鉆爆法施工在隧道施工中的應(yīng)用

摘要 筆者結(jié)合自身多年工作經(jīng)驗(yàn)，從隧道爆破工作的特點(diǎn)出發(fā)，重點(diǎn)對(duì)鉆爆法在隧道爆破過程中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹，并通過對(duì)炮眼的控制來對(duì)鉆爆施工過程中的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)進(jìn)行了說明，能夠?yàn)橐院蟮乃淼朗┕ぬ峁┮欢ǖ臄?shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞 鉆爆法；設(shè)計(jì)；控制

中圖分類號(hào) U453 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)051-0116-01

本文所研究某隧道數(shù)據(jù)如下，施工隧道全長22764 m，隧道類型為單洞雙線隧道，所研究對(duì)象隧道的左右線之間存在10.0 m線間距，實(shí)際設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值為350 km/h，在本隧D1K852+772~807及D1K864+639~+654段中，整體施工過程中，基本上采用明挖法、，而在工程其他部分施工過程中，則普遍應(yīng)用新奧法施工，以及光面爆破法對(duì)工程主體施工部分進(jìn)行處理，并輔以錨噴網(wǎng)作為工程力學(xué)支持。其中，Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)圍巖以及后期的Ⅲ級(jí)圍巖、Ⅳ級(jí)圍巖施工過程中，全部采用鉆爆法進(jìn)行處理，實(shí)際施工過程中，嚴(yán)格從當(dāng)時(shí)、當(dāng)?shù)氐膶?shí)際圍巖情況出發(fā)，涉及臺(tái)階長度嚴(yán)格控制在基本臺(tái)階施工機(jī)具要求之內(nèi)，并根據(jù)每次開挖形成的基本環(huán)境情況設(shè)計(jì)下一次的開挖工作強(qiáng)度。開挖主要采用光面爆破掘進(jìn)作業(yè)，通過最大限度的降低對(duì)圍巖環(huán)境的影響來提升整體的施工質(zhì)量，并結(jié)合當(dāng)時(shí)的爆破實(shí)際效果，不斷的對(duì)爆破的方式方法進(jìn)行修正，從而提升增提的爆破效果，為工程的整體施工質(zhì)量的提升提供必要的數(shù)據(jù)支持。

1 爆破特點(diǎn)及要求

在實(shí)際爆破工作中，對(duì)于裝藥結(jié)構(gòu)和爆破藥品使用過程中的封堵：周邊眼采用孔徑不偶合裝藥法，這一過程中，主要是利用空氣的特性來實(shí)現(xiàn)間接裝藥的目的，然后通過導(dǎo)火索的應(yīng)用，來暴政爆破過程中的力的作用能夠按照預(yù)定的方向進(jìn)行傳播，從而保證光爆層內(nèi)部圍巖形成貫穿類裂縫，最終形成光爆面，達(dá)到施工目的。

爆破要求：按照本文所研究隧道施工要求，實(shí)際施工效果應(yīng)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)：90%以上的炮眼利用率，保持高于八成以上的半眼，要求施工后整體形狀保持較好的圍巖部分超過80%，并在爆破施工之后，能夠保證圍巖面應(yīng)圓順平整，表面檢驗(yàn)過程中無欠挖情況。

2 鉆爆設(shè)計(jì)原則

從實(shí)際爆破過程中的隧道施工要求出發(fā)，這里以根據(jù)工程地質(zhì)及現(xiàn)場施工條件，以Ⅲ級(jí)圍巖研究對(duì)象，從全斷面法的輪廓控制爆破施工要求出發(fā)進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)。實(shí)際施工過程中，應(yīng)保障爆破炮眼深度始終維持在4 m的條件下，利用現(xiàn)場爆破法和理論數(shù)據(jù)推算法相結(jié)合，來計(jì)算實(shí)際施工過程中的鉆爆參數(shù)，以這些參數(shù)為基本要求，通過合理布孔、高效布局、起爆爆炸力和爆炸時(shí)間控制等方式來提升整體的爆破效果，最終能夠達(dá)到高效開挖的效果，并對(duì)圍巖提供最小程度的影響，控制單循環(huán)進(jìn)尺在4.0 m及以上，在保證工程整體施工進(jìn)度的同時(shí)，也能夠更好的提升工程施工質(zhì)量，為工程的后期運(yùn)營后提供必要的支持。

