光面爆破技術(shù)在雞公嶺隧道施工中的應(yīng)用

楊曉東

摘 要：光面爆破技術(shù)被廣泛應(yīng)用于公路隧道開(kāi)挖中，其優(yōu)點(diǎn)主要是爆破成型后斷面規(guī)則、超欠挖量??；對(duì)圍巖擾動(dòng)小，圍巖幾乎不產(chǎn)生或產(chǎn)生很少的爆震裂縫；減少了圍巖應(yīng)力集中現(xiàn)象，增強(qiáng)了圍巖的穩(wěn)定性，充分發(fā)揮了圍巖的自身承載能力，減少了支護(hù)工作量和材料消耗；能加快掘進(jìn)速度，保證施工安全，降低施工成本。

關(guān)鍵詞：光面爆破 隧道 施工 應(yīng)用

1.工程概述

雞公嶺隧道為左右線雙洞4車(chē)道公路隧道，隧址位于江西省上饒市樟村鎮(zhèn)、臨湖鎮(zhèn)境內(nèi)，起于樟村鎮(zhèn)小源村，終于臨湖鎮(zhèn)外榨棚附近。隧道左線起訖點(diǎn)樁號(hào)為K36+965～K39+565，長(zhǎng)2600m，隧道右線起訖點(diǎn)樁號(hào)為K36+960～K39+575，長(zhǎng)2615m。最大埋深約400m。左右幅隧道均設(shè)計(jì)為“人”字坡，進(jìn)口段縱坡為1.15%、出口段縱坡為1.52%。雞公嶺隧道施工采用新奧法，開(kāi)挖采用鉆爆工藝。

2.隧道光面爆破的特點(diǎn)

光面爆破技術(shù)被廣泛應(yīng)用于公路隧道開(kāi)挖中，其優(yōu)點(diǎn)主要是爆破成型后斷面規(guī)則、超欠挖量??；對(duì)圍巖擾動(dòng)小，圍巖幾乎不產(chǎn)生或產(chǎn)生很少的爆震裂縫；減少了圍巖應(yīng)力集中現(xiàn)象，增強(qiáng)了圍巖的穩(wěn)定性，充分發(fā)揮了圍巖自身的承載能力，減少了支護(hù)工作量和材料消耗；能加快掘進(jìn)速度，保證施工安全，降低施工成本。

光面爆破的實(shí)質(zhì)是在隧道掘進(jìn)設(shè)計(jì)斷面的輪廓線上布置間距較小、相互平行的炮眼，控制每個(gè)炮眼的裝藥量，選用低密度和低爆速的炸藥，采用不耦合裝藥，同時(shí)起爆，使炸藥的爆炸作用剛好產(chǎn)生炮眼連線上的貫穿裂縫，并沿各炮眼的連線——隧道輪廓線將巖石崩落下來(lái)。

3.鉆爆方案設(shè)計(jì)

3. 1爆破參數(shù)選擇

（1）周邊炮眼間距E

周邊眼的位置是沿著設(shè)計(jì)輪廓線均勻布置，眼口應(yīng)放在設(shè)計(jì)輪廓線以內(nèi)，眼底則應(yīng)根據(jù)巖石抗爆性來(lái)確定位置，應(yīng)將炮眼方向以0.03～0.05的斜率外插；對(duì)于堅(jiān)硬巖石可將眼底放在設(shè)計(jì)輪廓線以外10～15cm；中硬巖層則放在設(shè)計(jì)輪廓線上，軟弱圍巖落在輪廓線以內(nèi)10～15cm；底眼應(yīng)將眼底放在設(shè)計(jì)輪廓線以外10～15cm。周邊眼間距E取（10～18）d。雞公嶺隧道施工時(shí)炮眼直徑為40mm，經(jīng)過(guò)試爆和觀察效果確定Ⅲ級(jí)圍巖E值取40cm，Ⅳ級(jí)圍巖E值取50cm比較合適。

（2）周邊眼抵抗線W與裝藥密集系數(shù)K

周邊眼最小抵抗線也俗稱光爆厚度V，它與開(kāi)挖的隧道斷面大小及圍巖的性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)。周邊眼的間距E與周邊眼的最小抵抗線W有著密切的關(guān)系，通常以周邊眼的密集系數(shù)K表示，K=E/W，根據(jù)德國(guó)專家模型試驗(yàn)結(jié)果，取K=2時(shí)，爆破后開(kāi)挖面凹凸?fàn)顕?yán)重，圍巖嚴(yán)重?fù)p傷； K≈0.8時(shí)開(kāi)挖面平滑，與設(shè)計(jì)輪廓線基本一致，據(jù)此，雞公嶺隧道確定光面層厚度為50～63cm。

