隧道光面爆破施工技术

隧道光面爆破施工技术（精选十篇）

隧道光面爆破施工技术 篇1

关键词：隧道,光面爆破,施工工法

0前言

光面爆破的优点是明显的, 但光爆效果随着地质条件的不同差异很大, 参数选择也必须根据地质的不同而采用不同的参数。要取得理想的爆破效果, 必须了解光爆的作用原理, 通过实践形成成熟的施工工艺。笔者通过多年隧道施工经验, 结合地质条件、钻孔设备、设计要求, 多次调整施工参数和工艺, 不断摸索、完善, 经总结形成本工法。

1工法特点

(1) 与普通爆破相比, 光爆周边钻眼、装药技术要求较高。

(2) 隧道轮廓表面光滑、平顺, 对围岩扰动少, 增加施工安全, 减少成本, 增加经济效益。

(3) 工艺简单, 易于掌握, 便于操作, 投入的机械设备少。

(4) 根据不同的围岩类别、预留光爆层的爆破情况调整光爆参数, 爆破效果好, 作业效率高, 炸药单耗小, 经济效益显著。

(5) 施工方法转换灵活机动, 对隧道施工的适用范围广。

(6) 对围岩的扰动小, 施工安全可靠。

2适用范围

(1) 本工法适用软岩、硬岩等地质条件下的双线铁路隧道或隧洞。

(2) 本工法适用于采用钻孔台车或简易钻孔平台的上下台阶法开挖法。

3工艺原理

光面爆破是控制开挖轮廓的一种爆破技术, 它沿开挖轮廓周边布孔, 利用主炮孔爆破后形成的良好临空面, 在光爆层中起爆, 借以减少光爆孔爆破的夹制作用, 降低炸药单耗, 减少一次起爆药量, 使其获得平滑的开挖廓面, 减轻围岩的破坏, 减小超欠挖和避免产生冒顶和坍塌。

4施工工艺

4.1 光面爆破施工工艺流程图

4.2 爆破参数设计

(1) 爆破参数的选择。

光面爆破参数选择主要与地质条件有关, 其次是炸药的品种与性能;隧道开挖断面的形状与尺寸, 装药结构与起爆方法。本隧道主要为Ⅳ级围岩, 上导开挖断面的面积为76.2 m2, 掏槽孔、底孔和辅助眼采取连续柱状装药, 光爆孔采用空气隔层装药结构。采用非电毫秒导爆雷管起爆。

严格控制周边眼的装药量, 采用合理的装药结构, 尽可能的使药沿药眼长均匀的分布, 这是实现光面爆破的重要条件。

在光面爆破中, 炮眼间距E、最小抵抗线W、炮眼密集系数K、装药密度q是相互制约的。

(2) 光爆层厚度 (B) 。

光爆层厚度就是周边眼最小抵抗线, 它与开挖的隧道断面大小有关。在断面跨度大, 光爆眼所受到的夹制作用小, 岩石比较容易崩落, 光爆层厚度可以大些, 断面小, 光爆眼所受到的夹制作用大, 光爆层厚度可以小些, 光爆层厚度与岩石的性质和地质构造也有关, 坚硬岩石光爆层可小些, 松软破碎的岩石光爆层可大些。本隧道确定光爆层厚度 (B) 为50 cm。

(3) 周边眼密集系数。

周边眼密集系数是周边眼间距 (a) 与光爆层厚度 (B) 的比值, 是影响爆破效果的重要因素。

A= (12～16) d K=a/B

式中, a为周边炮眼间距, cm;d为炮眼直径, mm;K值总是小于1, 当d=38～46 mm, a=30～60 cm, B=75～80 cm时, K=0.6～0.8。

(4) 炮孔的数目估算。

undefined (个)

实际上台阶炮孔数量为160个。

(5) 光爆参数表 (见表1) 。

(6) 装药。

掏槽孔、底孔和辅助眼争取连续柱状装药, 光爆孔采用空气隔层装药结构 (见图2) 。

(7) 装药量分配。

每一循环掘进尺寸为1 m, 断面面积S=76.2 m2, 每一循环爆破方量v=76.2 m3。根据经验选择每一立方中该类岩石消耗q=0.35 kg/ m3, 在施工中分析爆破效果, 并调整炸药单耗, 直到合适为止。

一次循环起爆共计消耗Q=76.2×0.35=26.67 kg炸药, 共计160个孔, 平均每孔装药量Q=Q/N=26.67/160=0.17 kg。

周边眼 (光爆眼) :光爆孔装药选择平均药量Q的0.6～0.8倍, 且装药密度不能大于0.25 g/m。周边眼装药集中度为0.1 kg/m。

掏槽眼:为了给后爆眼 (辅助眼) 提供足够的补偿空间, 减小夹制性, 应加大掏槽眼的装药量, 一般取平均装药量Q的1.2～1.5倍, 并根据现场实际情况进行调整。

辅助眼:一般取平均装药量, 围岩致密且完整性较好时, 取稍大于平均装药量,

围岩破碎且节理裂隙发育时, 取稍小于平均装药量。抵抗层较厚时取稍大于平均装药量, 抵抗层较薄时取稍小于平均装药量。

底眼:因夹制性较大, 为防止欠挖, 药量取平均装药量的1.4～1.6倍。各类炮孔装药量见表2～3。

(8) 炮孔布置 (见图3～6) 。

5机具设备

采用钻孔台车或自加工简易钻孔台架 (见表4) 。

6劳动力组织

7安全质量控制

7.1 安全控制措施

(1) 隧道开挖爆破后, 应由专职人员找顶, 防止落石, 采用人工找顶时, 至少配两名反应快的找顶工, 先查清危石位置后方可进行, 并时刻注意松动石块落下方向。危石没有清除完毕, 其他人员不得进入工作面。

(2) 施工爆破人员必须由持有“爆破证”的人员担任, 爆破后20 min方准进入工作面, 经检查认为安全方可施工。瞎炮要由有经验的爆破工处理, 处理完毕后才允许其他人进入现场。

(3) 严格爆破器材的审批、领用、加工的管理, 做到按当天需用量领用, 多余量送回炸药库。

(4) 所有机电设备及施工机械必须由专人保管、专人操作, 并在机械旁挂置操作警示牌, 严禁违章操作。施工用电线路必须按技术标准架设, 各种电器设备应安装漏电保护器。

(5) 钻孔台架要设围栏, 小滑车上作业要确保滑车稳固, 工作人员要带安全带。

(6) 加强现场监控量测, 特别是拱顶下沉、围岩收敛、底板变形、地表下沉等及时量测记录, 通过数据分析, 进行判断及采取对策。

(7) 必须有防止开挖坍塌的措施, 施工时要派专人查看地质变化, 在施工现场佩戴安全帽, 高空作业佩带安全带、防滑鞋, 主要关口必须挂有安全标语或安全警示牌。

(8) 洞内要有充足的照明, 除成洞地段可设220V电源外, 其它作业地段照明均应设36V安全灯, 动力线用橡胶绝缘电缆, 高度符合有关规定。

(9) 加强监控量测, 用数据指导施工。

7.2 质量控制措施

(1) 定位。在眼孔选定后, 作业班长应将钻机范围定下来, 并将穿孔的先后次序分配明确。

(2) 开口。首先选好开口位置, 刨掉浮碴, 根据断面的方向确定支架的角度, 使钻杆与开口处断面垂直, 当开出3～5 cm时, 再调整钻孔, 保持设计上规定的角度。

(3) 穿进。穿进中应充分发挥支架的作用, 以加快进度。操作时, 支架应尽量的放大角度加强推力。

(4) 利用偏斜角控制错台。偏斜角度的大小, 可根据孔的深度加以调整, 使孔底落在设计轮廓线以外10 cm以内, 偏斜角应尽量减小, 一般为3～5°。

(5) 利用长钻杆控制错台。为了减小周边孔的倾斜角度, 控制错台, 无论是浅孔还是深孔都尽量利用长杆钻孔, 并且使钻机紧贴岩壁, 尽量缩小周边孔与毛洞幅员线的距离。

(6) 炮眼深度、角度要严格按设计施工, 眼口间距误差和眼底间距误差, 掏槽眼不大于5 cm, 辅助眼不大于10 cm。周边眼的开眼位置应在设计断面的轮廓线上, 允许沿轮廓进行调整, 其误差不大于5 cm, 炮眼方向以3～5%的斜率外插, 眼底不得超出开挖轮廓线10 cm。

(7) 当开挖面凹凸不平, 差别较大时, 应按实际情况调整炮眼深度 (相应调整装药量) 。力求所有炮眼 (除掏槽眼外) 眼底在同一垂直面。

(8) 装药前应将炮眼冲洗干净, 所有的装药炮眼均应堵塞炮泥, 堵塞长度不小于20 cm。

(9) 成立光爆QC小组, 根据爆后效果, 及时调整参数。执行“三检”制度, 钻孔前检查炮眼布置, 装药前检查钻孔精度, 爆破前检查装药及起爆网路。

8光爆效果及经济效益

8.1 光爆效果

(1) 本隧道开挖掘进全部实行光面爆破, 除开始的试验段外, 现已开挖地段光爆效果良好。

(2) 爆破后炮眼痕迹率达60～90%, 两茬炮衔接台阶最大尺寸为11 cm, 超欠挖量仅为5%左右, 比非光面爆破的超欠挖量 (达20%) 要低得多。

(3) 岩碴块度较小亦均匀, 利于装碴, 节省装运时间。

(4) 减少支护投入, 降低工程造价。

(5) 岩面平整, 应力集中小, 减少安全隐患。

8.2 经济效益

(1) 采用光面爆破施工, 能有效控制超欠挖, 减少后期支护量。据统计, 按此参数进行爆破, 能减少超挖10～20%, 减少初期支护混凝土10～18%。同时节省炸药15～20%左右。能取得巨大经济效益。