3 施工設(shè)計(jì)

3.1 周邊眼間距E、最小抵抗線W

本文所研究的E，在實(shí)際施工中，對(duì)于爆破效果有非常明顯的影響，作為控制開挖巖面平整度的基本要素，可以通過爆破常用公式E=（8～12）d（d為炮眼直徑）；而抵抗線W則可以根據(jù)具體應(yīng)用要求，按照W＝（1.0～1.5）E來進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)際施工過程中，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行施工，形成如數(shù)據(jù)參照表1中所示爆破要求。

3.2 周邊眼每米裝藥長度L、裝藥集中度q

L=4m5.6[δ]c/（V0×ρ0）2.8—L2.8

滿足條件：添藥精度保持在0.005 m/L則滿足實(shí)際施工要求。

m—不耦合系數(shù)，m＝D/d＝140/50＝1.4；

ρ0—炸藥密度，采用2＃巖石炸藥，ρ0＝1.90 g/cm3；

[δ]c—巖石抗壓強(qiáng)度，弱風(fēng)化砂巖，[δ]c＝140 MPa=1 400 Kg/cm3；

V0—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，每克炸藥生成氣體的體積，查表取8 000 cm3/g。

q＝（πd2/4）ρ0·L＝π×3.22/4×1.90×0.0261＝0.12 kg/m

填藥集中度q值由于采用本文所研究的爆破方式，所以基本上滿足要求。

3.3 炮眼數(shù)量N的確定

炮眼數(shù)量計(jì)算根據(jù)下列公式計(jì)算：

N=（qS）/r=（1.5×120）÷0.6=300（個(gè)）

q—單位炸藥消耗量（kg/m3）；

S—開挖斷面面積（m2）；

r—每米炮眼長度裝藥量（kg）。

實(shí)踐證明，該公式求得炮眼數(shù)量偏小，N取值應(yīng)在300～320個(gè)。

3.4 每循環(huán)裝藥量Q

Q=q·V

q—單位巖石炸藥用量，由修正的普氏公式q=1.1K0（f/S）0.5計(jì)算求得q=1.1 kg/m3，由于采用爆破，從而減少了炸藥用量，通過現(xiàn)場實(shí)際爆破效果做對(duì)比分析結(jié)果節(jié)省炸藥，q在此取0.9-1.2 kg/m3為宜。V—單循環(huán)爆破巖石體積（m3）按此公式計(jì)算，Q=500 kg。

4 各炮眼藥量分配

根據(jù)具體的施工爆破用藥需求，按照多次循環(huán)爆破施工用藥量分析，對(duì)炮泥回填堵塞長度進(jìn)行不斷的調(diào)整，從而保證本次施工過程中能夠達(dá)到最佳比例。之后，需要對(duì)各個(gè)受力部分進(jìn)行填藥比例調(diào)整，按照遞減原則進(jìn)行用藥量的增減，從而保證整體施工效果，為工程施工質(zhì)量的提升做出必要的支持。

5 炮眼堵塞

炮眼堵塞作用在于為炸藥提供一個(gè)密封的環(huán)境來保證爆炸效果能夠充分的對(duì)爆破施工對(duì)象提供集中的力的影響，從而提高整體的爆破效果，在實(shí)際施工過程中，應(yīng)注意的是，最小堵塞長度應(yīng)大于等于20 cm。要求炮眼堵塞必須嚴(yán)格按照相關(guān)操作標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

6 爆破器材

炸藥：采用2＃巖石銷銨炸藥，在施工過程中，對(duì)于周邊爆破鉆眼應(yīng)采用小藥卷進(jìn)行，從而暴政爆破效果，而在其他施工部位，則應(yīng)采用φ32 mm以上的標(biāo)準(zhǔn)藥卷。

雷管：雷管用于引火爆炸，基本上目前施工普遍采用非電毫秒雷管，施工效果較為良好，形成的爆破面較為平整。

導(dǎo)火索：火雷管采用導(dǎo)火索引爆。

7 裝藥結(jié)構(gòu)

根據(jù)實(shí)際施工條件對(duì)掏槽眼和底眼進(jìn)行反向起爆操作，在這一過程中，應(yīng)該采用“封口機(jī)”來對(duì)封口進(jìn)行自動(dòng)封填具體封口和用藥情況如圖1所示。

