大斷面巖溶隧道爆破設計與施工技術

龔　輝

(貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽　550008)

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大斷面巖溶隧道爆破設計與施工技術

龔輝

(貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽550008)

摘要：在我國的西南、中南地區(qū)，巖溶地質分布較為廣泛。對此類地區(qū)，必須結合巖溶對隧道的影響開展隧道施工。就大斷面巖溶隧道的爆破設計與施工，提出了在巖溶地區(qū)進行隧道施工的關鍵技術。

關鍵詞：巖溶；隧道爆破；技術

1巖溶隧道爆破設計

1.1巖溶地質條件對隧道施工的影響

由于溶洞位于底部時，充填物松軟，不利于隧道基底的施工；位于上部時，施工時容易出現(xiàn)充填物坍塌，不宜開挖；有些地區(qū)的溶洞巖質不堅固，破碎物較多，施工時稍有不慎，容易發(fā)生坍塌情況；的遇到填滿飽含水分的充填物溶囊，當隧道掘進至其邊緣時，含水充填物不斷涌入隧道，難以遏止，甚至地表開裂下沉，山體壓力劇增；在施工時，也有可能遇上較大的水囊，導致巖石、泥土隨水大量沖向隧道；還有的溶洞，錯綜復雜、迂回交錯，其中的分支分布較廣，處理起來具有一定的難度。

1.2爆破設計

在爆破方案設計中，隧道的圍巖地質條件、斷面大小、爆破器材的質量、鉆孔爆破水平等因素是選用爆破方法、確定合理的爆破參數(shù)的主要依據(jù)。在隧道爆破施工過程中，一般的爆破方法會在一定程度上破壞圍巖，使圍巖穩(wěn)定性受到影響，并極易造成超欠挖。

因此，當受到特殊巖溶地質條件的約束，左、右線隧道相距較近，為減少對結構物的擾動，對隧道的開挖工作可采用鉆爆法施工，爆破方案選擇光面爆破法，施工方法采用上下臺階開挖法。光面爆破中開挖面較平整，巖石基本無破碎，不但減少了裂隙且能有效的控制超欠挖。在實際施工中，相關人員必須及時根據(jù)現(xiàn)場實際情況，適時修正爆破進尺以及相關爆破參數(shù)。

2爆破施工技術要點

2.1嚴格測量定位

隧道準確的開挖輪廓線是后續(xù)工作順利進行的基礎，而保證開挖輪廓精度的關鍵是勤測量。掌子面清理完成后，由測量專業(yè)人員應用全站儀進行測量，嚴格測量定位以保證爆破施工精度，有效的控制斷面開挖。每個循環(huán)都必須由測量專業(yè)技術人員在掌子面準確標記隧道開挖輪廓線和炮孔位置。

2.2鉆孔

根據(jù)現(xiàn)場施工方法以及圍巖級別，采用鉆孔臺架氣腿式風動鑿巖機鉆孔。鉆孔時要嚴格按炮孔平面和剖面布置圖正確對孔。周邊空爆孔要外插10°～20°，炮孔間保證相互平行，在斷面輪廓線上鉆周邊光爆孔，周邊光爆孔環(huán)向對孔誤差應該在5 cm以內，同時為了保證光爆面與隧道設計輪廓面相重合，必須做到“準、直、平、齊”。內、外掏槽孔最大對孔誤差不得大于3 cm，底板孔和掘進空的開眼誤差應該控制在10 cm以內。

2.3清孔

鉆孔完成后必須進行清孔方可進行下一步裝藥，清孔時可用直徑較小的高壓風管提供高壓風，將鉆孔時遺留在炮眼里的石屑、泥漿和積水等雜質吹干凈。

2.4裝藥

在進行裝藥前首先必須設置警戒，然后嚴格按爆破設計裝藥量對炮眼自上而下地進行裝藥，并確保所有雷管段號" 對號入座"。周邊光爆孔裝藥時，用導爆索將小直徑藥卷串聯(lián)，間隔裝藥，并用竹片固定; 連續(xù)裝藥結構在輔助眼及內、外掏槽孔裝藥時采用。

2.5堵塞

裝藥完成的炮眼必須用長度不小于25 cm 炮泥堵塞。用直順的木、竹炮桿進行堵塞，不可對炸藥過分擠壓，或反復搗弄。

2.6起爆網(wǎng)路鋪設

起爆網(wǎng)路對雷管有嚴格的要求，同一起爆網(wǎng)路中不得出現(xiàn)廠家、批次、型號不同的雷管。非電導爆管可使用普通毫秒延期電雷管，在鋪設爆破網(wǎng)路過程中時，要嚴格禁止拉緊、對折、破損非電導爆管腳線的行為，且禁止硬拉起爆藥包。切割導爆索時須在其下墊較柔軟的軟材，并且嚴禁剪和用利刀切割的行為。導爆索網(wǎng)絡：搭接長在15 cm以上，拐角角度大于90°，不可架十字，若交叉之間墊10 cm 以上軟材(木質)。起爆網(wǎng)路的連接，應在工作面的全部炮孔裝填完畢，無關人員全部撤至安全地點之后，由工作面向起爆站依次進行。安全距離內: 雜散電流在30 mA以上，不應使用普通電雷管，可用抗雜電雷管。