(2) 光面爆破对围岩扰动小, 有利于围岩稳定, 自身支承力强, 可有效减少应力集中引起的塌方, 减少落石和危险端面。安全效益明显。

(3) 光面爆破隧道轮廓光滑、平顺, 整体美观, 施工进度快。值得推广社会效益可观。

(4) 节省时间。光面爆破施工钻眼及装药延长20 min, 清理危石或补炮缩短20 min, 初期支护缩短50 min, 装碴及出碴缩短20 min, 并方便了后续的铺设土工布、防水板施工。

(5) 节省材料。光面爆破减少超挖量20%, 按现行规范标准平均超挖值为150 cm, 即每延米少开挖约3.0 m3。初期支护的工程量, 减少同标号喷射混凝土超挖回填量 (含回弹量) 约4.0 m3, 同时也节省了火工品。

9工程实例

新建贵阳至广州铁路高天隧道设计为双线隧道, 高天隧道 (1/2) 长3 716 m, 其中Ⅲ级围岩345 m, 占9.3%, Ⅳ级围岩2 517 m, 占67.7%, Ⅴ级围岩854 m, 占23%。

隧道光面爆破施工技术 篇2

关键词:光面爆破;技术;应用

中图分类号:TQ517文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)11-0036-03

云中山特长隧道起讫里程左线LK41+475～LK47+040,全长5 565 m,右线RK41+455～RK47+030,全长5 575 m。隧道内轮廓采用单心圆断面,其内轮廓宽11.06 m,高7.15 m(带仰拱高8.65 m)。人行横洞内轮廓采用直墙拱形断面,其内轮廓宽2.5 m,高3 m。车行横洞横断面采用三心圆曲墙断面,其内轮廓宽5.64 m,高6.3 m。紧急停车带横断面内轮廓采用三心圆曲墙断面,其内轮廓宽13.81 m,高7.72 m(带仰拱高9.78 m)。

1 爆破工程地质

隧址区分布的地层主要为:下元古界的云中河组花岗岩及元古代侵入岩体,岩性为微风化花岗闪长岩和辉长岩;岩体受构造影响严重,节理裂隙发育,节理多闭合。其中,Ⅳ围岩Rb=35 MPa,C=6 MPa;Ⅴ围岩Rb=70 MPa,C=10 MPa。岩体较破碎,呈碎石状压碎结构。岩石可钻性中难,岩石爆破为脆性破坏,岩石可爆性能中等。Ⅳ、Ⅴ围岩开挖占整个隧道围岩开挖的80%以上。Ⅳ围岩开挖宽度11.94 m,开挖面积83.55 m2,Ⅴ围岩开挖宽度11.76 m,开挖面积80.22 m2。

2 爆破开挖方案

Ⅴ类围岩采用上部留核心土台阶开挖法,Ⅳ类围岩采用台阶法开挖,Ⅳ、Ⅴ类围岩多功能移动作业台架,人工钻爆大掏槽光面爆破全断面法开挖,装载机装碴,自卸汽车运输施工。多功能作业台架门架必须有足够的高度和宽度保证装载机、自卸汽车安全从下穿行作业。文章重点介绍Ⅳ、Ⅴ类围岩爆破施工方案。

3 光面爆破设计

3.1 光面爆破设计方案确定

根据多功能作业台架必须保证装载机、自卸汽车安全穿行,台架门架内设计宽度5.4 m,高4.7 m范围没有作业平台,按常规掏槽光面爆破设计,增加台架门架内钻孔难度,不能保证成孔质量,影响爆破效果,如果在台架门架内搭建临时作业平台保证开挖质量,不仅增加了搭建、拆除临时作业平台工作量,施工工序时间也相应增加。根据本隧道岩石爆破为脆性破坏,岩石可爆性能中等及作业台架的特点,采用下底宽度6.5 m,上底宽3.6 m,高度4.0 m的面积为20 m2核心大掏槽光面爆破,采用减少钻孔操作困难区炮眼数量增大装药量,增加周边眼及辅助眼数量减小装药量,提高光面爆破效果和隧道开挖成型质量。多功能作业台架见图1。

3.2 炮眼布置

3.2.1 掏槽眼

采用复式楔形掏槽,掏槽眼内插角均为600,长度4.3 m,炮孔直径42 mm,炮眼深度3.7 m。下部设3排,排间距分别为30 cm、60 cm,每排炮眼间距40 cm,上部设1个排眼,炮眼间距120 cm。为保证掏槽效果,掏槽眼相临炮眼段别间隔以50 ms～75 ms为宜,掏槽形式布置见图2。

3.2.2 掘进眼

(1)辅助眼:根据核心大掏槽布眼要求,上部掏槽眼和两侧掏槽眼内插角度均为600,如果按常规施工方法平行隧道中线打掘进眼,掘进眼眼底的抵抗线可达230 cm以上,很难取得理想爆破效果。因此必须采取减小临近掏槽区掘进眼抵抗线,增大装药量才能提高炮眼利用率,才能取得良好的爆破效果。为此在掏槽区中下部增设一排辅助掏槽眼,炮眼间距110 cm,抵抗线50 cm,其中两侧掘进眼内插角度150。从而使两侧掘进眼底抵抗线减小至160 cm,炮孔直径42 mm,炮孔深度3.8 m。

(2)二圈眼:炮眼间距120 cm,上部和两侧掘进眼下部抵抗线110 cm,为克服下部爆破的夹制作用,可减小下部掘进眼抵抗线,同时加大二圈眼的装药量,保证循环进尺,为此下部掘进眼抵抗线取82 cm,炮孔直径42 mm,炮孔深度3.7 m。

(3)内圈眼:因周边眼抵抗线为60 cm,如果内圈眼装药量过大,内圈眼起爆后产生的爆破冲击和震动可能对周边眼附近岩壁造成较大的破坏,影响隧道成型和围岩稳定。在减小内圈眼抵抗线的同时,适当减小内圈眼装药量,并将内圈眼内插角度调整为7.50,从而使两侧掘进眼底抵抗线减小至160 cm,提高爆破效果和质量。内圈眼炮眼间距Ⅳ类围岩取90 cm,Ⅴ类围岩取100 cm,抵抗线取60 cm。炮孔直径42 mm,炮孔深度3.7 m。

3.2.3 周边眼

为降低爆破对岩壁的破坏,提高半眼残存率,提高隧道光面爆破成型质量,为此采取减小周边眼孔距、抵抗线和装药量,采用不耦合间隔装药结构。为保证周边眼同时起爆的准确性,降低毫秒雷管延时误造成的不良影响,提高爆破成型的效果。周边眼采用导爆索串联起爆,导爆索采用同段毫秒雷管起爆。为节约成本,每4个孔串联一发毫秒雷管。炮孔直径42 mm,炮眼深度3.5 m,外插角度20,炮孔方向与隧道轴线平行。Ⅳ类围岩周边间距50 cm,Ⅴ类围岩周边间距60 cm炮眼,抵抗线均为60 cm,周边眼装药结构见图3。

3.2.4 底板眼

底板眼最后起爆,爆破夹制作用较大,且底板爆破是否平整直接影响装载机装碴效率,须采用减小底板眼孔间距和抵抗线,增大单孔装药量,加强炮孔堵塞,底板才能取得较好的爆破效果。Ⅳ类围岩周边间距75 cm,Ⅴ类围岩底板眼间距80 cm炮眼,抵抗线均为60 cm。全断面爆破施工炮眼布置见图4。

3.3 装药参数

掏槽眼、掘进眼采用φ32乳化炸药,周边眼采用φ25小直径乳化炸药不耦合结构装药,1～15段毫秒雷管跳段使用,8#工业火雷管引爆。周边眼采用孔外导爆索串联同段毫秒雷管起爆,孔内导爆索传爆。所有炮眼采用炮泥堵塞,堵塞长度不小于30 cm。

4 施工技术措施

4.1 布眼调整及装药量控制

为控制保证隧道开挖成型质量,减少测量误差,炮眼采用莱卡激光断面仪布置,保证开挖轮廓线和炮眼布置符合设计要求,然后由技术人员根据爆破设计图与围岩节理发育实际情况技术人员现场对炮眼位置和装药量进行局部动态调整,确保炮眼布置和装药参数合理,保证开挖进度、成型质量和施工安全。

4.2 炮眼施工质量的控制

为保证隧道成型质量,减小炮茬之间的错台,严格控制周边眼的外插角,结合云中山特长隧道线路坡度3%和爆破循环进尺为3.5 m的特点,确定拱部周边眼外插角度为20,边墙周边眼方向与隧道轴线基本平行。为提高循环进尺和斜眼掏槽施工质量,必须严格控制掏槽斜眼内插角度,施工时采用导向杆定位或附近炮孔插杆导向,保证炮孔方向符合要求,加强炮孔堵塞,堵塞长度不小于50 cm。

4.3 操作人员控制

如何提高钻爆施工工艺,操作人员是关键,为此根据不同部位炮眼施工特点和施工质量要求,对周边眼、掏槽眼、掘进眼和底板眼进行区域划分,根据不同钻爆区域进行分工,因人定岗,让钻爆技能熟练人员分别负责控制循环进尺和成型质量的掏槽眼和周边眼施工。

5 实施效果及分析

5.1 成本控制

云中山特长隧道采用本施工方案后,炮眼利用率达到98%以上,循环进尺在3.4 m～3.6 m之间,符合设计循环进尺3.5 m的要求、Ⅳ类围岩炸药单耗控制在0.75 kg/m3以内,Ⅴ类围岩炸药单耗控制在0.95 kg/m3左右,开挖断面炮眼数量为平均1.7个/m2,节约了开挖成本。每循环钻爆时间为3.5 h,提高了钻爆效率。

5.2 隧道开挖成型质量

周边炮眼痕迹在开挖轮廓面上均匀分布,残存率达到93以上;两茬炮衔接时出现的台阶形误差在5 cm以内,开挖断面平均线性超挖值控制在10 cm以内,隧道开挖轮廓线平整,开挖成型质量控制较好,允许偏差值均低于《公路工程质量检验评定标准》规定数值。

6 结束语

云中山特长隧道为长大隧道,是忻保高速公路的重点控制性工程之一,施工质量要求非常高,其中隧道初期支护喷射混凝土表面平整度要求用2 m直尺检查,允许偏差在5 cm以内,对隧道开挖成型质量提出了更高的要求,为此施工技术人员根据隧道开挖成型质量要求、隧道开挖地质条件、作业台架等特点采用了设计核心大掏槽光面爆破施工技术,并成立了隧道超欠挖控制小组,从测量放线、布眼、钻眼、装药、钻爆人员控制等进行全过程控制,施工进度加快,隧道开挖成型质量进一步得到控制,极大地减少了隧道超挖和欠挖,施工成本降低,取得了良好的经济效益和社会效益,可供同类隧道施工参考。

Application of Explosive Technique in Yunzhong Tunnel’s

Han Xingwen

Abstract: This paper introduced that in Yunzhong special skill tunnel excavation construction explosive technique,according to tunnel excavation adjacent formation degree of hardness big,lithical crisp,geological situations and so on jointing crevasse growth,the parallel connection multi-purpose work gantry unique feature,proposed the guarantee tunnel excavation formation quality and the enhancement circulation footage blast working plan.

