隧洞爆破設計參數(shù)的確定及超、欠挖控制方法探討

王玉飛

【摘 要】地質(zhì)條件決定隧洞開挖進尺，開挖進尺是隧道施工的關鍵，它直接影響隧道工程的各項技術指標和經(jīng)濟指標。正確的選用爆破方法可以以減少超、欠挖和支護的工程量，增加巖壁的穩(wěn)定性，減弱爆破振動對圍巖的擾動，進而達到控制巖體開挖輪廓的一種技術.廣泛應用于隧道開挖施工過程中，結(jié)合全圓形泄水隧洞工程實際，詳細介紹了光面爆破設計參數(shù)的選定、超欠挖控制方法及工藝方法。

【關鍵詞】隧洞工程；光面爆破；超、欠挖控制；爆破設計參數(shù)

隨著社會進一步發(fā)展，爆破技術工程技術不斷在各個領域及行業(yè)被廣泛運用，尤其在隧道開挖爆破、地鐵隧道爆破技術、隧道減震控制爆破技術都獲得了新的突破，并且創(chuàng)造了許多新技術、新工藝和新經(jīng)驗，這些新工藝、隧道、隧洞開挖方法也得到了迅猛發(fā)展，新技術在水利水電工程方面也被廣泛運用。

在水利工程中，爆破多運用于溝槽和礦山爆破開挖、水電站輸水洞、發(fā)電洞、泄水洞的爆破開挖。在爆破工程中，爆破的方式、爆破設計參數(shù)的設定，爆破后超欠挖控制至關重要，每一項指標都與工程的經(jīng)濟指標相互聯(lián)系。

1.工程實例

1.1 工程概況

寧夏中寧長山頭水庫泄水隧洞巖體較破碎，巖層節(jié)理裂隙發(fā)育，破碎呈小碎塊狀，圍巖地質(zhì)主要為Ⅲ類，局部穩(wěn)定性較差巖石堅固系數(shù)為6～8，裂隙發(fā)育比較大。

1.2 爆破方法

根據(jù)圍巖特性確定圍巖多為Ⅲ類巖石，因考慮機械設備的使用效率以及工期的影響，圍巖掘進進尺確定為每個循環(huán)進尺為1.5～2.5m。

隧洞爆破開挖方法有全斷面開挖法、半斷面開挖法、分部開挖法。本工程采用全斷面爆破開挖設計，一次完成整個斷面開挖、工作空間大，能充分發(fā)揮機械效能，施工進度快的特點，并一次裝渣運輸完成。

1.3 爆破器材的選用

炸藥選用2#巖石硝銨炸藥和防水乳化炸藥，直徑Φ32mm，長25cm。選用非電毫秒雷管聯(lián)網(wǎng)起爆，電雷管引爆。

1.4 爆破參數(shù)的確定

爆破參數(shù)是爆破方案的核心?？茖W確定爆破參數(shù)是實現(xiàn)預期爆破效果，確保爆破安全，施工進度和節(jié)約成本，提高經(jīng)濟效益的保證。在設計每個爆破參數(shù)時都必須從實際出發(fā)，以地質(zhì)勘探資料和爆破理論為依據(jù)。并在施工時不斷核實，使每個參數(shù)都科學合理。

1.4.1 炮孔直徑

炮孔直徑（D）的大小直接影響鉆孔速度，工作面炮孔數(shù)目（N）、單位炸藥消耗量（q）、爆落巖石度和隧洞輪廓線的平整性。

1.4.2 炮孔深度

炮孔深度的大小直接影響掘進工序及掘進速度，為實現(xiàn)快速掘進，應加大孔深并增加掘進循環(huán)次數(shù)。手持型和氣腿型鑿巖機采用普通型孔徑時，孔深按下表可選取。

