湖臺隧道爆破設(shè)計

楊少波

摘要：湖臺隧道施工中，根據(jù)圍巖變化，修訂鉆爆設(shè)計，有效的控制了超欠挖，減少了爆破對圍巖的擾動，提高了掘進(jìn)速度，控制了施工成本，取得了理想的爆破效果。本文著重介紹湖臺隧道施工過程中的光面爆破參數(shù)設(shè)計情況。

關(guān)鍵詞 光面爆破鉆爆設(shè)計

Abstract: a lake in tunnel construction, according to the change of surrounding rock and revised the drilling and blasting design, effective control of the super owe to dig, reduce the disturbance of the blasting on the surrounding rock, improve the tunneling speed, control the construction cost, make the ideal blasting effect. This paper introduce a lake in construction process of the tunnel smooth blasting parameters design.

Key words smooth blasting drilling and blasting design

中圖分類號： TD235 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

1.工程概況

湖臺隧道的Ⅲ級圍巖以較堅(jiān)硬巖為主，裂隙發(fā)育，巖體較破碎，呈碎塊狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。地下水主要為風(fēng)化基巖中的空隙-裂隙水和節(jié)理密集帶及影響帶內(nèi)的基巖裂隙水。該隧道開挖輪廓最大跨度16.1m，開挖斷面121.81m2。施工中，我們多次調(diào)整鉆爆參數(shù)，取得了良好的爆破效果。

2.爆破設(shè)計原則

隧道鉆爆設(shè)計的基本原則是：在確保施工安全的前題下，根據(jù)圍巖地質(zhì)、斷面形狀、開挖方法、循環(huán)進(jìn)尺、鉆眼機(jī)具、爆破材料和出渣能力等因素，選取鉆爆參數(shù)，進(jìn)行設(shè)計。再根據(jù)實(shí)際爆破效果及圍巖變化情況分析各相關(guān)影響因素，調(diào)整爆破設(shè)計參數(shù)，最終取得理想的爆破效果。本文以Ⅲ級圍巖為例，介紹我們對鉆爆設(shè)計參數(shù)的確定及調(diào)整過程。

Ⅲ級圍巖地段采用上下臺階開挖。爆破循環(huán)進(jìn)尺2.5～3m，周邊眼采用光面爆破。風(fēng)動鑿巖機(jī)鉆孔，炸藥使用具有防水性能的2＃巖石乳化炸藥，起爆周邊眼采用導(dǎo)爆索，其余采用非電毫秒雷管。

3.爆破設(shè)計

3.1控制標(biāo)準(zhǔn)

本隧道圍巖以堅(jiān)硬巖為主，故光面爆破控制標(biāo)準(zhǔn)見表1；

3.2光面爆破參數(shù)的選擇

合理布置隧道開挖輪廓面上的周邊眼即光面炮眼，選擇合理的周邊眼間距和最小抵抗線是光面爆破效果控制的關(guān)鍵。

鉆孔直徑現(xiàn)場實(shí)際測量為40mm。爆破參數(shù)按以下原則選取，即：軟巖和層理節(jié)理發(fā)育的巖層上,眼距應(yīng)小而抵抗線應(yīng)大,在堅(jiān)硬穩(wěn)定的巖層上,眼距應(yīng)大些,抵抗線應(yīng)小些。

3.2.1周邊眼按下式計算：

式中，為每個炮孔產(chǎn)生的裂縫長度，為巖石的抗拉強(qiáng)度，為炮孔直徑cm，為爆生氣體充滿炮孔時的靜壓KPa

涉及計算較為復(fù)雜，故可按經(jīng)驗(yàn)公式= (10～16)計算。

Ⅲ級圍巖取14，得=14*4cm=56cm，實(shí)際設(shè)計取55cm。

3.2.2最小抵抗線計算：

最小抵抗線即光面層厚度,即光面層厚度是影響周邊眼間裂紋的形成、光面層的破碎和開挖后隧道圍巖的穩(wěn)定的重要因素。

最小抵抗線W可通過炮孔密集系數(shù)m = b/ W來確定。當(dāng)m > 1時, 爆破時易出現(xiàn)眼間裂縫,周邊眼尚未溝通前應(yīng)力波已傳到二圈眼,這樣光面眼就變成偏斗爆破。當(dāng)a =W 時, m = 1。爆破時光面眼之間的裂縫形成較好。當(dāng)m = 0. 5時,即2b =W 光面層不易爆下來, 根據(jù)工程實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，m =0.8～1.0時較好。本工程取m=0.9，即W=61cm，實(shí)際取60cm。

3.2.3不藕合系數(shù)