隧道工程光面爆破施工改进 篇3

1. 光面爆破器材选用

光面爆破器材主要有：炸药、非电塑料导爆系统、毫秒雷管和导爆索等。

周边眼炸药一般选择低爆速、低密度、低猛度、高爆力、小直径、传爆性能良好的炸药。

周边眼使用的雷管一般选择分段多、起爆同时性好的非电毫秒雷管，能提高施工安全度，减少爆破振动。

2. 光面爆破的改进

在隧道施工中，开挖进尺一直是隧道施工的关键，它直接影响隧道工程的各项技术经济指标。传统的光面爆破直接用纯炮泥填塞炮孔，虽然在一定程度上能保证炸药的充分反应，但是爆破气体逸出自由面的温度仍然很高，能量有效利用率达不到50%。

2.1 水—土复合填塞炮孔爆破作用机理

炸药在岩石中爆破时释放出来的能量，主要是以冲击波和爆生气体膨胀压力的方式作用于孔壁上造成岩石破碎。采用水—土复合填塞炮孔爆破，炸药在炮孔中爆炸具有如下特性：(1)高压气团的膨胀形成高速射流，可起到加强岩石破碎的作用。(2)冲击波经过水介质时，由于水的压缩性小，与其他介质相比，吸收的爆炸能量少，因此具有节能效果。(3)水介质的能量传递效率高，且均匀，故炸药消耗量小，破碎块度均匀。(4)爆破粉尘能被水气吸收，起到雾化降尘的作用。因此，水—土复合填塞炮孔代替纯炮泥填塞炮孔，利用水的不可压缩性和炮泥的填塞作用，减少冲击波在传播过程中的衰减，相对延长了爆生气体的作用时间，提高了岩石的破碎度和炸药的有效能量利用率，节省了炸药、加快了进尺。

2.2 水—土复合填塞炮孔的施工工艺

(1)水袋、炮泥的加工工艺：水袋为长200mm，直径为36mm的聚乙烯塑料袋，袋中充满水后，将袋口扎紧以防漏水。制作炮泥的材料一般为黏土，炮泥的规格和长度均可根据实际需要作调整。炮泥最好在使用前1h～2h制作好，以免放置时间过长，炮泥失水变硬。

(2)炮孔的装药结构：炮孔的装药结构依次为药卷、水袋、炮泥。实际施工过程中，可在药卷和水袋之间加5cm左右的炮泥，以防止水袋在放置、运输时有轻微的渗水，影响爆破效果。

2.3 泥岩段爆破设计

如泥岩节理裂隙不发育、整体稳定性较好，隧道开挖采用全断面光面爆破。经多次爆破试验，确定泥岩段隧道爆破周边眼间距为49cm，周边眼最小抵抗线为55cm, E/W=0.89，循环最高进尺213m，平均循环进尺212m，平均炮眼利用率90%，炮痕保存率85%，平均线性超挖710cm。

2.4 泥岩夹钙质页岩爆破设计

泥岩夹钙质页岩，有2组压性节理，裂隙发育，有地下水，整体性稳定性一般，隧道开挖采用全断面光面爆破，经多次爆破试验，确定该段隧道爆破周边眼间距为45cm，周边眼最小抵抗线为50cm, E/V=019，最高进尺214m，平均循环进尺213m，平均炮眼利用率95%，炮痕保存率80%，平均线性超挖10cm。

改进的光面爆破施工效果是显著：

(1)利用水—土复合填塞炮孔，提高了炸药能量利用率，可节省炸药27%。

(2)采用水—土复合填塞炮孔比常规光爆平均每循环进尺提高0.36m。

(3)洞内粉尘大大减少，改善了洞内施工环境。

由此可见，水—土复合填塞炮孔爆破施工是一项技术上可行、经济上合理、安全上可靠的综合施工技术，应大力推广。

3. 光面爆破参数

3.1 炮眼直径d

隧道开挖现场常用的炮眼直径为35～45mm。

3.2 炮孔间距

隧道跨度较小时，眼距适当减小，反之适当加大。隧道开挖施工爆破可按式 (1) 确定周边眼炮间距α。

对于隧道光面爆破的周边眼间距可取600～700mm，若开挖面曲率较大，岩石对爆破的夹制作用较强，炮眼间距可缩小至450～500mm，导向空眼和装药眼之间的间距一般不小于400mm。

3.3 最小抵抗线W

光面层厚度W可用以下公式来确定

式 (2) 中Q为光面炮眼的装药量;α为炮眼间距;L为炮眼深度;为爆破系数，相当于单位耗药量，对于f=4～10的岩层，值变化范围为0.2～0.5kg/m3。

对于大跨度隧道一般取W=700～800mm，拱顶部位的厚度应随跨度的增加而相应加大。另外最小抵抗线与岩石性质及地质构造有关，硬岩可取500～600mm，松软岩石取800～900mm，对于小跨度隧道可减为600～700mm。

3.4 炮眼密集系数m

炮眼密集系数也称炮眼邻近系数，它表达了炮眼间距α与最小抵抗线W之间的关系即m=α/W，是光面爆破参数确定中的一个关键值。在工程施工中确定光面层厚度时，如m>l，说明α值偏大，w值偏小，爆破时易出现眼间裂缝，周边眼尚未沟通前应力波已传到二圈眼，这样光面眼就变成偏斗爆破。当a=W, m=l，爆破时光面眼之间的裂缝形成较好。当m=0.5，即2a=W，光面层不易爆下来。故m=0.8～1.0时较好。

4. 确保隧道光面爆破质量的控制措施

目前，国家尚无鉴别光面爆破质量的统一标准，一般说来，光面爆破应达到以下要求：

(1)开挖轮廓尺寸基本符合设计要求，欠挖不大于50mm，超挖不大于150mm，壁面不平度小于150mm。

(2)爆破后壁面上保留的半眼孔痕率为:坚硬且完整性好的岩石≥80%，中等强度的岩石≥65%，软岩或节理发育的岩石>50%。

隧道光面爆破施工技术 篇4

光面爆破技术在永龙隧道施工中的应用

永龙隧道应用光面爆破技术,有效控制隧道的.超欠挖,减少了爆破对围岩的扰动,加快了掘进速度,控制施工成本,取得较理想的爆破效果.综合工程实践简单介绍了永龙隧道光爆参数的选定及施工要求.

作 者：杨利 YANG Li 作者单位：广东省建筑设计研究院,广东,广州,510665刊 名：中国市政工程英文刊名：CHINA MUNICIPAL ENGINEERING年，卷(期)：2010“”(1)分类号：U455.6关键词：隧道施工 光面爆破技术 爆破参数选择

隧道光面爆破施工技术 篇5

关键词：工程施工；巷道掘进技术；光面爆破技术；效果分析

1光面爆破技术内容简述

1.1光面爆破技术原理

巷道施工过程中的光面爆破破技术应用起源于1950年的瑞典，是由瑞典巖体结构研究人员提出的一种以设计轮廓线为基准，在不明显破坏岩体并且保证巷道周边岩体结构完整稳定基础上的控制爆破技术。从技术内容角度分析，光面爆破技术是以预定的轮廓线为基础开挖小间距得平行炮眼，通过设定特殊的装药结构，并减小光面炮眼中的不耦合装药数量，使得多炮眼同时起爆，在炮眼中炸药结构发生爆炸后，一定会在炮眼壁上形成不同程度的径向裂痕，最先发生爆破的炮眼裂痕在在相邻的炮眼爆破作用下得到延伸，以此方式将裂痕传导扩展出去，最终在炮眼爆破的基础上形成孔隙裂隙网络结构。炮眼爆破形成的孔隙裂隙不仅控制了岩体在结构破坏时的动力发展，也阻断了爆破应力对围岩结构的影响，进而有效的实现光面爆破。

1.2爆破参数设计规定

在光面爆破工程中，爆破效果是受到爆破参数设定的直接影响的，所以科学有效的控制爆破参数，是提升光面爆破质量的有力保障。在工程施工巷道掘进时，光面爆破参数设定的主要内容包括装药结构参数，炮眼间距，装药量和最小抵抗线。装药结构参数是由径向不耦合系数Kd和轴向不耦合系数Kl计算得出的，设定围岩初始径向应压力和切向拉压力分别为Pr，Pi，St和Sc为岩石动态抗拉强度和抗压强度，依照公式Pr≦Kd·Sc和Pi≧St/Ka，分别确定围岩初始径向应压力和切向拉压力的取值范围，式中Kd通常取值为10，表示荷载下岩石强度增大系数，而Ka的判定则要依据实际炮孔间距与炮孔直径的变化进行设定。装药量的计算要以径向不耦合系数Kd和轴向不耦合系数Kl为基础，在确定装药直径Dc和和炮眼直径Db后，按照公式ql=πDc?p/4Ki=πDb?p/4KiKd计算而得出，爆破中装药量和最小抵抗线的设定也都还是以实际参数为基础依照公式计算而得出的。