1.4.6 周邊孔的布置

周邊孔布置在距設計輪廓線0.1～0.15m上，但由于受鑿巖機機型的限制，不得不向外偏斜一定的角度，偏斜角一般為3°～5°。周邊孔孔距一般為0.4-0.8m，根據(jù)本巖石的特性及斷面結(jié)構，周邊孔間距取a=（8～18）d=600mm。

1.4.7 掏槽孔結(jié)構及其他炮孔布置

掏槽孔采用“楔形掏槽”設計；周邊按“光面爆破”設計，楔形掏槽炸藥單耗低，爆破單位體積巖石所需炮孔長度小。泄水洞炮孔布置如圖1所示。

預計循環(huán)進尺L進=2.0m，所以炮孔深度為L=2.0/85%=2.4m，掏槽孔深度比其他孔加深0.2m，即掏槽孔的深度為2.6m。

單位：cm

泄水洞炮孔布置圖

掏槽孔填塞長度為裝藥長度的0.25倍，輔助孔和周邊孔的填塞長度為裝藥長度的0.3倍，則有：掏槽孔填塞長度Lt1=2.6×0.25/（1+0.25）=0.6m；掏槽孔裝藥長度Lc1=2.6-0.6=2.0m；輔助孔和周邊孔的填塞長度Lt2=2.4×0.3/（1+0.3）=0.6m；輔助孔和周邊孔的裝藥長度Lc2=2.4-0.6=1.8m；掏槽孔和輔助孔都采用Φ32×250mm，質(zhì)量150g的藥卷。

為了將爆破后的巖碴拋出，每個底眼中增加1卷藥，9個底眼共增加1.35kg炸藥?？傃b藥量Q=Q1+ Q 2+ Q 3=7.2+5.25+35.7+10.8+30.6=89.55kg單位體積炸藥消耗量q= Q /V=89.55/97.06=0.9kg/m3。

根據(jù)本工程實例中的爆破設計參數(shù)的優(yōu)化確定，使得該工程爆破取得了良好的效果，尤其是超、欠挖控制效果明顯，爆破單耗得到有效控制并且為后續(xù)的噴護、支護節(jié)省了很大的成本，取得了良好的經(jīng)濟效益。

2.超、欠挖控制方法

該工程采用光面爆破有效控制隧洞超、欠挖的問題，主要從鉆孔精度 、爆破技術、施工組織管理、測量畫線等方面有效控制隧洞超、欠挖。

（1）改變“寧超勿欠”的思想，樹立“少欠少超”的觀點，避免開挖輪廓線無謂的擴大。

（2）提高鉆孔精度。嚴格控制鉆孔的外插角、開口位置、鉆孔深度來提高。

（3）提高爆破技術。根據(jù)地質(zhì)條件選擇正確的爆破方式和合理的爆破參數(shù)。

（4）正確選用起爆雷管和炸藥。合理選用低密度、低爆速、低猛度、高爆力的炸藥，合理選用起爆雷管段數(shù)可有效控制起爆效果。爆破技術參數(shù)包括炮眼參數(shù)，爆破最小抵抗線、周邊孔密集系數(shù)、周邊眼裝藥不耦合系數(shù)。

（5）加強現(xiàn)場施工管理。通過加強作業(yè)人員的組織 、作業(yè)安排、技術交底指導、質(zhì)量檢測反饋、以及執(zhí)行紀律、規(guī)章規(guī)程制度來達到爆破控制的要求和效果等。

（6）測量放樣。通過加強技術人員放樣精度，采用先進的光學電子測量放樣設備進行測量放樣，精確放出開挖輪廓線和鉆孔位置，根據(jù)掘進循環(huán)進尺要勤于測量放樣，測量放樣精準，以減少超、欠挖。

3.結(jié)語

合理選擇爆破方式及確定合理的爆破設計參數(shù)來提高爆破技術是有效控制隧洞超、欠挖的有效方法。采用光面爆破可大大控制開挖成本，同時節(jié)省支護等工程量和費用。

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