從鉆爆法談長大隧道快速施工

0、引言

隨著公路建設的日益擴太，長大公路隧道由于其顯著的優(yōu)越性，得到了迅猛的發(fā)展，長大隧道施工水平也得到了很大的提高，但是由于長大隧道工期長，投人大，直接影響著投資回報周期，因此，長大公路隧道的快速施工顯得尤為重要。鉆爆法靈活多變，適應性強，在長大公路隧道施工中被廣泛應用，但很大一部分施工人員對鉆爆法缺乏深刻的認識，不能用最優(yōu)的鉆爆方案實現(xiàn)快速施工。

一、影響長大隧道快速施工的主要因素

1.公路隧道施工組織設計

隧道施工組織設計是組織施工的基本文件。它根據(jù)施工文件要求、隧道工程特點、圍巖條件、工期要求、周圍環(huán)境、施工技術裝備、經(jīng)濟因素等，在確保安全、經(jīng)濟的前提下以確定合理的施工方法，對施工工藝、機械配備、監(jiān)控量鍘、工序安排、勞動組織、材料供應、工程投資，場地布置等，作出合理的計劃，并提出組織措施和充分預計可能出現(xiàn)問題的對策等，確保隧道施工有條不紊地順利進行。

2.工程地質環(huán)境

隧道工程其特殊性在于其工程地質環(huán)境的不可預知性，由于地質勘察精度、經(jīng)費等諸多條件的限制，根據(jù)地質勘察資料做出的設計與實際不符的情況屢有發(fā)生，由此而來的隧道洞內塌方、涌水、涌泥、涌沙、巖爆、瓦斯爆炸等災害時往往會影響施工進度，如處理不當還會發(fā)生工程事故。

3.隧道施工監(jiān)控量測

隧道施工監(jiān)控量測是將施工過程中的圍巖穩(wěn)定性、支護結構承載能力、初期補強及二次襯砌合理的施作時間等情況反饋給設計與施工以達到優(yōu)化設計，施工的工序。它是保證隧道順利、安全完成施工的必要條件，它的有效實施能避免一些不必要的工序，是影響快速施工的重要因素之一。

4.隧道施工掘進方法

現(xiàn)時隧道工程的掘進方法有兩種，一種是近年從國外引進的TBM掘進，TBM掘進機施工進度快，但是其成本高，且地質變化適應性差，在經(jīng)濟還不發(fā)達、工費較低的中國，發(fā)展受到限制。另一種是鉆爆法，鉆爆法由于其靈活多變，適應性強，在我國被廣泛應用。缺點是施作進度慢，而且大多不能達到預期效果，嚴重影響隧道的快速掘進。

二、鉆爆法在隧道施工中存在的問題

在現(xiàn)時的隧道工程中，鉆爆法被廣泛使用，但是由于施工人員對鉆爆法沒有較深刻的認識，在施工中存在鉆爆設計不科學，施作不合理，造成如下一些問題：超欠挖；炮孔利用率低；爆落礦巖塊度不均勻，礦巖拋擲太遠，爆堆不集中；隧道坍塌等。

三、如何用鉆爆法實現(xiàn)長大公路隧道快速施工

1.鉆孔機械的選擇

鉆孔是實施爆破工程的第一步，在很大程度上影響著爆破施工的進度和經(jīng)濟效益，同時也是確定炮孔深度、炮孔直徑和炮孔方向等爆破參數(shù)的關鍵。鉆孔的方法很多，目前，鉆孔主要是借助鉆孔機械來實現(xiàn)。

2.鉆爆方式及鉆爆參數(shù)的選擇

在進行鉆爆設計時應根據(jù)圍巖的分類及巖性、施工進度要求的循環(huán)進尺以及開挖斷面的大小，按以下幾個方面進行參數(shù)選擇。

2.1炮限直徑

炮眼直徑的大小直接影響鉆眼速度，炮眼數(shù)目、單位炸藥消耗量、爆落巖石的塊度和隧道開挖輪廓的平整性。炮眼直徑大則藥卷直徑相應加大，有利于提高爆炸反應的穩(wěn)定性、增加爆速，但炮眼直徑過大，不僅鉆眼速度下降，而且因炮眼數(shù)目的減少影響炸藥的均勻分布，使巖石的破碎質量變差。

2.2炮眼深度

炮眼深度是指炮眼底面到工作面的垂直距離，而沿炮眼方向的實際深度叫炮眼長度。炮限深度不僅影響著每個掘進工序的工作量和完成各工序的時間，而且影響爆破效果和掘進速度，是決定每班中掘進循環(huán)次數(shù)的主要因素。為了實現(xiàn)快速掘進，在提高機械化程度、改進掘進技術和改善工作組織的前提下，應力求加大眼深并增多循環(huán)次數(shù)。但是眼深和循環(huán)次數(shù)又是矛盾的兩個方面，必須正確分析和處理。通常根據(jù)任務要求或循環(huán)組織來確定炮眼深度。