8 裝藥連線網(wǎng)路

進(jìn)行炸藥裝填工作的時(shí)候，應(yīng)該保證兩人一組，按照預(yù)先設(shè)定填藥要求和施工操作質(zhì)量控制規(guī)范進(jìn)行。分片自上而下進(jìn)行裝填，通過構(gòu)建復(fù)試引爆網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行集體裝藥，導(dǎo)爆管在自由端

18 cm以上處，安裝兩個(gè)引爆雷管，各簇導(dǎo)爆管在自由端20 cm以上處安裝2各引爆火雷管，在裝填炸藥之后，應(yīng)該根據(jù)相關(guān)要求，由專門技術(shù)人員進(jìn)行效果檢測，符合施工要求和一般爆破規(guī)則之后才能進(jìn)行下一步的操作。

9 炮眼布置原則

1）進(jìn)行掏槽炮眼工作，這一過程中，應(yīng)在開挖面上利用直掏技術(shù)進(jìn)行施工，如果施工條件較為惡劣，或者巖層發(fā)育表現(xiàn)為明顯的節(jié)理發(fā)育條件時(shí)，應(yīng)該注意鉆孔方向不得與巖層發(fā)育方向平行，并應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況最帶限度的保證兩者之間的角度最大化。2）在進(jìn)行周邊炮眼部署的時(shí)候，應(yīng)該保證爆破斷面嚴(yán)格符合工程施工要求。3）輔助眼交錯(cuò)均勻布置在周邊眼和掏槽眼之間，保證最終的石碴塊度能夠滿足后續(xù)施工的要求。最后，在進(jìn)行周邊眼與輔助眼的設(shè)置過程中，應(yīng)該保證基本的眼底控制在基本的水平面上，從而保證爆破之后的平面能夠符合具體的施工要求。

10 控制要點(diǎn)

1）必須嚴(yán)格的按照相關(guān)要求并結(jié)合本工程開挖的實(shí)際施工情況進(jìn)行填藥量的控制，通過微爆破控制技術(shù)來最大限度的降低爆破對(duì)圍巖的影響，并嚴(yán)格控制超欠挖情況。2）根據(jù)實(shí)際施工需求，對(duì)隧道開挖的各個(gè)循環(huán)進(jìn)行嚴(yán)格的施工檢測測量，并通過對(duì)斷面的控制來保證炮眼實(shí)際位置和預(yù)計(jì)位置之間的誤差小于

5 cm，必要工程施工段可以之間采用激光校準(zhǔn)來對(duì)工程的施工精度進(jìn)行控制。3）鉆眼涉及必須嚴(yán)格的按照相關(guān)要求進(jìn)行控制和位置處理，除底眼之外，實(shí)際設(shè)計(jì)中，所有炮口都必須低于眼底

5 cm，從而保證鉆孔過程中所產(chǎn)生的巖粉能夠順利的排出。具體施工工程中，掏槽眼彼此之間如果出現(xiàn)打穿問題，那么對(duì)于整體的爆破計(jì)算來說是非常嚴(yán)重的，必須嚴(yán)格控制。4）填藥之前應(yīng)該先對(duì)孔洞進(jìn)行高壓風(fēng)吹凈處理，之后按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行藥品裝填。實(shí)際裝藥工作中，應(yīng)該嚴(yán)格的按照分組分片原則進(jìn)行涉及，保證裝藥工作能夠嚴(yán)格的按照預(yù)先設(shè)計(jì)進(jìn)行，在裝填藥品之后，由專業(yè)技術(shù)人員對(duì)裝填效果進(jìn)行檢測。5）起爆采用復(fù)式網(wǎng)絡(luò)，起爆每組應(yīng)控制在12根以內(nèi)，通過低段別的雷管進(jìn)行出來。連接之后按照相關(guān)施工要求由專門技術(shù)人員進(jìn)行檢測，保證連接質(zhì)量，然后進(jìn)行起爆。6）根據(jù)具體的爆破情況和圍巖受力情況調(diào)整鉆爆設(shè)計(jì)。7）根據(jù)具體的施工需求，嚴(yán)格的控制隧道底超欠挖，按照工程實(shí)際施工需求進(jìn)行爆破面控制。

參考文獻(xiàn)

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