公路隧道不同圍巖下光面爆破技術(shù)控制要點

劉金興

【摘 要】文章結(jié)合工程實例，介紹了在公路隧道掘進中，鉆爆裝藥采用光面爆破技術(shù)，同條件下提高了隧道單循環(huán)掘進進尺，加快施工進度，斷面開挖質(zhì)量明顯提高，降低了安全風險，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益，成果顯著，極具推廣應用價值。

【關(guān)鍵詞】公路；隧道；光面爆破

中圖分類號： U455.6 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）03-0169-004

Control Points of Smooth Blasting Technology in Different Surrounding Rocks of Highway Tunnels

LIU Jin-xing

（Chongqing Railway Development New Expressway Co.， Ltd.， Chongqing 400700， China）

【Abstract】In this paper， with the engineering examples， the introduction of smooth blasting technology for drilling and blasting charge in highway tunneling is introduced. Under the same conditions， the tunneling schedule is improved and the construction progress is accelerated. The quality of section excavation is obviously improved， Safety risks， and create considerable economic benefits， the results were significant， very promote the use of value.

【Key words】Highway； Tunnel； Smooth blasting

0 引言

高速公路隧道施工中，目前均采用光面爆破施工技術(shù)，該工藝以其成本低廉，施工工藝簡單，能減少爆破炸藥用量，加快施工進度，取得了良好的爆破效果和經(jīng)濟效益。本文以石黔高速連湖隧道為例，介紹光面爆破在不同圍巖條件下技術(shù)參數(shù)，供同類工程參考。

1 工程簡介

石黔高速公路全長83.064公里，橋隧比高達76%，除三義隧道和連湖隧道進口圍巖巖性主要為灰白色、灰色灰?guī)r外，其余隧道圍巖均以鈣質(zhì)泥（頁）巖、粉砂質(zhì)頁巖為主，受不同風化程度影響，分部呈深褐色、深灰色。針對每個隧道不同的圍巖巖性、完整程度、節(jié)理構(gòu)造面產(chǎn)狀、巖質(zhì)軟弱強度等工程特性，通過開展高速公路雙車道隧道光面爆破施工應用，進行技術(shù)攻關(guān)，使光面爆破施工技術(shù)具體應用于工程實踐中，以降低工程成本。

首先制定隧道光面爆破技術(shù)攻關(guān)目標：（1）炮眼利用率大于90%；炮痕保存率大于85%；爆破后圍巖面圓順平整，無欠挖，拱部最大超挖值不超過25cm，邊墻平均線性超挖值不超過10cm，且圍巖面上無粉碎巖石或明顯裂隙。（2）降低工程成本：鑒于常規(guī)爆破進尺2.65m（鉆眼深3.0m），通過應用水壓爆破技術(shù)，使隧道單循環(huán)進尺不僅要達到2.8m以上，而且降低炸藥消耗15﹪以上。

2 光面爆破鉆爆設(shè)計及施工

2.1 光面爆破技術(shù)要點

（1）根據(jù)圍巖特點，合理選定周邊眼的間距和最小抵抗線，控制循環(huán)進尺及周邊眼鉆孔角度。

（2）嚴格控制周邊眼的裝藥量，盡可能將藥量沿眼長均勻分布間斷裝藥，采用導爆索起爆。

（3）采用臺架鉆孔時嚴格控制各臺之間的孔位間距、角度，尤其是實踐摸索出各類炮眼司鉆工相對固定，比如左架和右架、上架和下架，發(fā)揮工人熟練程度，盡可能避免鉆孔精度誤差。

（4）為滿足裝藥結(jié)構(gòu)要求，必須采用導爆索來實現(xiàn)空氣間隔裝藥起爆。要安排好起爆順序，使光面爆破層具有良好的臨空面。

（5）孔口堵塞是隧道（洞室）光面爆破的又一技術(shù)關(guān)鍵，常規(guī)作業(yè)中往往忽視。實踐表明，從掏槽眼、輔助眼至周邊眼，孔口堵塞是光面爆破中充分發(fā)揮爆破能量、減少圍巖擾動的又一技術(shù)關(guān)鍵?？卓诙氯捎米灾频摹澳z泥+沙”的炮泥材料，堵塞長度為20cm左右。

（6）周邊眼間距和最小抵抗線是光面爆破的2個重要參數(shù)。控制原則是：軟巖和層理、節(jié)理發(fā)育的巖層上，眼距應小而抵抗線適當調(diào)大；在堅硬穩(wěn)定的巖層上，眼距應大些，抵抗線應小些。在同一循環(huán)施工時，根據(jù)各段落圍巖情況可調(diào)整最小抵抗線。

（7）對于導爆索和雷管，在使用前需對外觀檢查，若發(fā)現(xiàn)有裂口、折斷、發(fā)霉、黑斑及變色等，則不宜使用。在切割導爆索是需用鋒利刀子切割，禁止鋸割、錘砸、折斷等。

2.2 隧道開挖臺架制作

圖1所示為兩臺階開挖鉆孔臺架，開挖臺車尺寸及高度綜合考慮施工工法、開挖斷面、施工機具作業(yè)空間、掏槽眼開口間距等因素進行設(shè)計。

2.3 鉆孔爆破施工設(shè)計

（1）鑿巖機具選取

根據(jù)現(xiàn)場確定的爆破方案，隧道爆破機具選用YT28型氣腿式鑿巖機，Φ42mm直徑的鉆頭為“一”字型硬質(zhì)合金鋼，鉆桿規(guī)格為中空六棱形，鉆桿長度分別為1.5m、2.0m、2.5m、3.5m四種規(guī)格。

