高鐵隧道鉆爆快速開挖方法

羅 勇

(中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司)

高鐵隧道鉆爆快速開挖方法

羅 勇

(中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司)

隨著我國高速鐵路的迅速發(fā)展，以及高鐵對線型的特殊要求，隧道工程數(shù)量也大大增多，且隧道斷面形式多采用單洞雙線大斷面隧道，如何加快隧道開挖進(jìn)度，縮短工期，降低隧道投資，對高速鐵路建設(shè)有著重要影響。因此，如何提高作為隧道最常用鉆爆開挖方式的開挖效率，對于高速鐵路隧道工程建設(shè)將具有重要的理論意義和實(shí)用價值。

高鐵隧道;鉆爆開挖;圍巖;掏槽

1 工程概況

梨子坪隧道為上海至昆明鐵路客運(yùn)專線湖南段重要工程之一，單洞雙線，全長6 315 m。Ⅲ級圍巖4 305 m，占全隧道68.2%。全隧道以砂巖為主，巖體較完整，弱風(fēng)化，穩(wěn)定性較強(qiáng)。全隧除兩條斷層帶以外，地下水不發(fā)育。隧道縱坡設(shè)計為人字坡，坡度分別為19‰和4‰。隧道設(shè)計開挖斷面為 139.9 ～166.3 m2。

2 開挖方式

2.1 炮眼布置

根據(jù)施工要求、圍巖性質(zhì)以及地下水等，隧道采用全斷面鉆爆法施工，風(fēng)鉆成孔。炮眼布置根據(jù)開挖斷面以及對初期支護(hù)的震動影響反復(fù)調(diào)整，既要減輕對圍巖的擾動以及初期支護(hù)的破壞，又要增大裝藥量，加快開挖進(jìn)度，使每次爆破具有最佳爆破效果。隧道主體段Ⅲ級圍巖爆眼設(shè)計見圖1。

圖1 Ⅲ級圍巖爆破設(shè)計圖

表1 Ⅲ級圍巖爆破設(shè)計裝藥系數(shù)表

爆破進(jìn)尺按3.5 m設(shè)計，全斷面需鉆孔219個。掏槽眼采用楔形掏槽。周邊眼間距40 cm，周邊眼抵抗線50 cm。

掏槽眼采用5 m鉆桿施鉆，周邊眼采用4 m鉆桿施鉆。

掏槽眼連續(xù)裝藥。周邊眼不耦合裝藥，采用導(dǎo)爆索。

雷管采用非電毫秒管，常備1段、3段、5段、7段、9段、11段、13段、15段。起爆采用導(dǎo)爆管。

2.2 裝藥量確定

單孔裝藥量根據(jù)薩道夫斯基經(jīng)驗(yàn)公式與現(xiàn)場實(shí)際測量相結(jié)合的原則確定。道夫斯基經(jīng)驗(yàn)公式(1)表明，測點(diǎn)振速與測點(diǎn)距爆破區(qū)域距離和單段最大炸藥使用量有關(guān)，同時與爆破區(qū)域地質(zhì)、爆破方法等因素亦有明顯關(guān)系。

式中:K為場地系數(shù);α為衰減系數(shù);Q為-單段最大裝藥量，kg;R為測點(diǎn)與爆破位置距離，m。

在現(xiàn)場檢測中，采用成都中科測控有限公司生產(chǎn)的TC-4850爆破測振儀進(jìn)行了前期爆破試驗(yàn)，以取得公式中K、α值。通過多次爆破試驗(yàn)，從振動實(shí)測波形圖中共獲得三相波的峰值。根據(jù)測點(diǎn)距離、單段炸藥用量和實(shí)際振速，采取最小二乘原理進(jìn)行回歸分析，得出K、α值。

上述薩道夫斯基經(jīng)驗(yàn)公式得出的裝藥量為理論值。在爆破設(shè)計中，以理論值為依據(jù)，同時觀測爆破后圍巖的整體穩(wěn)定性、節(jié)理裂隙發(fā)育情況等，反復(fù)調(diào)整各眼的裝藥量，以達(dá)到最佳段爆破效果。