起爆完成，由爆破工檢查爆破效果，達到施工要求后解除警戒，進入下一循環(huán)的通風、排煙和出渣作業(yè)。

3工程實例

3.1工程概況

小七孔隧道工程全長1 780 m，隧道路線中線間距為15 m，雙向4車道，停車帶開挖寬度16 m。隧道平面線性為直線，隧道縱斷面采用0.3%/1 630 m及-2.794%/3 500 m的人字坡。

3.2地質情況

小七孔隧道穿越段落屬典型的卡斯特地形，地下水資源較豐富，施工過程中出現(xiàn)涌水、涌泥的可能性較大；巖溶形態(tài)有溶洞、溶孔、溶蝕裂痕等。

3.3爆破流程

(1)炮孔布置

隧道上臺階爆破施工中內、外掏槽孔和輔助掏槽孔均設計為矩形布置，深度為2.9 m。內層掏槽孔上下排距0.5 m，孔口距5.0 m，與掌子面夾角為37°。外層掏槽孔排距0.5 m，孔口距為6.0 m，與掌子面夾角為45°。掘進孔大致成半圓弧形設置，孔深為2.7 m，排距為0.9 m左右，孔距約1.0～1.2 m。周邊光面爆破孔沿開挖邊界布置，其鉆孔角度與掌子面夾角約為2°，即向外側傾斜，孔底位置落于開挖邊界外0.05 m。

(2)裝藥結構

裝藥時，各炮孔均采用不耦合裝藥，以便降低爆破施工中產(chǎn)生的震動效應，以及盡可能削弱爆破對隧道圍巖的損害。裝藥時各孔設計的裝藥量分別為內掏槽孔8卷、外掏槽孔9卷、輔助掏槽孔為10.5卷和9.5卷、掘進孔為8卷、周邊光爆孔為2.5卷、底板孔為8卷，藥卷規(guī)格統(tǒng)一為32 mm、長度為200 mm，200 g/卷。所有炮孔均采用反向起爆方法引爆孔內炸藥，即起爆藥卷置于炮孔底部，以有效地改善爆破效果。為了保證所有周邊孔同時起爆，獲得更好的爆破效果，在有使用導爆索的條件下，周邊孔以采用導爆索起爆為宜。

如果不能采用導爆索起爆光爆孔藥卷，則自孔底起采用連續(xù)裝藥結構，為了形成軸向不耦合，每發(fā)非電導爆管雷管起爆，孔口段留0.4 m的空隙不裝藥。

(3)炮孔堵塞

炮孔堵塞可直接采用黏性較好的黏土，在黏土黏性不達標時，可采用細砂與黏土的混合物，其配合比為1∶3。炮孔堵塞時必須采用由木質或竹質材料制作炮棍。

(4)起爆網(wǎng)路設計

上臺階掘進爆破的起爆順序為: 由中間內掏槽孔至外圍掘進孔逐排微差起爆，最后起爆光爆孔，同排炮孔同時起爆。相鄰排的微差時間間隔為25～50 μs，最后一排炮孔與光面爆破孔的微差時間大于等于100 μs。隧道掘進爆破施工時采用非電導爆管起爆網(wǎng)路，其中所有炮孔同次起爆、孔內分段延遲。同排炮孔用同段雷管起爆，每孔內裝1 發(fā)毫秒雷管。爆破施工時，應采用簇并聯(lián)方式連接導爆管起爆雷管，并應用電雷管或導爆管雷管爆炸激發(fā)網(wǎng)路的傳爆雷管。爆破時，為嚴格滿足各炮孔的排間微差時間要求，上臺階掘進爆破施工中所用的雷管段別分別為1，3，5，7，9，11，13和15。

結合雙碑隧道掌子面的實際情況，在初步確定爆破進尺為2.5 m的基礎上，上臺階掘進爆破裝藥規(guī)格均采用32 mm，200 g/卷、長20 cm。

4結語

巖溶山區(qū)隧道施工地質條件、巖溶發(fā)育是復雜多樣的，應根據(jù)實際巖溶情況選擇隧道爆破技術。對于爆破方案的設計要堅持綜合超前地質預報，超前應對、優(yōu)化方案。施工人員更應該提高對各種巖洞情況的認識，不斷提升自身能力，為今后遇到巖洞地區(qū)隧道施工貢獻一份力量，保證隧道整體施工質量。

參考文獻：

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[3]楊憲亮.大斷面隧道巖溶突泥治理技術[J].建筑知識：學術刊,2013:415-416.交通工程

汽車機械

The blasting design and construction technology of the large cross section karst tunnel

GONG Hui

(Guizhou Highway Engineering Group Co., Ltd., Guiyang,Guizhou 550008，China)

Abstract:The karst geological distribution is more extensive in China's southwest and central south area. For such areas, it must be combined with the influence of karst in the tunnel construction. This paper put forward the key technology of blasting design and construction in the large cross section karst tunnel.

Keywords:karst; tunnel blasting; technology

中圖分類號：U455.7

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)01-0122-02

作者簡介：龔輝，男，江蘇江都人，工程師，研究方向：工程爆破管理及工程安全管理。

收稿日期：2015-08-21