（3）周邊眼裝藥量

周邊眼裝藥量通常以線裝藥密度表示。恰當(dāng)?shù)难b藥量是既具有破巖所需的能量（不留殘眼），又不造成圍巖的過(guò)度破壞。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)孔距、抵抗線、石質(zhì)和炸藥種類、裝藥結(jié)構(gòu)綜合考慮確定裝藥量（裝藥集中度q，kg/m）。下面提供“光面爆破參數(shù)表”（表1），可供設(shè)計(jì)選用。

（4）炮眼數(shù)量N

炮眼數(shù)量主要與開(kāi)挖斷面、炮眼直徑、巖石性質(zhì)和炸藥品種（性能）有關(guān)，炮眼的多少直接影響鑿巖工作量?？讛?shù)過(guò)少會(huì)造成大塊多、周壁不平整，甚至出現(xiàn)炸不開(kāi)現(xiàn)象，相反，孔數(shù)過(guò)多將使鑿巖工作量增大，還增加施工成本。

N=qS/xr

N—炮眼數(shù)量，不包括不裝藥的空孔眼數(shù)，個(gè)。

q—單位炸藥消耗量，一般取1.2～2.4kg/m3，硬巖取大值，軟巖取小值。

S—開(kāi)挖斷面面積。

x—裝藥量系數(shù)（計(jì)算裝藥系數(shù)），即裝藥長(zhǎng)度與炮眼全長(zhǎng)的比值。

r—每米藥卷的炸藥質(zhì)量，kg/m，2號(hào)巖石銨梯炸藥每米質(zhì)量。

按公式計(jì)算出的N值，還應(yīng)根據(jù)光面爆破周邊眼需增加一些來(lái)做調(diào)整，應(yīng)根據(jù)工程類比法或自己的經(jīng)驗(yàn)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

3.2裝藥結(jié)構(gòu)和起爆方式

（1）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，雞公嶺隧道選用乳化炸藥，所有炮眼統(tǒng)一裝φ32mm標(biāo)準(zhǔn)卷，周邊眼使用導(dǎo)爆索和小量炸藥。采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)連續(xù)裝藥，不耦合裝藥系數(shù)大于2。周邊眼采用導(dǎo)爆索起爆，其余均采用非電毫秒雷管起爆。炮眼裝藥量按照爆破效果驗(yàn)證調(diào)配（見(jiàn)雞公嶺隧道光爆布孔圖），孔口采用砂石和粘土、石粉混合物堵塞。

（2）起爆順序的正確設(shè)計(jì)是隧道實(shí)施光面爆破的關(guān)鍵。爆破時(shí)炮眼起爆先后順序正確才能達(dá)到理想的爆破效果。

正確的起爆順序：先起爆的炮眼為后續(xù)爆破提供更大的臨空面，同時(shí)減小巖石間的夾制作用，為后續(xù)爆破創(chuàng)造更好的爆破條件。同時(shí)起爆的一組炮眼，能共同作用，爆炸力更強(qiáng)。起爆順序是先掏槽眼，再輔助眼，后周邊眼，由里向外分層起爆，然后是底板眼、側(cè)壁眼和壓頂眼。起爆順序及時(shí)間采用分段ms雷管裝在炮孔中，控制起爆的先后。

（3）起爆網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)隧道爆破順序成敗的關(guān)鍵，起爆網(wǎng)絡(luò)必須按照設(shè)計(jì)起爆順序連接，保證每個(gè)藥卷按設(shè)計(jì)起爆順序和間隔時(shí)間起爆，其直接決定光面爆破效果和爆破成敗。雞公嶺隧道中采用導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)起爆。

4.施工方法及工藝

4. 1鉆爆機(jī)具及材料

（1）鑿巖機(jī)具：風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)20臺(tái)（根據(jù)工作面進(jìn)行配置），8臺(tái)20m3空壓機(jī)，鉆孔孔徑為50mm一字形合金鋼鉆頭。