在我國隧道工程中炮眼深度多為1.5～2.5m，隨著高效鑿巖機的出現(xiàn)及工程技術的進步，中等斷面以上的隧道選擇3～3.5m更為經(jīng)濟合理。

2.3單位炸藥消耗量的確定

單位炸藥消耗量與巖石堅固系數(shù)、掘進斷面面積、炸藥性質、炮眼深度等因素相關。其對爆破效果、鑿巖和裝巖工作量、炮眼利用率、輪廓的平整性和圍巖的穩(wěn)定性有較大影響。在隧道掘進爆破中，常根據(jù)國家定額選取單位炸藥消耗量，也可用經(jīng)驗公式計算，以及查表確定。

2.4炮眼數(shù)目

炮眼數(shù)目的多少，直接影響鑿巖工作量和爆破效果?？讛?shù)過少，大塊增多，開挖輪廓不平整甚至出現(xiàn)爆不開的情形，孔數(shù)過多，將使鑿巖工作量增加。炮眼的數(shù)目選定主要同開挖斷面，巖石性質及炸藥性能等因素有關。確定炮眼數(shù)目的基本原則是在保證爆破效果的前提下，盡可能地減少炮孔數(shù)目。

3.掏槽眼的設計及布置

掏槽孔也叫拔心孔，是作業(yè)面最先起爆的一組炮孔，利用它炸開一個槽口，為其他炮孔的爆破孔創(chuàng)造第二個自由面。只有掏出的槽口達到設計的漏斗深度，其他炮孔的爆破效果才有保障。掏槽孔有傾斜眼掏槽、垂直限掏槽及兩種相結合三種形式。應根據(jù)隧道斷面、巖石性質和地質構造等條件選擇掏槽的形式。

4.周邊眼的設計及布置

周邊眼沿開挖輪廓線均勻布置，且斷面的轉折處必須布孔，以保證爆破出需要的規(guī)格尺寸?？组g距通常在60～100cm。若為直墻拱形斷面，尤其是曲率半徑較小的斷面，拱弧處到側墻部位的孔要密一些；若遇石質不均，石質軟弱部分要密一些。

5.輔助眼的設計及布置

擴槽眼的布置主要依據(jù)掏槽形式，毛洞輪廓平整要求、掏槽孔與周邊孔之間的孔底距離等因素而定。周邊眼與擴槽孔的布置根據(jù)巖石性質、斷面大小和壘斷面炮孔數(shù)目等條件確定，原則是：在保證爆破效果的前提下，盡量減少孔數(shù)，炮孔間距適中，最小抵抗線應小于炮孔深度，擴槽孔和周邊孔的孔底位于同一平面上，均勻交錯地分布在被爆巖體中，以達到爆后輪廓規(guī)整、石渣塊度均勻、炮孔利用率高的要求。擴槽孔的間距一般為80～120cm。

6.炸藥及雷管的選用

應充分了解區(qū)域地質，查看工程是否穿越瓦斯及煤塵地段，另應保證保證光面爆破的效果及孔眼要求炸藥爆材等因素，選用雷管和炸藥，并且要嚴格執(zhí)行國家相關標準。

7.起爆順序及各類炮眼的裝藥量

按炸材藥卷的規(guī)格和炮眼的深度及裝藥系數(shù)，分別計算出備類炮眼的裝藥量，然后按爆破設計要求進行炮眼裝藥，裝藥后的炮眼及時用炮泥進行堵塞。雷管的起爆采用微差爆破的方式起爆，即起爆順序按雷管段別編號，由小到大、從內圈向外圈依次起爆，以保證安全的原則選擇點火系統(tǒng)，起爆網(wǎng)路應盡可能采用復式連接，確保爆破網(wǎng)絡一次完全起爆。

8.鉆爆法施作流程

四、結語

要實現(xiàn)長大隧道快速施工需要從施工管理、技術革新、設備配套、安全文明施工等多方面努力。

施工組織設計和管理是基礎，也最關鍵，沒有一個良好的施工組織，技術革新、設備配套、安全順利施工等都無從談起。

加強施工現(xiàn)場工程技術人員的配置，提高工人施工水平，合理的人員結構是工程安全，高質、快速完成的保障。

風、水、電等配套設施要經(jīng)過具體計算，并且預留適當?shù)母辉Ｄ芰?，部分機具發(fā)生故障時能夠保障工程繼續(xù)施工。

用鉆爆法嚴格控制超欠挖，合理分析處理每循環(huán)進尺長度及循環(huán)次數(shù)，科學計算鉆爆法的各個參數(shù)，合理安排鉆爆法備工序流程。

重視施工監(jiān)控量測及超前地質預報的作用，盡最大可能避免地質因素造成的事故。