2光面爆破技术在工程施工巷道掘进中应用效果分析

2.1光面爆破技术关键点分析

光面爆破技术在工程巷道的实际施工中，为有效控制爆破效果和其对围岩结构的影响力，应全面做好对技术关键点的监测与掌控。炮眼间距和炮眼抵抗线的确定作为光面爆破的关键技术之一，要以围岩的岩体特性为依据，并针对不同的岩体特性制定对应合适的炮眼间距与抵抗线，如在进行层状围岩的巷道工程中，由于层状围岩中多为板块结构，因此为有效避免爆破对其他相连接板块的影响，多采用爆破成缝的爆破方法，利用应力波原理控制爆破对岩体结构的影响，炮眼抵抗线则是在爆破成缝技术的基础上得以确定的，其实质是制定应力波的作用范围，也是为了进一步达到控制爆破影响范围目的。在炮眼装药过程中，药量的调配与含量控制是直接影响到爆破效果的，因此为有效控制爆破的作用范围，必须保证炮眼中药量调配与分布的均匀。为进一步实现对爆破影响效果和范围的有效控制，应在炮眼周边放置猛度不高的炸药，并通过导爆索进行引导，以此降低其爆速并提升装药接够的科学性与合理性。在起爆时，要将边孔直径设置为五十毫米以下，并利用毫秒微差有序的起爆方式实施开挖步骤，以此保证爆破形成的临空面能够满足巷道工程需求。

2.2爆破参数的选择

爆破参数选定是关乎到光面爆破施工质量的直接因素，要保证平面爆破的顺利进行，应全面做好对爆破参数的控制工作。在实际爆破施工中关键爆破参数包括爆破层厚度，炮孔间距以及钻孔直径等。光面爆破中开挖面的凭证规则是由光面爆破层厚度控制的，针对围岩结构设定合理的爆破层厚度能够有效开发巷道的全断面，并在很大程度上减小包欧普对围岩的扰动，通常光面爆破厚度设定为炮孔直径的十五倍左右。在确定炮孔间距离时，应依照巷道的施工实际进行设定，如在处理高硬度与高强度的围岩结构时，通常将孔间距控制在爆破层厚度的70%～80%，而当施工面临岩体质地软弱和缝隙发育的情况时，便要通过设定最小的孔间距以有效控制应力波的作用范围，避免其对围岩体结构的波及影响。钻孔直径和装药不耦合系数的确定都要以松动爆破药量为基准，在利用公式进行计算后将数据应用到实际施工中，进而为光面爆破提供有力的数据参考。

2.3实际爆破应用程序掌控

在实际爆破的应用程序控制中，应从掏槽方式，爆破控制中的微差间隔控制以及具体装药等方面进行调控，以有力保证光面的爆破效果。科学合理的掏槽方式能够增加炮掘的自由面面积，为包觉提供更多的作用空间，现阶段巷道施工中较为普及的是直言掏槽的方式，在保证施工简单有效的前提下，以掏槽这一方式控制雷管段数，通过对其段数的控制以保证爆破后第二自由面的形成。微差间隔的控制必须要与光爆参数相统一，在炮眼密集系数在0.8-1的范围内的前提下，光爆系数要通过爆破漏斗体积和爆破模型试验等加以确定，以保证对光爆层的有效炸除，使得爆破裂缝能够保持整体性。

3光面爆破技术实际应用问题处理

在工程巷道施工中，爆破区域选择问题必须要结合地质条件因素对爆破的影响。为尽量缩短空顶时间，在爆破前要做好三掘三喷，使得后期的炸药能量能够均匀作用到围岩结构中，使得能量得到充分的利用，并且爆破区域问题也涉及到了裂隙发展方向的控制，在爆破施工中必须保证裂隙的固定发展方向，进而为后续工作的开展奠定良好的基础。此外巷道掘进过程汇中也存在光面爆破形成岩渣和大量石块的问题，因此为实现对爆破问题的有效处理，应切实做好爆破技术的管理工作，通过对爆破全过程进行监测与控制以保证光面爆破的质量。同时完善光面爆破技术的细节，使爆破中的问题能够通过细节的完善得以解决或避免。进一步改进爆破技术也是问题处理的有效途径之一，在光面爆破施工开展之前，应先通过试验验证施工的可行性，并通过将实验数据类比到实际施工中，进而实现对爆破施工问题的有效处理。

4巷道掘进施工中光面爆破技术经济效益分析

由于巷道掘进中的光面爆破技术需要大量的炸药为爆破基础，并且施工系统的运行也需要一定的资金进行维持，所以开展光面爆破工作时必须对其经济效益进行全面分析，以保证工程施工的盈利。在光面爆破施工中，围岩结构的强度测定及其他地质条件数据测量应充分利用施工设备仪器进行测量，设备数据测定不仅提升了测绘数据的精确性，也节省了施工工程对数据测绘人员的开支。此外，在光面爆破炸药的配比与装填过程中，炸药的配比与浓度设定也应参照炸药抗压强度数据进行改进，使炸药含量配比更为准确合理，进而减少因炸药配比不准确而造成的成本浪费，在很大程度上提升了光面爆破施工的经济效益，装药结构与药量配比的严格控制也能有效降低炸药的贫化率和损失率，工程施工中炸药资源的优化配置不仅有效提升了炸药的利用效率，也避免了炸药配比与应用不科学所造成的成本浪费，使得光面爆破工程的施工成本得到有力控制，进而保障了巷道掘进施工的经济效益。

5结束语

光面爆破技术作为一种新型爆破技术，在保障了巷道掘进的质量的同时，有效提升了工程巷道的施工效率，降低了施工中掘进施工的成本。在今后的工程施工中，光面爆破技术将会得到更为广泛的普及与推广，并在保障巷道施工的质量和安全中起到更为突出的作用。

参考文献

[1]吴继龙.在煤矿掘进中中深孔光面爆破的应用[J].科技资讯 ，2012，17（33）：12-13

[2]袁昌模，张云峰.煤矿掘进中中深孔光面爆破的应用[J].科技致富向导，2011，10（22）：85-86

大庙隧道光面爆破技术研究 篇6

大庙隧道位于隆化县茅荆坝国家级自然保护区内，呈西北-东南走向，设计两条分离式单行曲线隧道，隧道左线讫始里程桩号ZK4+565～ZK10+200，长5 635m，大庙隧道是承赤高速公路围场支线的控制性工程，在14合同段隧道出口端新奥法洞身钻爆开挖施工中，为最小程度的减少对围岩的扰动并确保围岩稳定安全、有效控制超欠挖、减少冗余支护方量，同时加快掘进进尺，项目部采用光面爆破并经过不断优化爆破参数后，光面爆破隧道裸洞轮廓线光滑平顺，几何尺寸符合设计规范要求，火工品使用效能高，围岩扰动小，应力分散均匀等方面效果显著[1,2,3]。

2 光面爆破的原理

光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边眼药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面，是通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种控制爆破技术。隧道全断开挖光面爆破，是应用光面爆破技术，对隧道实施全断面一次开挖的一种施工方法。它与传统的爆破法相比，最显著的优点是能有效地控制周边眼炸药的爆破作用，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，确保施工安全，同时，又能减少超挖、欠挖，提高工程质量和进度。

3 光面爆破的技术要点

要使光面爆破取得良好效果，一般需掌握以下技术要点：根据围岩特点，合理选定周边眼的间距和最小抵抗线，尽最大努力提高钻眼质量；严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼长均匀分布；周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药，为满足装结构要求，可借助导爆索（俗称红线）来实现空气间隔装药；采用毫秒微差有序起爆，安排好开挖程序，使光面爆破具有良好的临空面；周边眼直径小于等于50mm。[4,5]

4 光面爆破的实施

4.1 爆破设计

1）钻爆参数

装药结构：隧道光爆周边眼空气间隔不耦合装药。

钻深L：Ⅲ类围岩取1.5m～2.0m，Ⅳ类、Ⅴ类围岩取3.5m～5.0m。掏槽眼比其它眼深0.5m～1.0m。

不耦合系数a:周边眼采用不耦合装药，不耦合系数控制在1.5m～2.0m范围。

周边眼间距E与最小抵抗线W：Ⅲ类围岩E取40mm～45mm，Ⅳ类围岩E取45 mm～55mm，Ⅴ类围岩取55mm～65mm。

一般E/W为0.6～1.2，坚硬完整岩石取0.8～1.2，岩石特别坚硬时最大可取1.5，中等及中等以下岩体取0.6～1.0。

线装药系数λ：按λ=（E+W）×10×Rb计算（其中Rb为抗压强度）。

其它孔单孔装药量按公式q=K×a×W×L×λ计算

其它孔孔距取a=18d～20d

2）掏槽方式：楔形斜眼掏槽。

3）起爆网络：起爆网络用非电毫秒联线火雷管起爆网络。孔内微差爆破采用多段非电毫秒雷管控制，起爆顺序为：掏槽眼→扩槽眼→掘进眼→内圈眼→周边眼。[6,7,8,9]

4.2 施工准备

1）测量放样

用全站仪放出断面轮廊线，然后标出光面爆破孔位。

2）钻孔台架就位

施工过程中使用简易钻孔台架，人工用风钻在简易钻孔台架上钻孔经济适用。简易钻孔台架主要采用钢管、型钢与紧固件构成，作业平台宽度与高度可根据隧道的开挖尺寸调整，以适应曲墙直墙及不同围岩类别的断面，作业台架上设有供钢管和供水管，并设有分风器与分水器，加工简单，适用。

