方家山核电隧道爆破工程概述

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摘要：本文简单论述方家山核电隧道工程概况，重点论述了隧道爆破工程的设计以及施工方法。

Abstract: This paper briefly discusses the survey of Fangjiashan Nuclear Power Tunnel project, focuses on the design of tunnel blasting and construction methods.

关键词：隧道爆破；施工

Key words: tunnel blasting；construction

中图分类号：TU74 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）17-0087-02

1工程概况

本工程是秦山核电厂扩建项目方家山核电工程海水取水用隧洞。三条取水隧道闸门井以内部分每条长1300m～1335m，两侧两条隧道为一心圆，圆形断面隧道开挖直径6.3m，衬砌厚度0.4m，隧洞中心线纵坡由西向东逐渐升高，坡度i=0.19%；中间一条隧道开挖尺寸为三心圆，隧道开挖宽度3.8m、高2.7m，衬砌浇筑形成两条内径1.4m的圆形洞，隧道中心线纵坡i=0.00%。

1.1 地理位置及交通概况

1.1.1 地理位置CB隧道位于海盐县秦山核电站厂区内，为循环水及重要厂用水输水隧道。

1.1.2 交通概况隧道施工区与厂区内公路相邻，并有正在使用的施工区便道出厂，施工区至场外弃渣场及商品砼站约1.5km，交通状况较好。

1.2 地形地貌及气候条件

1.2.1 地形地貌根据察看现场及地勘资料描述，拟建CB隧道工程地貌主要由丘陵和人工回填组成。丘陵地貌位于秦山山体北麓部分地段，人工回填地貌位于拟建场地的东部和西部，东部回填区主要为秦山三期核电厂进厂道路至海岸护堤地段。西部回填区主要为秦山二期核电厂进厂道路至联合泵房地段。另外还有双龙岗冲沟、秦山一期高边坡、截洪沟等微地貌形态。隧道进洞口段回填部分以下，地形较为平坦，但隧道进口与现有地面相对高差约为25m，在土建施工区负挖坑体中。经观察在隧道进口处有进厂公路隧道与CB隧道相交，施工时应采取必要的防护措施。

1.2.2 气候条件本区属亚热带湿润气候区，温暖湿润，雨量充沛。具冬暖夏热，秋雨连绵，无霜期长的特点。

2秦山核电隧道爆破工程设计施工

2.1 施工方案确定根据有关地质勘探资料，隧道的埋深为12～150m，隧道所经过的岩体总体较好，岩石强度较高。开挖后隧道围岩较稳固。因此在该工程中采用全断面一次爆破开挖成形，为了减少爆破开挖对隧道围岩的破坏，减少超挖量，周边孔采用光面爆破技术；同时，为有效的控制爆破振动对已发电核电机组的影响，隧道掌子面爆破采用掏槽爆破，即利用雷管的延迟起爆功能，形成毫秒分段爆破效果，减小最大段起爆药量，降低振动。有时考虑到岩石节理发育走向等情况利于爆破振动的传递，必须采取两次掏槽爆破，进一步减小最大段起爆药量，再降低爆破振动值控制，才能将一个掌子面爆破出来；局部地段，由于岩石的节理和裂隙发育。这些地段开挖时，采用台阶法开挖，先开挖隧道的上部分，并对已开挖出露的围岩进行锚喷，在锚喷混凝土能起支撑作用后，再进行下部开挖。同样，为了减少爆破开挖对隧道围岩的破坏，减少超挖量，周边孔采用光面爆破技术。爆破后的石碴采用装载机装车自卸汽车运输的方式至弃碴场弃碴的施工方案。其中爆破设计方案（示例）如表1。

2.2 爆破施工方法钻爆作业必须按照爆破设计进行钻眼、装药、接线和引爆。如开挖条件出现变化需要变更设计时，应由主管技术人员或领工员确定。

2.2.1 钻眼钻孔采用YT-28气腿式风动凿岩机钻孔，为保证开挖轮廓圆顺，充分利用围岩自承能力，减小围岩振动，确保良好的爆破效果，施钻前由技术人员根据设计布孔图现场布孔，标出掏槽眼和周边眼的位置，严格按照炮眼的设计位置、深度和眼径进行钻眼，如出现偏差，由现场施工技术人员确定其取舍，必要时废弃重钻，周边眼应有0.05的外插斜率，使前后两排炮前后衔接高度最小，此高度一般要求为10cm，最大不应大于15cm。钻眼前应绘出开挖断面中线、水平线和断面轮廓线，并根据爆破设计标出炮眼位置，经检查符合设计要求后才可钻眼。