（2）炸藥、雷管：φ32mm的二號(hào)巖石乳化炸藥，1～15段導(dǎo)爆管毫秒雷管、電雷管及導(dǎo)爆索、導(dǎo)爆管等。

4.2光面爆破施工工藝

（1）放樣布眼

在掌子面布孔，是鉆爆作業(yè)的第一道工序，測(cè)量人員采用全站儀準(zhǔn)確定出隧道中心線和拱頂面高程，然后將設(shè)計(jì)開(kāi)挖輪廓線測(cè)量放樣用紅噴漆畫(huà)在巖石上，并按照設(shè)計(jì)布孔圖將空位定出并用紅點(diǎn)標(biāo)注。每次測(cè)量放樣的時(shí)候要對(duì)上次爆破斷面進(jìn)行檢查復(fù)測(cè)，并根據(jù)檢查檢查結(jié)果及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，以達(dá)到最佳效果。

（2）臺(tái)車(chē)定位、鉆孔

雞公嶺隧道采用的是臺(tái)架打眼，首先應(yīng)保證掌子面前清理平整、掌子面大致找平，臺(tái)架才能緊靠掌子面順利的就位。鉆孔應(yīng)注意掌握周邊眼的外插角，太大超挖大，太小造成欠挖或造成下一循環(huán)作業(yè)凈空不夠。同時(shí)，注意掌子面明顯不平整時(shí)，應(yīng)調(diào)整炮眼的孔深，使炮眼底在一個(gè)平面上。

（3）清孔裝藥

在裝藥之前，應(yīng)采用清孔器將孔內(nèi)石硝、巖灰、積水吹凈，并檢查炮眼位置、孔徑、深度、角度是否滿足操作要求。裝藥需分片、分組按炮眼設(shè)計(jì)圖確定的裝藥量自上而下進(jìn)行，雷管對(duì)號(hào)入座不得混裝。周邊眼采用小量藥卷配導(dǎo)爆索，以增加不耦合系數(shù)和爆破時(shí)的緩沖作用。炮孔裝藥均采用反向裝藥結(jié)構(gòu)。

裝藥后眼口應(yīng)采用炮泥進(jìn)行堵塞，堵塞長(zhǎng)度視炮眼直徑而定，周邊眼的眼口堵塞長(zhǎng)度不小于20cm，其他眼不小于45cm，堵塞采用分層人工搗實(shí)法進(jìn)行。

（4）連接起爆網(wǎng)絡(luò)、起爆

起爆網(wǎng)絡(luò)采用復(fù)式網(wǎng)絡(luò)，起爆網(wǎng)路必須保證每個(gè)藥卷按設(shè)計(jì)的起爆順序和間隔時(shí)間起爆。導(dǎo)爆管起爆法聯(lián)接方法必須正確，簇聯(lián)每束不超過(guò)15根導(dǎo)爆管，為了確保每根起爆管都能準(zhǔn)爆，施工中可以使用雙雷管起爆。所有聯(lián)結(jié)雷管都必須使用即發(fā)雷管，聯(lián)結(jié)必須牢靠。引爆雷管用絕緣膠布捆扎在離一根導(dǎo)爆管自由端15cm處。網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)好后由專人負(fù)責(zé)檢查后起爆，起爆時(shí)確保所有人員都撤離到安全地點(diǎn)（一般300m遠(yuǎn)）。

5.光面爆破應(yīng)用體會(huì)

（1）隧道開(kāi)挖前必須要做好隧道爆破設(shè)計(jì)，這應(yīng)該是隧道實(shí)施性施組的一項(xiàng)內(nèi)容，也是計(jì)劃進(jìn)度、工期、材料等的依據(jù)。并對(duì)作業(yè)工人進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，付諸實(shí)施。

（2）施鉆前由測(cè)量人員根據(jù)設(shè)計(jì)鉆孔位置，在掌子面布孔標(biāo)出具體位置，必須標(biāo)出掏槽眼和周邊輪廓。施工中嚴(yán)格按照炮眼的標(biāo)識(shí)位置施鉆，鉆孔中應(yīng)按照設(shè)計(jì)的角度、深度和孔徑，分工定點(diǎn)、定位進(jìn)行鉆孔。

（3）裝藥時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)裝藥量進(jìn)行裝藥，起爆藥卷按設(shè)計(jì)起爆順序和雷管段別安排對(duì)號(hào)入座。

參考文獻(xiàn)：

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