3）加工光爆药包

光爆药包可在场外安全地带加工。方法为在竹片上每隔一定距离安放光爆药卷，导爆索连接，孔底采用加强药卷。

4.3 材料（见表1)

爆破使用的火工品满足国家标准要求，为确保爆破施工安全，项目部定期检验。

4.4 主要机具设备（见表2)

1）凿岩机

采用气腿式凿岩机，全断面开挖时，一般按0.2台/m2～0.25台/m2配置数量。

2)凿岩台架

采用自加工简易钻孔台架。

4.5 劳动力组织（见表3)

4.6 爆破施工

掏槽眼深度、角度按照设计施工，保证眼口间距和眼底间距误差不大于5cm。辅助眼深度、角度按照设计施工，保证眼口排距、行距误差不大于10cm。周边眼开眼位置在设计断面轮廓线上，允许沿轮廓线调整，其误差不大于5cm，周边眼外斜率不大于5cm/m，眼底一般不超出开挖断面轮廓线10cm，最大不超过15cm。内圈眼至周边眼的抵抗线误差不大于5cm，炮眼深度大于2.5m时，内圈眼与周边眼应采用相同的斜率。当开挖面凹凸较大时，为保证除掏槽眼以外的眼底在同一垂直面，按实际情况对炮眼深度进行调整（相应调整装药量）。钻眼完成后，按炮眼布置图进行检查，并做有记录，不符合要求的炮眼重钻，经检查合格后方可装药。装药前将炮眼泥浆、石粉吹洗干净，所有装药炮眼均堵塞炮泥，堵塞长度不小于20cm。因考虑到该隧道地下水较多，故采用防水爆破材料。[10]

4.7 安全控制措施

隧道开挖爆破后，由2名专职人员找顶，先查清危石位置后方可进行，并时刻注意松动石块落下方向。危石没有清除完毕，其他人员不得进入工作面。施工爆破人员由持有“爆破证‘人员担任，爆破后20min方准进入工作面，经检查认为安全方可施工。瞎炮由有经验的爆破工处理，处理完毕后才允许其他人进入现场。严格爆破器材的审批、领用、加工的管理，做到按当天需用量领用，多余量送回炸药库。所有机电设备及施工机械由专人保管、专人操作，并在机械旁挂置操作警示牌，严禁违章操作。施工用电线路按技术标准架设，各种电器设备安装有漏电保护器。洞内三管二线应按规范要求布置，洞内外搭设的承重平台，脚手架必须经检验合格后方可使用。加强现场监控量测，及时对拱顶下沉、围岩收敛、底板变形、地表下沉等及时量测记录，通过数据分析，用以数据指导施工。制定了防坍塌专项方案，施工时派专人查看地质变化，在施工现场佩戴安全帽，高空作业佩带安全带、防滑鞋，在主要关口挂有安全标语或安全警示牌。洞内要有充足的照明，除成洞地段设220V电源外，其它作业地段照明均设有36V安全灯，动力线用橡胶绝缘电缆，并挂在衬砌或围岩上，高度符合有关规定。

4.8 光爆质量控制

1）定位：眼孔选定后，作业班长先将钻机范围定下来，后明确分配穿孔的先后次序。

2）开口：首先选好开口位置，刨掉浮碴，根据断面的方向确定支架的角度，使钻杆与开口处断面垂直，当开出3cm～5cm时，再调整钻孔，保持设计上规定的角度。

3）穿进：穿进中为充分发挥支架的作用，加快进度。操作时，支架尽量的放大角度加强推力。

4）利用偏斜角控制错台：根据孔的深度调整偏斜角度的大小，使孔底落在设计轮廓线以外10cm以内，偏斜角尽量减小，一般为3°～5°。

5）利用长钻杆控制错台：为了减小周边孔的倾斜角度，控制错台，无论浅孔还是深孔都尽量利用长杆钻孔，并使钻机紧贴岩壁，尽量缩小周边孔与设计轮廓线的距离。

6）成立了光爆QC小组，根据爆后效果，及时调整参数。

7）执行“三检”制度，钻孔前检查炮眼布置，装药前检查钻孔精度，爆破前检查装药及起爆网路。

5 结语

大庙隧道光面爆破实施效果理想，工后围岩应力分布均匀，有利于围岩稳定，有效减少应力集中引起的塌方，减少落石，安全效益明显；有效的控制了超欠挖，减少了后期支护量，能减少超挖10%～15%，减少衬砌混凝土9%～12%，节省炸药15%左右，经济效益良好；隧道轮廓光滑、平顺，整体美观，施工进度快，社会效益可观。

参考文献

[1]JTGF60—2009公路隧道施工技术规范[S].

[2]JTG/TF60—2009公路隧道施工技术细则[S].

[3]洪开荣.山区高速公路隧道施工关键技术[S].

[4]王梦恕.中国隧道及地下工程修建技术[M].北京:人民交通出版社,2010.

[5]钱东升.公路隧道施工技术[M].北京:人民交通出版社,2003.

[6]关宝树.隧道施工要点集[M].北京:人民交通出版社,2003.

[7]王建宇.隧道工程的技术进步[M].北京:中国铁道出版社,2004.

[8]郭陕云.论我国隧道和地下工程技术的研究和发展[J].现代隧道技术,2004(增刊):1-6.

[9]陈建勋.全国工程试验检测人员考试用书隧道[M].北京:人民交通出版社,2010.

小断面隧道光面爆破技术探索 篇7

公路、铁路等大断面隧道光面爆破技术已比较成熟, 但小断面隧道 (下称隧洞) 爆破参数与大断面隧道大有不同, 不可直接套用。爆破进尺短、炸药消耗大一直是隧洞施工的重难点。本文从掏槽方式比选入手, 调整掏槽角度、优化炮孔布置, 总结一套隧洞光面爆破参数。

1 工程概况

日照市沭水东调工程是将莒县境内沭河流域的水库水汇集, 经输水管道、输水隧洞及现有河道调水至日照水库, 实现区域水资源合理配置, 解决日照市区水资源短缺的问题。输水隧洞全长18.3km, 设计流量为10m3/s, 采用无压流, 隧洞为城门洞型, 开挖断面均为4.1×3.3m加半圆拱, 半圆拱直径4.1m, 中心角180°, 断面面积20.13m2, 隧洞洞底比降为1/2854。Ⅱ、Ⅲ类围岩采用锚杆、挂网喷砼支护, Ⅳ、Ⅴ类围岩采用钢架、锚杆、挂网喷砼+钢筋混凝土衬砌支护。

隧洞地表地形起伏较大, 最大埋深260m, 最小埋深16m, 以侵入岩群为主, 岩性为不等粒角闪石英二长岩、花岗岩等。本标段主要为花岗岩, Ⅳ、Ⅴ类围岩破碎, 为强风化花岗岩, 局部夹杂全风化, Ⅱ、Ⅲ类围岩岩体完整, 节理裂隙较发育, 裂隙面较平直光滑, 连通性较好, 裂隙微张无充填, 岩石坚固系数5~14。

2 光爆设计

光爆层厚度、光爆孔间距、线装药密集度及不耦合系数等光爆参数是实现光爆效果的决定性因素, 掏槽孔的爆破效果是整个断面进尺的制约因素, 因此, 光爆设计的核心内容是光爆参数的选定和掏槽方式的选取。

本工程使用自制台车配合5把气腿式风钻人工钻孔, 本文以Ⅱ、Ⅲ类围岩全断面开挖为例, 进行系统分析和实验, Ⅳ、Ⅴ类围岩可依此方法进行调整。

2.1 光爆参数选定

结合本工程围岩情况, 参考经验数据, 得出理论数值, 在实际施工中进行验证、调整, 最终确定适合本工程的光爆参数。

2.1.1 不耦合系数

不耦合系数即光爆孔与药卷直径的比值。药卷直径小于孔径时, 炸药爆破产生的能量通过可压缩性高的空气传至岩面, 空气吸收部分能量, 从而保护岩面完整性, 保证炮孔保存率。不耦合系数参照表1选值。

本工程采用Φ42mm“一”字合金钻头, 周边孔采用Φ32mm光爆炸药, 不耦合系数为1.31, 符合经验数据范围。

2.1.2 光爆孔密集系数

光爆孔密集系数K即光爆孔间距a与光爆层厚度W的比值, 光爆层厚度即光爆孔最小抵抗线。K值小, 炮孔间距小, 岩体能更精确的沿炮孔连心线裂开, 相应的炮孔数量多, 经济性不好;K值过大, 炮孔间距大于最小抵抗线, 导致炮孔独立爆破, 引起炮孔间“挂口” (光爆孔间未能全部爆掉, 形成锥形欠挖) 现象, 补炮处理同样不经济。一般情况下K值是一个小于1的数字, 通常取K=0.8左右。

结合表1, 拟定光爆孔间距a=0.45m, 光爆层厚度W=0.55m, K=a/W=0.82, 符合经验数据范围。

2.1.3 线装药密集度

光爆孔的装药量可按下式初步确定:Q=q*a*W*L

其中q为定额确定的单位炸药消耗量, 单位kg/m3;L为光爆孔的平均深度, 单位m;其它符号同前。则线装药密度:Qx=Q/L=q*a*W

本工程中直接参照经验数据初步选定Qx=200g/m。

2.1.4 光爆孔数量

直墙段及半圆拱布置光爆孔, 按照0.45m间距计算, 直墙段光爆孔数量G1为14个 (底角孔算为底板孔) , 半圆拱光爆孔数量G2为13个, 故光爆孔总量G=G1+G2=27个。