2.2.2 装药在炸药装入炮眼前，应将炮眼内的残碴、积水排除干净并仔细检查炮眼的位置、深度、角度是否满足设计要求，装药分片分组，严格按爆破参数表及炮孔布置图规定的单孔装药量，雷管段别“对号入座”。

2.2．3 堵塞所有炮装药结束后必须进行炮泥堵塞，炮孔堵塞的目的是保证炸药充分反应，使之产生最大热量，防止炸药不完全爆炸，防止高温高压的气体过早地从炮眼中溢出，使爆炸产生的能量更多地转换成破碎岩体的机械功，提高炸药利用率，堵塞材料为砂子和黏土的混合物，堵塞长度不能小于60cm。

2.2.4 联网起爆起爆网络是隧爆破成败的关键，它直接影响爆破效果和爆破质量，该隧道爆破采用非电毫秒雷管，复式网络连接方式，洞内火雷管引爆，放炮前所有人员应撤到安全距离以外，导火线的长度应满足点燃后的燃烧时间大于点炮人员点炮后撤离到安全距离以外所需要的时间。爆破前细检查连接网络是否正确。连线要仔细，连完线后要检查有无漏连现象。

2.2.5 爆后检查爆破后，掌子面要加强通风，对爆破效果进行检查，及时调整爆破参数。

2.3 爆破设计

2.3.1 爆破器材的选用根据对隧道内地质情况的了解，选用2#岩石硝铵炸药，有水段选用乳化炸药，药卷规格为直径×长度×重量=Φ25mm×200mm×100g，1~15段非电毫秒雷管隔段使用，MFB-200型电容式发爆器起爆。

2.3.2 单位炸药消耗量的确定拟建隧洞距离一期核反应堆最近约260m，根据核电施工经验，当隧洞采用全断面光面爆破掘进法进行施工爆破，爆破震动引起的加速度可能会对一期核反应堆正常运行造成影响，选取微差爆破技术，将爆破产生的震动速度控制在允许的范围内（按照震动速度控制在3cm/s以内，加速度控制在0.03g以内），具体可采用方法为“密布眼，少装药，非电分梯爆破”以减少爆破对围岩的震动。确定取q=0.70kg/m3。施工爆破时，应尽量控制炸药量及爆破能量。对开挖中的钻爆方案必须经过专家评审后方可施工。

式中：q－单位炸药消耗量，（kg/m3）；s－开挖断面面积，（m2）；η－炮眼利用率；m－每个药卷长度，（m）；a－装药系数；p－每个药卷的重量，（kg）；k－经验系数。

2.3.4 炮眼深度的确定为达到理想的爆破效果及满足进度计划的需要，一般炮眼深度为2.3m，炮眼利用率为0.87，则单槽炮循环进尺为2.0m。

2.3.5 光面爆破周边眼间距的确定由公式a=（12～16）d

式中：a－周边眼间距，（cm）；d－炮眼直径，（cm）。

2.3.6 全断面光面爆破开挖施工工艺流程（图1）

2.3.7 炮眼排列及装药量为减轻爆破时对围岩的扰动，周边眼采用?准25小直径光爆药卷，并采用导爆索串装药结构，孔口堵塞长度不小于60cm。Ⅱ级围岩周边眼间距E=50cm，最小抵抗线W=60cm，相对距离E/W=0.80，周边眼装药线装药密度0.35～0.4kg/m。

2.3.8 爆破安全技术隧道距离一期核反应堆最近为256m，为了确保秦山核电厂安全正常运行，隧道爆破开挖时，我们根据隧道掘进面距离秦山核电厂核反应堆距离远近来控制最大一段起爆药量。

在方家山核电项目隧道工程爆破开挖期间，为了确保秦山核电一期、二期、三期正常运行，业主对爆破震动产生的影响高度重视，委托中国人民工程兵工程学院爆破工程研究设计所进行专题研究，并由中国人民工程兵工程学院爆破工程研究设计所提出合符方家山核电项目负挖爆破施工的估算公式，为负挖施工时提供依据，我项目部在隧道爆破开挖时也参照这个公式，按这个公式来计算最大一段起爆药量。同时委托其对隧道的爆破施工进行全过程爆破振动监测。中国人民工程兵工程学院爆破工程研究设计所根据方家山核电项目四通一平工程爆破试验和爆破施工期间的监测数据分析，提荐在方家山核电项目负挖工程前期开挖使用公式g=55.43×（Q1/3/R）1.61和公式v=887.7×（Q1/3/R）1.74估算最大一次起爆药量和爆破振动的速度和加速度，从而很好的控制爆破地震效应产生的爆破振速控制在3cm/s以内，爆破振动加速度控制在0.03g以内。

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