福州螺洲大桥南接线工程项目爆破设计.doc

福州螺洲大桥南接线工程项目爆破设计
一、工程概况
拟建五虎山隧道的进出口位于福州闽侯县祥谦镇境内。设计为双向四车道分离式隧道,五虎山隧道左洞ZK5+075~ZK6+085,长度1010米,右洞YK5+060~YK6+105,长度1045米。%的纵坡进隧道,于ZK5+-%的纵坡直至隧道出口:%的纵坡进隧道,于YK5+-%的纵坡直至隧道出口。左洞隧道以直线进洞,隧道进口里程ZK5+075,在ZK5+-2600m圆曲线。并以该曲线出洞,隧道出口里程ZK6+085,:右洞隧道进口里程YK5+060,位于R-4000m圆曲线上,在YK5+-3000m圆曲线,并以该曲线出洞,隧道出口里程YK6+105,设计行车速度为80km/h。
本项目沿线地形起伏变化大,穿越地貌单元以冲海、冲洪积平原及丘陵、低山两种地貌单元。冲海、冲洪积平原段(位于场地的南北两侧)地势较为平坦,相对高差较小,一般罗零高程低于10-15米,多为村舍、农田;丘陵、低山路段(五虎山脉)地形起伏大,山间植被较发育,自然坡度一般在10-30°。整个场地地势起伏较大,地形相对较为复杂。
二、爆破区地形、地貌、地质条件、被爆破体结构、材料及爆破工程量计算
隧址区属剥蚀丘陵貌,隧道轴线大致呈南北走向,穿越一东西向的宽缓梳状山脉,沿线地形呈波起伏,沟谷较发育,以南北方向为主,宽度较窄,切割不深,但长度较长,地形起伏较大,地表植被较发育,覆盖层较薄,进口处地面高程70~75米,出口处地面高程80~85米,,相对高差约288米,进口侧山坡自然坡度约20~25°,出口侧山坡自然坡度约30~35°。
根据工程地质调绘和钻探及物探结果,隧道洞身围岩为侏罗系南园组凝灰熔岩,属硬质岩,岩体较破碎较完整,对隧道洞身围岩的稳定较有利。隧道区主要发育有一条断裂构造,对隧道不利,隧道开挖时,易产生小规模的掉块或坍塌现象,应加强支护和监测措施,各段的具体评价见隧道纵断面图。左线长1946m,Ⅴ%,Ⅳ%,Ⅲ%;右线长1944m,Ⅴ%,Ⅳ%,Ⅲ%。
因拟建隧道最大埋深约282m,深部围岩主要为中~微风化凝灰熔岩,节理裂隙较为发育,据当地区域地质资料,本区为低地应力区,发生岩爆可能性小,但应加强监测。
三、隧道结构设计
结构形式:隧道结构按新奥法原理进行设计,采用复合衬砌,以锚杆、湿喷混凝土等为初期支护,并辅以钢拱架、大管棚、注浆小导管等支护措施,充分调动和发挥围岩的自承能力,在监控量测信息的指导下施作初期支护和二次模筑衬砌。
复合式衬砌的稳定分析:根据隧道埋置深度、围岩级别、结构跨度、受力条件、施工因素等,结合工程经验拟定有关参数,初期支护和围岩稳定性采用地层结构法计算,二次衬砌采用荷载结构法计算。在设计中,初步拟定支护参数,然后采用同济曙光以及我院开发的“结构-荷载”法二次衬砌计算程序等有限元软件,进行相关数值计算模拟分析,针对隧道的地质情况对设计支护参数进行进一步的优化,最后综合考虑各种影响因素确定各类型复合支护的参数。
四、设计方案选择
上述隧道洞身围岩为侏罗系南园组凝灰熔岩,属硬质岩,主要为Ⅲ级围岩,工程地质条件较好,所以按浅孔炮眼全断面光面爆破方案设计,采用钻爆工艺施工二号岩石硝铵炸药,塑料导爆管非电起爆。
钻爆工艺:采用全断面光面爆破工法,将隧道的平均线性超挖控制在10cm左右,周边眼爆破残眼率达到80%以上。周边眼采用不耦合装药,掏槽眼采用垂直楔形掏槽。塑料导爆管非电起爆,有水地段采用乳化炸药。通过工程类比法和现场实验确定爆破参数,并根据不同的围岩条件不断优化爆破设计。保证光爆质量的措施:一是改变“宁超勿欠”的传统观念,树立“少超少欠”的观点,严格施工组织与管理;二是提高钻孔水平,严格控制周边炮孔的外插角度、开口位置和炮孔在断面上布置的均匀性;三是严格测量放线,控制装药量,确保正确的起爆顺序。
右图是我公司施工的渝怀线彭水隧道光爆效果。
五、爆破参数选择与装药量计算
隧道开挖断面方以Ⅲ级为例, m2,断面形状均为圆拱型,按普通爆破的要求进行参数选择,以四峰道爆破施工为例,隧道内光面爆破参数如下:
表1 隧道内光面爆破参数表
周边眼间距E(cm)
最小抵抗线W(cm)
相对距离(e/w)
炮眼深度(m)
炮眼直径(mm)
炮眼密度
(个/m2)
单位装药量(kg/m3)
周边眼装药集中度Q(kg/m)
循环进尺(m)
55
65


40



2.