（2）爆破器材選取

1）炸藥：采用2號巖石乳化炸藥，采用標準藥卷φ32mm。

2）雷管：連接件及孔內(nèi)均采用非電毫秒微差雷管（1～15段），起爆雷管用電雷管。

3）導爆索：周邊眼間隔裝藥，采用導爆索傳爆。

4）裝藥結(jié)構(gòu)：周邊眼采用間隔不耦合裝藥形式，使用導爆索連結(jié)各藥卷（根據(jù)實際情況，周邊眼也可非電雷管起爆φ32mm巖石乳化炸藥，采用空氣間隔裝藥、堵塞方式）。其它炮孔采用孔底正向起爆。

（3）灰?guī)r地質(zhì)巖層爆破設(shè)計

項目三義隧道、連湖隧道進口圍巖以三級、四級灰?guī)r為主，灰色、灰白色，中厚層狀，結(jié)構(gòu)面常見白色帶狀方解石條脈，脈寬小于1cm，經(jīng)取樣試驗，巖石天然單軸抗壓強度大于30mpa。多呈潮濕狀。據(jù)此展開爆破設(shè)計。

1）炮眼布置。沿開挖臺車一架二架采用四排掏心眼布置；壓頂炮眼布置兩排；輔助眼、周邊眼、底板眼各一排。如圖2。

圖2 灰?guī)r地層隧道光面爆破炮眼布置圖

2）參照光面爆破常用參數(shù)表結(jié)合實際情況確定預裂眼間距為48cm，光面眼間距為80cm，巖石環(huán)厚度60cm。起爆順序為掏槽眼→擴槽眼→掘進眼→內(nèi)圈眼→周邊眼→底板眼。

3）布眼特點：充分利用開挖臺架進行布眼。除常規(guī)爆破周邊眼間距與輔助眼間距為1.25倍外，次排輔助眼與輔助眼間距也控制的比周邊眼與輔助眼間距小。保證輔助眼起爆時內(nèi)側(cè)抵抗線大于外側(cè)抵抗線，起到保護周邊眼作用。

4）起爆網(wǎng)路設(shè)計

周邊眼采用導爆索傳爆；其余眼均用非電毫秒1段雷管雙發(fā)連接，用電雷管引爆。堵塞材料采用炮泥。堵塞質(zhì)量要求密實，除周邊孔堵塞0.3m～0.5m以外，其他裝藥后余孔全部堵滿堵實。

5）下臺階及仰拱開挖炮眼布置圖

6）光面爆破現(xiàn)場照片圖4

2.4 頁巖地質(zhì)巖層爆破設(shè)計

以連湖隧道出口為例，多以四級、三級中風化鈣質(zhì)、粉砂質(zhì)頁巖為主，灰色、深灰色，薄層狀構(gòu)造，裂隙較發(fā)育，巖質(zhì)較軟，經(jīng)取樣試驗，巖石天然單軸抗壓強度35mpa左右。地下水不發(fā)育，多呈潮濕狀。據(jù)此展開爆破設(shè)計。

（1）炮眼布置。沿開挖臺車一架二架采用四排掏心眼布置；壓頂炮眼布置兩排；輔助眼、周邊眼、底板眼各一排。

表2 各眼位雷管、炸藥統(tǒng)計表

（2）周邊眼間距取40cm，周邊眼距輔助眼排間距30cm，形成光爆結(jié)構(gòu)。起爆順序為掏槽眼→擴槽眼→掘進眼→內(nèi)圈眼→底板眼→輔助眼→周邊眼。

（3）上臺階光面爆破采用毫秒延時雷管順序起爆：選用單數(shù)段位，1-13段。掏槽眼使用1、3、5、7、9段，底板眼使用9段，頂層內(nèi)圈眼使用9段，底板眼使用9段，周邊眼使用13段，其余輔助眼使用11段。起爆網(wǎng)絡采用“一把握”式復合網(wǎng)絡，電雷管引爆。

（4）光面爆破現(xiàn)場照片

3 光面爆破技術(shù)實際經(jīng)濟效益

（1）采用光面爆破施工，能有效控制超欠挖，減少后期支護量。連湖隧道右洞光爆實施后，炮眼殘存率達到90%—95%，基本杜絕了隧道超欠挖現(xiàn)象，大大降低了施工成本，經(jīng)實際測試，所取得經(jīng)濟效益如表1、表2，經(jīng)濟效益顯著。

（2）光面爆破后基本杜絕了由于爆破不到位二次補炮的現(xiàn)象，循環(huán)作業(yè)時間大大減少，加快了施工進度。

（3）光面爆破同普通爆破相比，使得圍巖應力分布均勻，對圍巖擾動小，有利于圍巖穩(wěn)定，可有效減少應力集中引起的塌方，減少落石，安全效益明顯。

4 結(jié)論及建議

在連湖隧道工程實例中，成功采用了光面爆破技術(shù)，提高了光面爆破質(zhì)量，避免了常規(guī)爆破光爆面凹凸不平的現(xiàn)象；提高了炸藥能量利用率；提高了施工效率，加快施工進度；降低了工程成本，提高了經(jīng)濟效益。

【參考文獻】

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[3]JTG/T F60-2009公路隧道施工技術(shù)細則.

[4]何廣沂著.工程爆破新技術(shù)，中國鐵道出版社，北京：2000.