不藕合系數(shù)即孔徑與藥徑之比，它反映炸藥與孔壁的接觸情況。不藕合系數(shù)增大，爆破衰減作用越大。本工程采用φ32mm藥卷，不藕合系數(shù)k=40/35=1.1，不耦合系數(shù)小，故需采用徑向不偶合間隔裝藥措施加大不耦合系數(shù)以保證圍巖穩(wěn)定性和減少飛石。

不耦合系數(shù)按下式計算：

—炸藥裝藥密度，Ⅲ級圍巖取0.2kg/m；—炸藥長度；—空氣柱長度。

故計算得=18.75cm，取=20cm。

在實(shí)際裝藥中，周邊眼采用軸向空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)，藥卷間空氣柱間隔長度為20cm，其余部位從里向外，采用連續(xù)裝藥方式，反向爆破以保證爆破效果。

3.2.4每米深炮眼裝藥量

按下式計算每米深炮眼裝藥量：

—炮眼堵塞系數(shù)，取=1.0；為與巖石性質(zhì)有關(guān)的介質(zhì)系數(shù)，軟巖取0.5~0.7，中硬巖取0.75~0.95，硬巖取1.0~1.5；m為炮孔密集系數(shù)，為根據(jù)炮孔密度而定的系數(shù)，一般為0.5，每加深lm增加0.2；W為最小抵抗線。

計算得=1.0*0.9*0.9*0.7*0.6=0.34kg

即每孔平均裝藥量為：3*0.34=1.02kg。

3.2.5光面爆破炮眼數(shù)目的計算

1、周邊眼數(shù)目

—隧道掘進(jìn)周邊長， =隧道掘進(jìn)寬度；—隧道掘進(jìn)斷面面積；—周邊眼平均間距。；

計算得：=（43.93-15.8）/0.50+1=57個；

2、內(nèi)圈眼、輔助眼、掏槽眼數(shù)目計算

值按一次爆破所需要的總裝藥量減去周邊眼裝藥量,使剩余的藥量平均分配在內(nèi)來計算。

式中Q為按定額確定的一茬炮所需的總裝藥量,取0.985kg/m3, 121.81*3*0.985=359.95kg；=359.95-57*3*0.8=223.15kg；

=223.15/1.02=218.77，取=218個。

為周邊眼每米裝藥量;為按定額確定的單位炸藥消耗量; 為炮眼利用率；為除周邊眼外,每個炮眼內(nèi)的平均裝藥量。

3) 工作面炮眼總數(shù)

=57+218=264個；

3.2.5光面爆破炮眼布置

結(jié)合實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，對炮眼間距及裝藥量進(jìn)行調(diào)整，可初步得出炮眼布置如表2。

3.2.5起爆順序及起爆時間

實(shí)踐證明，在實(shí)施光面爆破時，起爆時差越短，壁面越平整，光面爆破效果越好。

同時，為了保證起爆效果，還應(yīng)做好炮眼堵塞工作。周邊眼的堵塞長度不應(yīng)小余40mm。

四、光面爆破的動態(tài)調(diào)整

我們將上述設(shè)計用于工程中，取得的爆破效果如下：爆破后圍巖基本平整，周邊眼殘眼率約50%，超挖在10cm以上，無欠挖，開挖輪廓不平順；

爆破振動大，巖石粉碎，飛濺遠(yuǎn)；

不難看出，上述結(jié)果和我們的要求有差距。通過分析，我們認(rèn)為問題出現(xiàn)在以下幾個方面，并據(jù)此對鉆爆參數(shù)進(jìn)行修正。周邊眼間距與最小抵抗線比值偏大，周邊眼間距偏大，故應(yīng)對周邊眼間距進(jìn)行調(diào)整，將周邊眼間距調(diào)整為50cm；

②單孔裝藥量偏大，同時周邊眼不耦合系數(shù)偏小，爆破時切向力不夠，造成殘眼率降低，故將裝藥間距調(diào)整為60cm；

③輔助眼及掏槽眼單孔裝藥量偏大。

針對上述問題調(diào)整爆破參數(shù)，調(diào)整后的參數(shù)見表3。調(diào)整后的炮眼布置見圖1。

經(jīng)過上述調(diào)整以后，半眼率、超欠挖指標(biāo)基本達(dá)到了預(yù)期指標(biāo)，爆破效果滿意。在業(yè)主組織的檢查評比中受到廣泛好評。

五、結(jié)束語

通過湖臺隧道的鉆爆設(shè)計，我們體會到，鉆爆設(shè)計成功與否、設(shè)計質(zhì)量的高低，動態(tài)調(diào)整至關(guān)重要，而這個調(diào)整要建立在充分掌握圍巖變化的基礎(chǔ)上，要在實(shí)踐中不斷優(yōu)化。技術(shù)人員應(yīng)充分了解現(xiàn)場地質(zhì)情況，掌握爆破質(zhì)量缺陷。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。