光面爆破技術(shù)在安祿隧道中的應(yīng)用

孫鵬旭

(聞垣高速公路建設(shè)管理處，山西運(yùn)城 044000)

0 引言

光面爆破技術(shù)在隧道開挖鉆爆施工中具有重要意義，是控制隧道開挖超欠挖的重要手段。光面爆破技術(shù)施工效率高、適用性強(qiáng)、開挖容易控制，同時(shí)還能節(jié)約成本。

1 工程概況

1.1 工程簡介

安祿隧道為廣昆線穿越最長隧道，為鐵路雙線隧道，是控制該段線路方案重點(diǎn)工程，全長13187m，最大埋深535m。隧道位于祿豐縣腰站鄉(xiāng)至安寧縣祿裱鎮(zhèn)莊科村附近，在祿豐南車站與雙湄村車站區(qū)間。

1.2 地質(zhì)情況

安祿隧道地質(zhì)條件復(fù)雜，巖體受構(gòu)造影響嚴(yán)重，巖體破碎，以白云巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r為主，夾有含炭質(zhì)灰?guī)r、砂質(zhì)板巖、炭質(zhì)板巖。白云巖、泥灰?guī)r、灰?guī)r:肉紅、米黃、灰白色，薄～中層狀，致密隱晶質(zhì)，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，層理間常見厚1mm的泥質(zhì)、泥灰質(zhì)條紋。巖溶較發(fā)育，地表多見刀砍狀溶痕，半山偶見干溶洞。含炭泥灰?guī)r:深灰色，灰黑色，污水，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，與巖芯軸夾角40°，輕微溶蝕，遇水軟化。炭質(zhì)板巖:深灰色、灰褐色、污水，變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層狀，節(jié)理裂隙很發(fā)育，遇水易軟化。砂質(zhì)板巖:灰色，深灰色，變余砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄～中厚層狀，偶見星點(diǎn)狀黃鐵礦晶體，弱風(fēng)化。

2 光面爆破技術(shù)設(shè)計(jì)

2.1 鉆爆設(shè)計(jì)依據(jù)

安祿隧道鉆爆設(shè)計(jì)根據(jù)改建鐵路成昆線廣通至昆明段擴(kuò)能改造工程設(shè)計(jì)施工圖紙?zhí)峁┑馁Y料，本鐵路設(shè)計(jì)采用的施工技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)等。

2.2 鉆眼機(jī)具選擇

安祿隧道各級圍巖開挖采用鑿巖機(jī)或自制鉆孔臺架鉆眼。

2.3 爆破器材的選擇

安祿隧道主要地層Ⅲ級～Ⅳ級圍巖，巖性復(fù)雜，部分地段圍巖頻繁變化，根據(jù)開挖斷面形式及地質(zhì)情況，爆破器材選用根據(jù)表1爆破器材選擇表選擇。

表1 爆破器材選擇表

2.4 周邊眼爆破參數(shù)的選擇

經(jīng)施工過程中逐步優(yōu)化確定的周邊眼光面爆破參數(shù)見表2。

表2 周邊眼爆破參數(shù)表

2.5 裝藥結(jié)構(gòu)與堵塞

根據(jù)不同炮眼直徑和不耦合系數(shù)選擇不同的藥卷。周邊眼采用間隔裝藥。巖石很軟時(shí)，可采用導(dǎo)爆索起爆。

裝藥后用黃泥或聚氯乙烯、聚乙烯等薄膜加工的專制水袋裝滿水后充當(dāng)炮泥放在炮孔中對炮孔進(jìn)行堵塞，炮眼堵塞長度不少于30cm。

2.6 炮眼布置原則

掏槽眼:隧道Ⅱ級、Ⅲ級圍巖采用中空直眼掏槽，為保證掏槽鉆眼精度，掏槽位置選擇在隧道中線偏下的位置;隧道Ⅳ級、Ⅴ級圍巖采用斜眼掏槽。

周邊眼:根據(jù)光面爆破選定的周邊眼間距，嚴(yán)格控制外插角以減少超欠挖。

內(nèi)圈眼:內(nèi)圈眼所在位置在周邊眼抵抗線的邊緣，內(nèi)圈眼的孔距稍大于周邊眼抵抗線(W)。

輔助眼:掘進(jìn)炮眼，其炮孔間距，視巖石堅(jiān)硬程度、裝運(yùn)手段、巖石破碎程度的要求等因素而定。

底板眼:底板眼沿開挖輪廓底線布置，并適當(dāng)增加藥量起翻碴作用，便于裝載設(shè)備裝碴。

2.7 施工要點(diǎn)

1)鉆孔作業(yè)。激光定向:用極坐標(biāo)BJSD-2斷面檢測及炮眼定位，按不同的圍巖斷面尺寸，炮眼布置圖輸入儀器，以投射激光及孔位為依據(jù)，按孔位鉆進(jìn)并控制好方向，確保鉆孔質(zhì)量。爆破后輸入相應(yīng)的里程、斷面，儀器通過光束自動檢測斷面超欠挖，用噴漆按投影布點(diǎn)。