内圈孔与光爆孔间距为光爆层厚度, 内圈孔间距考虑等同于光爆层厚度, 因此内圈孔的数量计算可参照光爆孔计算。

2.2 掏槽方式选取

掏槽孔最先起爆, 为辅助孔爆破提供临空面, 因此, 掏槽孔的良好爆破对后续孔的爆破将产生决定性影响。掏槽孔分为直孔、斜孔和混合掏槽三种。本工程从直孔掏槽和斜孔掏槽入手考虑。

2.2.1 直孔掏槽炮孔布置

直孔掏槽炮孔深度受开挖断面尺寸影响小, 可利用较深的掏槽提高循环进尺, 渣堆相对集中, 有利于控制尺寸。但需较多的炮孔数目、毫秒雷管段数和较多的炸药, 同时要求操作工人必须具备熟练的钻孔操作技术, 以达到较高的钻孔精度, 避免串孔现象。本工程拟采取小直径单空孔双菱形掏槽方式, 设计进尺2m, 此类型掏槽孔装药系数为 (0.7~0.8) L, 布孔形式如图1, 单位为cm。

结合前述光爆孔及内圈孔数量和布置, 绘制直孔掏槽炮孔布置图如图2。

爆破参数如表2。 (炸药规格:Φ32mm乳化炸药0.2kg/支, Φ32mm光爆炸药0.2kg/支) 。

2.2.2 斜孔掏槽炮孔布置

斜孔掏槽孔数较少, 易操作, 掏槽面积较大, 所用雷管段位较少, 但斜孔掏槽抛渣较远, 受隧洞宽度影响较大, 进尺相对较少。本工程拟采用垂直斜孔掏槽, 设计进尺2m, 根据经验拟定掏槽孔切入点为距边墙1.1m处, 掏槽深度2.5m, 掏槽孔与掌子面夹角为72°, 孔底间距0.2m。

结合前述光爆孔及内圈孔数量和布置, 绘制斜孔掏槽炮孔布置图如图3。

爆破参数如表3。

3 爆破试验对比

在围岩相近的5#支洞和6#支洞进行爆破对比实验, 5#支洞进行直孔掏槽光面爆破, 6#支洞进行斜孔掏槽光面爆破。

3.1 爆破实验步骤

3.1.1 交底与动员

方案敲定后组织现场技术交底, 确保每个炮工对爆破方案有全面而深刻的理论认识, 同时拿出部分资金作为奖励基金, 调动工人积极性。

3.1.2 测量布孔

测量人员用全站仪进行测量放样, 精确放出轮廓线 (不少于9个点) 、掏槽孔位置, 其他孔可依据已知点进行拉尺量测, 抽选5个以上孔位复测, 偏差控制在5cm内。

3.1.3 钻孔爆破

按照放样点位钻进, 过程中复核角度, 控制钻孔精度, 保证掏槽孔每米偏差5cm内, 周边孔外插角小于3°。按照设计炸药量及雷管段位进行装药。装药时使用木质或竹制杆送药, 不可过快, 防止孔口岩石划破毫秒管导致拒爆。光爆孔均采用有加强底药的间隔装药, 使用导爆索引爆, 其他孔连续装药。掏槽孔反向装药, 其他孔正向装药。炮泥堵孔, 不少于0.4m。

装药完成后, 根据毫秒管外露情况, 整理成四组把线, 采用并并联网路, 约每20根毫秒管尾线并联到同一段位的毫秒雷管, 四根同段位的毫秒雷管并联到一枚电雷管, 通过起爆器引爆。

3.1.4 炮后检查、效果分析

响炮后立即通风, 待洞内空气质量合格后各方人员共同进入到掌子面, 观察有无挂口、盲炮, 如有盲炮及时处理。出渣完后再次进入到掌子面, 实测进尺及洞轮廓线, 观察底孔存留情况及周边半孔率, 分析做出调整, 进入下一个实验循环。

3.2 直孔掏槽光面爆破参数调整

直孔掏槽光爆实验遇到一些困难, 前两次由于掏槽孔钻孔精度未控制好, 导致串孔, 炸药能量从中空孔散失, 掏槽效果较差。

第一次掏槽调整:不改变掏槽孔深度, 增加1~4掏槽孔与中空孔的距离, 调整至0.2m和0.25m, 同时增加1支炸药。爆破效果有所改进, 串孔现象减少, 连续几个循环维持在2.1m左右。

第二次掏槽调整:为追求更大进尺, 将掏槽孔深度调至2.8m, 调整的当个循环发生了串孔现象, 掏槽效果不佳。

第一次光爆孔调整:爆破效果证实Qx=300g/m较为合适。掏槽孔调回2.5m, 进行光爆孔密集系数调整。光爆孔间距a调整至0.5m, 光爆层厚度W=0.6m。调整后的五炮出现了四次挂口, 需要补炮, 挂口集中在拱部, 边墙部位未出现挂口现象, 表明直墙段光爆孔间距可以适当拉大, 圆拱段光爆孔间距初步设计的选定较为合理, 不再做调整。

经过15循环的摸索, 进尺基本稳定, 成洞较好, 半孔率达到90%, 底板孔核减至6个, 边墙孔核减至6个 (间距调整至0.5m) , 其他孔未能核减。参数稳定在表4所示。

3.3 斜孔掏槽光面爆破参数调整

斜孔掏槽光爆实验较为顺畅, 成洞轮廓线较好, 首次爆破抛掷近80m, 且无大块渣石, 进尺达到2.2m, 说明初步设计的炸药用量偏高。

第一次掏槽调整:核减掉一对掏槽孔, 采用“上三下四”形式掏槽, 爆破效果良好, 进尺2.15m。

第二次掏槽调整:核减底部一对掏槽孔, 采用“上三下三”形式掏槽, 调整掏槽深度至2.8m, 掏槽孔与掌子面夹角为72°, 孔底间距0.2m, 其他孔深增加0.3m, 装药加1支。“下三”掏槽中最上方一对掏槽爆破效果不佳, 导致整个断面底部未爆出效果, 改回“上三下四”形式掏槽, 并进行掏槽孔位置微调, 减小上、下掏槽间距, 之后4炮效果较好, 进尺保持在2.3m~2.5m之间。

第三次掏槽调整:将掏槽深度调整至3m, 钻孔过程中需要换钎施工, 掏槽增加1支炸药, 掏槽孔与掌子面夹角为75°, 孔底间距0.15m, 其他孔深增加0.5m, 装药平均增加1支。前两炮掏槽效果均不佳, 大面积补炮。经多方讨论, 拟定在掏槽中增加斜孔掏槽, 即复合斜孔掏槽, “上三下四”结合“上二下二”, 向洞轴线偏移0.3m, 掏槽深度1.8m, 角度73°, 反向装药7支。之后5炮效果较明显, 进尺达到2.4m~2.6m。

三次掏槽形式见图4。

光爆孔参数调整同直孔掏槽实验, 最终确定边墙光爆孔核减至6个 (间距调整至0.5m) , 光爆层厚度不变。

掏槽2.8m、3m参数分析如表5、表6所示。

4 爆破工艺及参数选定

4.1 施工工艺比选

直孔掏槽在施工过程中对钻孔精度要求高, 人工钻孔很难达到精度要求, 串孔现象时有发生, 且所用毫秒管段位较多, 易出现用错现象, 一旦段位错孔将影响爆破质量, 进而影响施工进度。相较而言, 斜孔掏槽工艺成熟, 工人已经掌握, 只要在施工过程中把握住掏槽角度, 即能有比较好的爆破进尺, 通过调整周边孔参数, 断面轮廓也能得到很好地保证。因此, 从工艺上讲, 本工程优先选用斜孔掏槽光爆施工。

4.2 工程效益比选

经过近一个月的爆破试验, 三种掏槽工艺均得到了较为稳定的爆破参数和统计数据, 成洞较好, 半孔率均达到90%以上。

参数一:直孔掏槽光面爆破, 平均进尺2.1m, 炸药消耗为2.34kg/m3;

参数二:斜孔掏槽光面爆破 (掏槽深度2.8m) :平均进尺2.4m, 炸药消耗为2.14kg/m3;

参数三:斜孔掏槽光面爆破 (掏槽深度3m) :平均进尺2.5m, 炸药消耗为2.38kg/m3。

对比可见, 参数一进尺最少, 炸药消耗偏高, 可以直接排除掉。参数三2.5m每炮, 但其火工品单方消耗是三个参数中最大的。从成孔比例及钻孔时间两方面对比参数二和参数三。

参数二钻孔总长200.3m, 进尺2.4m, 成孔比例C1=200.3/2.4=83.3 (钻孔米/进尺米) ;参数三钻孔总长229.1m, 进尺2.5m, 成孔比例C2=229.1/2.5=91.6 (钻孔米/进尺米) 。对比而言参数二效率更高。

参数二平均每人钻孔40m, 耗时约280min, 进尺每米耗时E1=2.4/280=0.0086m/min;参数三平均每人钻孔45.8m, 耗时约320min, 进尺每米耗时E2=2.5/320=0.0078m/min, 对比而言参数二效率较高。

综上所述, 参数二为本次光面爆破实验得出的最优化光面爆破参数, 后续施工中将按照此参数进行爆破作业。

最终爆破确定的爆破参数见表5, 炮孔布置图见图5。

5 结束语

经过项目部管理人员和现场工人反复实验、数次改进, 我标段隧道光面爆破效果显著提高, 成洞轮廓较好, 半孔率高, 进尺可控, 得到监理及业主的肯定。以上是笔者从施工中总结的一点经验, 不足之处还请批评指正。

摘要：本文以山东省日照市沭水东调隧洞施工光面爆破为实例, 从炮孔布置、掏槽方式比选及掏槽角度控制等环节展开, 探讨小断面隧道光面爆破参数, 为类似工程提供一点参考。

关键词：小断面隧道,光面爆破,掏槽方式比选,爆破参数

参考文献

[1]DL/T 5135-2001, 水电水利工程爆破施工技术规范[S].北京:中国电力出版社, 2002, 5.