2.3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

統(tǒng)計分析顯示，開挖每循環(huán)平均進(jìn)尺3.5 m。用徠卡全站儀測超欠挖，超挖面積在0.5 m2左右。炮孔測量超欠挖多在8 cm以內(nèi)。炸藥單耗為0.6～0.63 kg/m3，最低時達(dá)到0.58。

鉆爆開挖時間4.5 h左右，出碴時間5 h左右，測量30～40 min。每循環(huán)時間11 h左右。每天正常實(shí)現(xiàn)2個循環(huán)，單工作面日進(jìn)度保持在7 m左右，月進(jìn)度達(dá)200 m。

3 施工管理

在隧道施工中，加強(qiáng)施工組織對加快施工速度同樣具有重要的作用。

3.1 “五定”原則

“五定”即定人、定位、定機(jī)、定質(zhì)、定量。

按照爆破設(shè)計及開挖臺架，進(jìn)行開挖工的定人定位。臺架共分5層。從下到上每層分別布置6人、6人、6人、4人、6人，共28人。人員、機(jī)械配置合理。開挖工按3人+28人+4人配置。3名現(xiàn)場值班管理人員，28名正常施工作業(yè)工人，4名工人用于預(yù)備，包括欠挖處理、病假頂崗、正常輪休、處理緊急事件等。

定人、定位是指把每個開挖工安排在臺架的固定位置，讓他們長時間適應(yīng)這個位置的炮眼方向、炮眼深度等參數(shù)。讓每個人長時間的研究各自位置的打法，達(dá)到熟能生巧。這樣有利于提高開挖工的施鉆精度和炮孔成型。定機(jī)就是每個開挖工固定使用一臺風(fēng)鉆，同時負(fù)責(zé)對自己使用的風(fēng)鉆的保養(yǎng)、維修。定質(zhì)、定量是質(zhì)量和數(shù)量。是指每個開挖工按爆破設(shè)計，在設(shè)計的布眼位置按設(shè)計的炮孔數(shù)量，打出符合質(zhì)量要求的炮孔。

3.2 獎懲考核

為提高作業(yè)人員的工作積極性，對開挖工有必要進(jìn)行一定的考核?？己酥饕槍獗尚汀Ｂ鋵?shí)到每個開挖工，就是炮眼超欠挖的考核?？己司唧w由測量組負(fù)責(zé)?？己说臉?biāo)準(zhǔn)不是一成不變的。要根據(jù)開挖工的整體水平，當(dāng)時的用工情況等通盤考慮?？己吮旧聿皇悄康?，提高開挖工的工作積極性，提高開挖成型質(zhì)量才是最終的目的。

3.3 機(jī)械配套

根據(jù)人員配置，打鉆時采用28把天水牌YT28風(fēng)鉆。采用5臺27 m3的壽力牌螺桿式空壓機(jī)供風(fēng)。出碴采用兩臺柳工ZL50C側(cè)翻裝載機(jī)和一臺小松220挖掘機(jī)，六輛自卸汽車。

4 結(jié)論

通過統(tǒng)計分析，我們認(rèn)為以下因素對隧道快速開挖有重要影響:施工爆破設(shè)計理論與實(shí)際相結(jié)合，以理論為指導(dǎo)，采用與現(xiàn)場監(jiān)控相結(jié)合，及時反饋爆破效果信息，不斷調(diào)整優(yōu)化爆破參數(shù)，最大限度發(fā)揮每次爆破的成洞效果與開挖進(jìn)尺，提高施工爆破速度;同時，施工組織有序得當(dāng)，人員配置合理，機(jī)械設(shè)備配置合理，機(jī)械狀態(tài)良好，對施工爆破速度更能起到促進(jìn)作用。

［1］楊軍 現(xiàn)代爆破技術(shù)［M］.北京:北京理工大學(xué)出版社，2004.

［2］汪綱領(lǐng) 新大瑤山隧道［M］.江蘇:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2008.

［3］高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)(TB 10753—2010)［S］.北京:中國鐵道出版社，2010.

［4］董道海.客運(yùn)專線大瑤山隧道全斷面快速施工技術(shù)［J］.隧道建設(shè)，2007，(6).

［5］關(guān)寶樹.隧道及地下工程［M］.成都:西南交通大學(xué)出版社，2002.

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1008-3383(2012)02-0076-01

2011-09-29

羅勇(1985-)，男，重慶涪陵人，助理工程師，從事隧道施工管理工作。