鉆孔標(biāo)準(zhǔn):達(dá)到準(zhǔn)、平、直、齊。

2)裝藥作業(yè)。清孔:裝藥前用高壓風(fēng)清孔，吹干凈孔內(nèi)積水及碴粒。

裝藥:裝藥時(shí)，藥裝到孔底，起爆藥包用炮棍緩慢送入，防止拉雷管或破損導(dǎo)爆管。

裝藥檢查:裝藥時(shí)，將雷管段數(shù)標(biāo)于孔外導(dǎo)爆管上，由檢查人員對雷管段數(shù)進(jìn)行復(fù)核，確保準(zhǔn)確無誤，同時(shí)核對藥卷規(guī)格及裝藥長度，使每孔裝藥符合設(shè)計(jì)要求，檢查后做好記錄。

堵塞:所有炮眼裝藥后，用炮泥進(jìn)行堵塞，其長度為30cm。堵塞做到封孔嚴(yán)密。

3)爆破作業(yè)。聯(lián)結(jié)網(wǎng)路:聯(lián)結(jié)時(shí)盡可能靠近眼孔，孔外網(wǎng)路盡量短，使聯(lián)結(jié)整齊，便于直觀檢查網(wǎng)路。

爆破:網(wǎng)路聯(lián)結(jié)檢查合格后，撤離受爆破影響范圍內(nèi)所有設(shè)備和非爆破作業(yè)人員，設(shè)好防護(hù)哨、發(fā)出起爆信號后即點(diǎn)燃導(dǎo)火索，爆破人員快速撤離進(jìn)行爆破。

4)鉆爆效果檢驗(yàn)。每次掘進(jìn)爆破通風(fēng)排煙后，值班技術(shù)員和質(zhì)檢員即進(jìn)入對鉆爆效果進(jìn)行檢查記錄。檢查記錄光爆效果，炮孔利用率，平均掘進(jìn)長度，圍巖的損壞程度等。

5)控制超欠挖措施。根據(jù)不同地段情況，選擇合理的鉆爆參數(shù):采用一炮一分析制度，每次鉆爆循環(huán)后，根據(jù)爆破震動速度、炮痕保存率、裝藥量、殘眼深度及數(shù)量、拋碴距離、堆碴高度、巖碴塊度等多方面的測量和數(shù)據(jù)對比分析，選擇合理的鉆爆參數(shù)，不斷優(yōu)化鉆爆設(shè)計(jì)。

3 光面爆破技術(shù)控制要點(diǎn)和影響因素

3.1 控制要點(diǎn)

1)每一開挖循環(huán)都要進(jìn)行準(zhǔn)確的施工測量。

2)根據(jù)圍巖特性，選擇確定光面爆破參數(shù)，確保光面爆破達(dá)到預(yù)期效果，并最大限度地減少對周邊圍巖的擾動。

3)裝藥前炮眼用高壓風(fēng)吹干凈，檢查炮眼數(shù)量。裝藥時(shí)，由爆破員采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)按爆破設(shè)計(jì)順序裝藥，之后用炮泥堵塞30cm。

4)根據(jù)地質(zhì)資料及爆破試驗(yàn)選擇炸藥品種，提高爆破效果。

3.2 影響因素

1)圍巖結(jié)構(gòu)的好壞程度。當(dāng)隧道開挖區(qū)域內(nèi)裂隙發(fā)育嚴(yán)重或者巖層較軟等情況時(shí)，光面爆破技術(shù)效果就很差。

2)鉆眼精度的準(zhǔn)確性。鉆眼精度的質(zhì)量，鉆眼尺寸大小以及由于各種原因造成的鉆眼誤差，鉆眼角度偏差等問題都將影響光面爆破技術(shù)的效果。

3)光爆技術(shù)的缺陷。隧道爆破施工中，如果爆破參數(shù)、起爆方法、裝藥數(shù)量、裝藥結(jié)構(gòu)等選擇不當(dāng)也可能導(dǎo)致光面爆破技術(shù)效果不好。掏槽失敗或起爆順序凌亂，同樣影響光爆效果。

4 安祿隧道光爆技術(shù)效果

安祿隧道起初采用普通爆破技術(shù)，爆破后超欠挖嚴(yán)重，每循環(huán)作業(yè)后基本上都要進(jìn)行補(bǔ)炮，后期支護(hù)材料用量隨之增大，既浪費(fèi)了時(shí)間，又浪費(fèi)了人力、材料和資金，更嚴(yán)重的是在較差圍巖地段施工時(shí)由于圍巖不穩(wěn)定常常出現(xiàn)掉塊，甚至塌方，給施工帶來了困難，不可預(yù)見的安全問題無法保證。采用光面爆破技術(shù)之后，不但可以控制超欠挖，節(jié)約材料，節(jié)省資金，而且爆破后巖面平順，巖碴大小均勻，利于出碴，減少二次襯砌時(shí)間，同時(shí)減少了對周邊巖石的擾動，保證工程施工安全，加快工程施工進(jìn)度。

5 結(jié)語

隧道開挖是隧道施工的關(guān)鍵工序，搞好隧道開挖是隧道施工的重點(diǎn)，光面爆破技術(shù)是目前巖石隧道開挖的先進(jìn)工藝和首選方法，在今后的隧道施工中應(yīng)積極推廣使用并優(yōu)化。

[1]劉殿中.工程爆破實(shí)用手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1999.

[2]聞 全，楊立云.光面爆破在快速掘進(jìn)中的應(yīng)用[J].中國礦業(yè)，2008(5):37-38.

[3]韓 均.隧道光面爆破技術(shù)總結(jié)[J].山西建筑，2011，37(12):162-163.