[2]肖汉甫, 吴立, 陈刚, 等.实用爆破技术[M].武汉:中国地质大学出版社, 2009.

隧道施工的光面爆破应用研究 篇8

1 工程实例

X X隧道是X X铁路X X段~X X段主体工程之一, 设计方案中本隧道全长为680.0m, 遵循新奥法原则进行设计与施工, 前期调查资料显示本工程隧道施工渠道围岩结构以泥岩以及胶结砂岩为主, 主要特点是遇水后容易软化并发生崩解, 失水后容易产生收缩反应并开裂, 对工程有严重影响, 围岩结构等级为Ⅴ类、Ⅵ类。

本工程中, 隧道施工区域最大开挖高度为8.90m, 最大开挖宽度为13.5m, 结合这一特点, 考虑本工程在资源配置以及施工进度方面的要求, 采取正台阶法 (三层) 开挖施工方案。现场施工中引入光面爆破技术, 后线对上导坑进行开挖, 在上导坑开挖前进30.0m距离后再进行下导坑开挖作业, 下导坑开挖前进30.0m距离后进行仰拱部位土体开挖作业。由于本工程中缺乏胶结泥岩光面爆破的设计与施工经验, 因此必须结合本施工区段的实际情况, 对光面爆破方案进行设计。

2 光面爆破设计参数分析

2.1 设计参数

根据本工程中隧道围岩结构具体特点, 在对爆破参数进行设计时重点对周边眼距进行调整, 同时优化周边眼所对应最小抵抗线, 使光面爆破现场辅助炮眼呈交错、均匀布置状态, 将辅助眼与周边眼布置于同一垂直面上。遵循这一基本要求, 本工程中将爆破孔孔眼直径控制在35.0m m~45.0m m范围内。

在装药结构方面, 本工程中辅助眼以及掏槽眼装药方式为连续装药, 周边眼装药方式为间隔装药, 并通过导爆索进行连接引爆;在堵塞方式方面, 本工程中辅助眼以及掏槽眼剩余长度全部应用炮泥进行填塞, 周边眼填塞长度控制在26.0cm以上。

爆破作业中选择2#岩石硝铵炸药作为爆破炸药, 药卷规格方面:辅助眼、底板眼、以及掏槽眼按照32.0*200.0标准控制, 周边眼则按照22.0*200.0标准控制, 起爆方式为非电毫秒电雷管微差顺序起爆。

在爆破炸药用量方面, 针对Ⅴ类围岩结构, 单位炸药用量为0.8kg/m3, 循环进尺为200.0cm, 总耗用量为78.05kg;针对Ⅵ类围岩结构, 单位炸药用量为1.2kg/m3, 循环进尺为200.0cm, 总耗用量为78.5kg。

2.2 炮眼布置

针对本工程中隧道施工现场围岩结构特点, 在炮眼布置方面采取如下方案:掏槽眼炮眼水平方向角度为90.0°, 垂直方向角度为75.0°, 炮眼数量为2, 装药量单孔为1.5kg, 装填系数为0.85, 炮眼深度为200.0cm;辅助眼炮眼水平方向角度为90.0°, 垂直方向角度为80.0°, 炮眼数量为11, 装药量单孔为1.35kg, 装填系数为0.65, 炮眼深度为200.0cm;底板眼炮眼水平方向角度为95.0°, 垂直方向角度为90.0°, 炮眼数量为8, 装药量单孔为1.2kg, 装填系数为0.85, 炮眼深度为200.0cm;周边眼炮眼水平方向角度为90.0°, 垂直方向角度为90.0°, 炮眼数量为70, 装药量单孔为0.68kg, 装填系数为0.90, 炮眼深度为200.0cm。

3 光面爆破施工要点分析

3.1 确定开挖轮廓线及炮眼布置

根据施工现场实际情况, 确定拱顶位置以及隧道皱线位置, 采用五寸台法自拱顶向下按照0.5m的间隔距离量取左右支距, 并划定施工期间开挖轮廓线。在此基础之上, 根据炮眼布置图确定炮眼位置, 并对周边眼位置进行准确定位。

3.2 钻孔

本环节施工过程当中必须同时考虑如下几个方面的问题:第一, 现场施工人员需要严格按照前期设计炮眼布置图进行钻孔, 确保钻孔位置的准确性;第二, 针对现场所钻掏槽眼, 眼口间距需要控制在±5.0cm范围内, 眼底间距误差同样按照±5.0cm标准控制;第三, 针对辅助眼而言, 其钻进角度与深度必须按照设计要求施工, 眼口行距以及排距误差按照±10.0cm进行控制;第四, 对于周边眼而言, 若钻孔过程当中其位置正好位于设计断面轮廓线上, 可沿轮廓线对钻进位置进行适当调整, 调整后位置与设计位置的误差应当在±5.0cm范围内, 眼底位置需要控制在开挖轮廓线±10.0cm范围以内;第五, 内圈炮眼相对于周边眼的排距误差应当低于±5.0cm;第六, 若施工现场开挖工作面凹凸面较大, 则需要根据现场实际情况对炮眼深度进行合理的调整, 其目的是确保光面爆破方案中除底板眼以及掏槽眼外的所有炮眼眼底均位于同一垂直面上。同时, 为了确保光面爆破的整体效果, 掏槽眼的深度需要较周边眼以及辅助眼深度提高10.0cm~20.0cm。

3.3 清孔

在按照炮眼设计图完成所有炮眼的钻孔作业后, 施工现场安排专人采用高压气体进行清孔作业, 确保炮眼中所存在的小石碴以及钻碴被完全清除, 其目的是保障后续装药作业的顺利进行。

3.4 装药

本环节存在一定的安全风险, 装药过程中需要由专人负责, 严格按照前期设计中所验证的装药量进行装药, 同步进行雷管的装设, 装药环节遵循分片分组的基本原则, 雷管的装设则遵循自上而下的原则。需要注意的一点是:雷管的装设必须按照编号进行, 周边眼通过导爆管引爆, 在引爆器材的装设中, 导爆索需要自拱部向两侧依次并联, 并在两侧底部分别与毫秒雷管绑定。

3.5 起爆

本工程中起爆网络采用的是复式网络, 以此保障起爆的可靠与准确。在对导爆管进行连接时, 需要安排专人进行检查, 杜绝出现拉细或者是打结的现象。同时, 将引爆火雷管绑定在一簇导爆管自由端距离10.0cm~20.0cm位置, 连接后安排技术人员进行检查, 检查合格后现场所有人员、机械、以及物资均撤离, 最后引爆完成光面爆破作业。

4 光面爆破效果分析

本工程按照以上方式展开对光面爆破的设计与施工作业, 经过施工验证, 光面爆破后的轮廓线平整且圆顺, 全站仪所作断面图显示本工程中平均线性超挖为13.0cm, 未见欠挖现象, 炮眼保存率为80.0%, 炮眼利用率为96.0%。现场测定数据显示整个光面爆破作业中对围岩结构的扰动深度在0.4m~0.6m范围内, 未对围岩结构造成严重破坏。

同时, 在本次施工过程当中还有如下几个方面的体会:第一, 在光面爆破施工过程当中, 针对周边眼采用通过导爆索引爆的爆破方式, 具有爆破效果好, 且爆破成本低的特点。通过这种方式, 可实现周边眼空气间隔装药, 爆破过程当中爆炸力可以沿炮眼呈均匀分布状态, 使爆破后的轮廓线更加的平顺与光滑;第二, 光面爆破作业期间必须安排专人负责进行动态管理, 对作业期间隧道掌子面前方地质变化情况进行动态观察与监测, 以便工作人员结合不同区段围岩结构的属性特点, 对光面爆破设计方案中的各种参数进行调整与优化, 以取得良好的爆破效果;第三, 为了最大限度的保障光面爆破的整体效果, 必须做好对施工期间钻眼的现场管理工作, 具体方法是安排工程技术人员做好对钻眼的现场巡视工作, 确保钻眼方向、深度、角度、以及间距均与光面爆破设计方案中的要求相一致, 特别是需要做好对周边眼的控制工作, 杜绝发生断面欠挖的问题, 同时尽可能的减少超挖。在对钻眼内沉渣进行清理时, 需要对路槽标高进行严格控制, 以此为下一循环的放样以及钻孔提供有力支持;第四, 在对铁路隧道工程进行光面爆破施工的过程当中, 必须严格按照设计开挖断面要求进行控制, 杜绝超挖严重或断面欠挖的问题, 通过此种方式减少后续隧道初期支护以及二次衬砌过程中混凝土的施工量, 对控制整体施工成本有一定的价值。除此以外, 光面爆破下所取得的开挖断面平顺、圆滑, 方便了后续对土工布以及防水板的布设。并且在二次衬砌过程当中, 能够有效杜绝防水板受到岩石凹凸不平面的破坏, 对维护铁路隧道工程整体防水质量有重要意义。

5 结束语

本文结合某铁路隧道工程实例, 对隧道施工过程中光面爆破环节的设计与施工要点展开了分析与探讨。为了能够达到理想的光面爆破效果, 本文结合工程实际特点以及围岩结构特性, 对光面爆破中的相关参数进行了合理设计, 明确了最佳的炮眼孔距、角度、装药方式、以及装药量等关键参数, 通过对爆破参数的合理优化, 指导光面爆破施工作业的进行。施工数据显示, 按照以上方式所展开的光面爆破施工作业达到了理想的施工要求, 炮眼保存率高, 利用率高, 未发生欠挖问题, 对围岩结构为造成严重破坏, 值得在同类工程中加以借鉴。

参考文献

[1]顾义磊, 李晓红, 杜云贵等.隧道光面爆破合理爆破参数的确定[J].重庆大学学报 (自然科学版) , 2005.

[2]胡英国, 卢文波, 陈明等.不同开挖方式下岩石高边坡损伤演化过程比较[J].岩石力学与工程学报, 2013.

