最小抵抗线及最上部

38、的炮孔距离台阶面的距离，取与排距一致，0.8m。爆破网路连接可与导坑及上台阶爆破网路相同，由于下台阶自由面较多，爆破条件好，爆破工艺简单，这里不作详细介绍，现场具体施工可根据现场实际情况打眼爆破。4 级围岩双侧壁导坑法开挖本节与上节的设计内容相似，都采用双侧壁导坑法开挖，施工工序一样，一次爆破进尺等相关参数的选择均与上节相同，本节不再赘述。本节与上节的不同点，在于隧道所穿过的岩层级别不同。本节设计的隧道段属于级围岩，稳定性条件由于上节级围岩，故设计推荐隧道开挖的预支护厚度和开挖预留变形量不同，从而导致隧道实际开挖中毛断面的差别。本节对不同于上节内容的部分：包括断面分布开挖划分、导坑断面的炮眼布

39、置及其爆破、上台阶断面炮眼布置及其爆破等内容做重点设计；而对与上节相同或相似的内容，如爆破参数的选择、爆破网路连接以及下台阶的开挖施工等内容，仅一笔带过，不再重复叙述。4.1 开挖毛断面及其分部开挖划分设计说明，如图1-3所示的级加强衬砌为未考虑预留变形量情况下的断面尺寸。根据相关预留变形量的规定，在级围岩中，隧道开挖毛断面应考虑810cm的预留变形量。本设计考虑9cm预留变形量，得如图4-1所示的开挖毛断面。按照隧道施工断面分部开挖范围划分原则，取导坑宽度为隧道毛断面跨度的1/3，即14081/3=469.3cm，取460cm。导坑高度定为770cm，导坑顶点为起拱线。用光滑弧线将导坑顶点、

40、最大宽度点及底点连接起来，便得到导坑的断面形状。断面上下台阶高度的划分没有硬性规定，一般情况下，上台阶的高度应形成合适的工作高度空间，方便工作人员站在下台阶上施工。本设计取上台阶高度为518cm，下台阶高度681cm。上下台阶分界线恰好过隧道顶拱半径与导坑圆弧轮廓线的交点。隧道开挖毛断面分部开挖划分结果如图4-1所示。图4-1 隧道开挖毛断面及其分部开挖划分4.2 导坑开挖施工参考铁路隧道围岩稳定性资料，级围岩有如下工程地质条件：硬质岩，Rc30MPa，受地质构造运动影响很严重，节理很发育，层状软弱面或已基本破坏，呈碎石状压碎结构；软质岩，Rc=530MPa，受地质构造运动影响严重，节理发育，

41、呈块、碎（石）状镶嵌结构；土：a略具压密或成岩作用的黏性土及砂类土，呈大块状压密结构；b一般钙质、铁质胶结的碎、卵石土、大块石土，呈大块压密结构；c黄土（Q1，Q2），呈巨块状整体结构。由上述围岩特征可知，级围岩自稳性很差，开挖施工仍需超前支护，同时应慎重选择开挖进尺和作业工序。本节设计各类开挖参数与上节相同。仅对采用爆破法开挖时的爆破参数做出微量修正。4.2.1 爆破参数（1）采用楔形掏槽，掏槽孔2对，掏槽孔孔口距110cm，孔底距30m，与断面夹角80，孔深2.3m。（2）周边眼及底眼采用光面爆破，孔距50cm，最小抵抗线65cm；辅助眼最小抵抗线70cm，孔距75cm。图4-2为断面炮孔

42、布置图。图4-2 导坑断面炮眼布置示意图（3）周边眼及底眼孔口距离开挖轮廓15cm，孔底落在轮廓线外15cm。（4）掏槽眼单孔装药量1.05kg（7卷炸药），总装药量4.2kg；辅助眼孔数34，单孔装药量0.75kg（5卷炸药），总装药量25.5kg；周边眼孔数28，单孔装药量0.3kg（2卷炸药），总装药量8.4kg；底眼孔数10，单孔装药量0.375kg（2.5卷炸药），总装药量3.75kg。断面一次爆破进尺2m，总炮孔数76，总装药量41.85kg（279条标准药卷）。4.2.2 爆破网路炮孔装药结构与导坑开挖炮孔相同，可参照图3-3。爆破网路连线方式与上节相同，如下图所示。图4-3 导

43、坑炮孔起爆雷管段位说明图4.3 上台阶开挖施工上台阶开挖施工可参照上节相关介绍。下面用图4-4与图4-5来说明爆破开挖中的爆破参数及爆破网路的连接。图4-4 上台阶爆破法开挖施工炮孔布置图图4-5 上台阶爆破法开挖施工爆破网路连线示意图5 级围岩环形开挖留核心土法开挖5.1 开挖毛断面及其分部开挖划分隧道所在围岩级别为级，与上节属于同一级别，开挖毛断面如图4-1所示。本范围内的隧道，设计推荐采用环形开挖留核心土法开挖。如图5-1所示，该法是将断面分成环形拱部（图中的1，2，3）、上部核心土（4）、下部台阶（5）等三部分。根据断面的大小，环形拱部又可分成几块交替开挖。本设计隧道跨度较宽，高度较大

44、，上部环形开挖应分多层台阶开挖。本设计将环形开挖分层两层台阶，上部环形开挖土1高度取为一般隧道开挖所需的作业空间高度，3.0m。下部环形分左右2、3两部分，宽度约2.5m，高6.4m。其余部分的参数参照相关资料综合选定。断面分布开挖范围划分如下图所示。图5-1 环形开挖留核心土法断面分部图5.2 环形开挖留核心土法施工简述5.2.1 开挖参数（1）进尺设计内容显示，管棚施工仅覆盖于级围岩的隧道段，在级围岩中并未设计相关的预支护措施。若不进行预支护，在自稳性较差的围岩中开挖施工，环形开挖进尺一般为0.51m。为能加长开挖进尺，减少扰动次数，在开挖前，应采用超前导管注浆或其它超前加固措施，改善围岩结构，之后开始开挖施工。若用爆破法开挖，采用浅眼爆破，钻机可打2m左右炮眼。若定进尺太短，开挖中将耗大量时间用于钻机开眼上，为此，定进尺长度为1.5m，有效利用钻机性能。预支护长度应比进尺超前1m以上，进尺定为1.5m，则在开挖之前，应超前加固2.5m。（2）台阶长度上部核心土4和下台阶5的距离，公路隧道或双线铁路隧道可为1倍洞宽，单线路线隧道可为2倍洞宽。本设计取15m。环形开