隧道光面爆破施工技术 篇9

某隧道进口和出口均位于洛河左岸基岩裸露的斜坡地带, 隧道洞身最小埋深约200 m。地面高程一般为830 m～1 050 m, 相对高差约150 m～220 m。塬顶平坦开阔, 高程一般为1 000 m～1 050 m, 进出口冲沟为常年流水。隧道长5 166 m, 设计行车速度200 km/h, 为双线隧道, 开挖最大跨度14.02 m, 开挖断面方量平均为129.46 m3/延米, 属于大断面铁路隧道。

工期短:仅有17个月。由于本段隧道地处岩层较破碎的薄层、中厚层页岩夹砂岩地带, 地质条件不好, 根据现场调查得知:施工过程中开挖大部分超挖大于15 cm, 局部超挖高达50 cm, 这显然不能满足要求。开挖跨度大, 最大跨度高达14.02 m, 隧道内岩石裂隙、节理较发育, 风化严重, 稳定性较差;施工难度大, 技术要求高。以往的传统施工方法比较落后, 不能满足质量要求。超挖现象严重, 回填耗资大、支护时间长, 严重制约施工进度。

2 光爆设计

为了防止掘进中的严重超欠挖问题, 提高掘进速度, 在光爆设计中考虑了钻孔台车的尺寸设计、台车上人员以及风枪的布置、炮眼的间距、深度以及装药量的控制, 采取了如下措施:

1) 钻孔台车采用4层结构设计, 台车轮距满足运输车辆的净宽及净高要求;2) 钻孔台车上布置足够数量的钻机, 尽量减少每台钻机的钻孔数量和钻进长度;3) 增加掏槽眼的数量, 加大掏槽深度和掏槽面积, 缩小周边眼的间距;4) 严格控制钻杆的钻进角度, 控制超欠挖;5) 随地质不同变化相应调整光爆方案。钻孔台架结构及风钻布置图见图1。

3 钻爆施工

3.1 钻孔台车的合理设计、人员风枪的合理布置

钻孔台车的设计至关重要, 经过现场跟踪观察, 仔细计算得出钻孔台车的合理设计尺寸:台车轮距设计在3.5 m, 底架设计高度1.8 m, 二架与三架设计高度2 m, 三架距顶层开挖平台设计为0.7 m。在此钻孔台车上可同时23台钻机钻进, 台架就位后, 操作人员可在各个不同部位排险、接风水管, 互不影响。钻孔台车顶层开挖平台距开挖拱顶的高度也要控制在一定范围内, 过高则周边眼角度会增大, 增大超挖;过小则操作人员无法直立正常操作, 影响钻孔进度, 一般控制在1.5 m～1.8 m为宜。

3.2 掏槽、爆破方案及爆破参数的选择确定

3.2.1 掏槽技术与爆破方案

1) 采用大断面锥形掏槽技术, 从左、右、上三个方向掏槽, 掏槽面积24 m2, 掏槽眼总数37个, 掏槽眼倾角与隧道轴线成60°角, 掏槽眼净深3.8 m, 掏槽体积30 m3左右。掏槽面积大, 夹制力小, 成功率高, 钻爆时间少、速度快、药量节约。2) 周边眼间距E=50 cm, 周边眼抵抗线W=60 cm, 周边眼间隔装药, 岩石炸药与乳化炸药混装, 周边眼无须绑扎在竹片上, 可直接装入。

3.2.2 炮眼布置、装药结构

掏槽眼总布置数量为37个, 炮眼深度为430 cm, 每孔装药数为11, 10, 9, 10卷, 可以完成大面积, 大深度掏槽, 确保后续爆破的顺利进行。周边眼间距50 cm, 炮眼数量为50个, 每孔装药数量为3卷, 确保开挖周边轮廓圆顺, 无大的超欠。辅助眼布置间距为80 cm, 总量为52个, 根据雷管段数不同, 每孔装药量在8卷～10卷不等, 确保爆破后石块的大小, 宜装车宜运输。根据围岩的整体性和破碎性、稳定性情况, 及爆破后的轮廓超欠, 石块大小, 及时调整炮眼布置间距, 装药数量及钻杆长度, 周边钻杆与围岩的夹角, 保证开挖质量, 严格控制超欠, 提高光爆效果 (炮眼布置图见图2, 图3) 。

3.3 通风排烟及出碴设备的合理安排

长大隧道的通风排烟问题如果解决不妥的话会影响到安全及进度, 尤其是隧道内坡度为上坡的话, 烟从标高高处向标高低处排, 更是不易解决。通风不好, 隧道内能见度大大降低, 大大降低了出碴车在洞内的行进速度, 影响出碴速率, 进而影响进度, 同时由于能见度低, 发生事故的几率就会增大, 影响安全。在每次洞内需要测量的2 h～3 h之前, 掌子面就停止一切工作, 保证通风, 为测量提供一个好的环境, 这样就增加了每个循环的工作时间, 工作效率大大降低。在长大隧道上坡洞的通风中, 我们采取风机接力的方式进行通风, 即两台110的风机在洞口位置从里面吸出浊气, 一台110的风机在洞内离掌子面400 m范围内向掌子面压入空气, 增加洞内空气流动, 提高空气质量。

长大隧道的掘进速度与隧道内出碴设备的合理安排是密不可分的, 在掌子面内布置两台侧翻装载机和一台随用随到的挖掘机可以保证装碴速度, 两台装载机一左一右布置在出碴车旁边, 在装碴过程中或碴堆积较实处可以用挖掘机扒开, 利于装车。出碴车数量的布置以装载机在掌子面装碴不闲置为宜, 单口掘进2 000 m之内的配置5台出碴车, 出碴车数量的安排可以随洞内路面的平整度和洞内的车况进行适当的增减。

4结语

1) 钻孔台车尺寸的合理设计及操作人员、钻机的合理布置, 提高了掌子面的工作效率, 增大了每循环的开挖进尺, 大大提高了掘进速度, 保证了工期。2) 通过贯彻“岩变我变”的思想, 针对不同的围岩类型和地质条件, 对掏槽、爆破方案及爆破参数进行合理的选择确定, 有效控制了大断面隧道的超欠。3) 通过解决长大隧道的通风排烟问题, 大大减少了测量时间, 减少了洞内的安全隐患, 缩短了循环时间, 增加了同时段内的开挖次数, 提高了工作效率, 在保证工程质量, 人员设备安全的同时加快了掘进速度。

参考文献

隧道光面爆破施工技术 篇10

大湾隧道为渝湘高速公路武隆至水江段的分离式长隧道, 左线线桩桩号号为:ZK18+042.66~ZK20+857.8, 长2815.14米;右线桩号号为为::K18+022~K20+842, 长2820米。隧道开挖断面宽12.2米, 局部地地段段设设置仰拱, 围岩成分为白云岩、页岩、灰岩, 成分复杂, 节理发育, , 局局部部破碎。隧道埋深1.5~520米。施工中采取钻爆法进行开挖, 洞口浅埋段采用多台阶开挖, 其他段采用长台阶开挖方式贯通上断面, 上部断面为等截面圆拱线以上。采用预留光面层爆破技术掘进, 平均月进尺120米。

2大湾隧道留光面层光面爆破作业技术参数 (见表1)

2.1常用技术参数选择

2.1.1最小抵抗线W (预留光面层厚度)

W直接影响爆破效果和隧道成形, W= (12~18) d内调整, 且W≥E, d=35~45㎜。

Ⅱ类及Ⅱ类以下围岩W值取大值;及Ⅲ类以上围岩W值取小值。

2.1.2周边眼间距E

E直接控制隧道开挖轮廓的平整度, E= (10~15) d, 炮眼直径d=35㎜。

对于围岩松软, 有破碎带, 节理, 裂隙发育地段, E取小值;稳定性好, 中硬到坚硬的岩石, E取大值, 必要时对在两炮眼间中部增加一空眼以形成导向爆破。

2.1.3周边眼采用密集系数K

2.1.4周边眼采用2#围岩小炸药, 线装药密度q。

q=0.1~0.2㎏/m, 采用预留空气柱间隔装药结构和预留空气柱的炮泥堵塞。

Ⅱ类及Ⅱ类以下围岩q取小值;及Ⅲ类以上围岩q取大值。

2.2周边眼装药

2.2.1采用间隔装药结构

为了使炸药沿泡眼均长布设, 将炸药沿泡眼全长布设, 利用炸药殉爆距离进行装药。

2.2.2采用同段位导爆管、预留空气柱装药结构:当所需要炸药连续长度较小时, 利用两个同段位导爆管分别布置于孔底和眼口1/4炮眼范围内, 炮眼中部预留空气柱进行同时起爆。

2.2.3不偶合系数:周边眼采用较大的不偶合系数λ值, 以减少对围岩的破坏, 不偶合系数λ=1.2~1.5

2.3采用合适的掏槽形式、合理控制爆破程度

采用小断面中心掏槽超前大断面掘进10米以上, 对进行掘进断面刷大到最后预留光面爆破时, 可根据围岩变化或涌水情况进行凿爆参数的及时调整, 达到理想的爆破效果。

3预留光面层爆破质量检测评定

4.1超欠挖

预留光面层光面爆破后隧道周边围岩表面应圆顺平整, 无欠挖, 超挖 (平均线性超挖) 在循环掘进眼深3米时不大于10㎝。

4.2炮眼痕迹保存率

Ⅲ级及Ⅲ级以下围岩, 炮眼痕迹保存率应大于80%, 破碎段四级及四级以上围岩, 炮眼痕迹保存率应大于50%以上。

4.3对围岩的破坏程度

爆破后, 两茬炮边接处无明显痕迹, 围岩面上无粉碎岩石和明显裂缝, 也不应有浮石, 岩性不好时应无大浮和碎状浮石。

4.4炮眼利用率应大于90%

4效益分析