淺談高速鐵路隧道施工控制爆破方案設(shè)計(jì)

史孟

天津市合興工程管理咨詢有限公司 天津 300000

1 工程概況

興泉鐵路隧道里程段為DK200+865-DK210+755，總長為9.89km。隧道掘進(jìn)施工中有嚴(yán)重的坍塌和掉塊現(xiàn)象，對施工安全帶來嚴(yán)重威脅，不僅影響施工質(zhì)量，拖慢進(jìn)度，而且還會增加成本。結(jié)合新奧法施工基本要求，根據(jù)地質(zhì)條件，決定進(jìn)行光面爆破施工，以此對成型后的隧道質(zhì)量進(jìn)行有效控制。

2 控制爆破方案設(shè)計(jì)

2.1 參數(shù)選擇

（1）周邊孔間距。光面爆破是指通過爆破使相鄰炮孔之間用裂隙連通起來，以形成平整的斷裂面。炮孔間距在炮孔裂隙的連通上起著非常重要的作用。周邊孔間距減小后，可以減小相鄰炮孔之間的裂隙連通距離，能夠使連通面更加平順，有利于增強(qiáng)光面爆破的效果，但周邊孔間距越小成本越高，因此在實(shí)施過程中需要進(jìn)行多次調(diào)整，以選擇經(jīng)濟(jì)合理的周邊孔間距。

（2）最小抵抗線。最小抵抗線主要和開挖斷面有關(guān)。如果斷面的跨度相對較大，則光爆眼受到的制約作用減小，使巖石崩落；如果斷面的跨度相對較小，則光爆眼受到的制約作用增大，巖石不易崩落。此外，最小抵抗線還和圍巖性質(zhì)及其構(gòu)造情況有關(guān)，一般當(dāng)圍巖較為堅(jiān)硬時(shí)，其最小抵抗線可取小值，而松散的圍巖應(yīng)取大值。本工程的最小抵抗線確定在50-80cm范圍內(nèi)。

（3）掏槽孔的深度、角度及裝藥量。掏槽孔是指在開挖面中間部位布置的先于其他炮孔起爆的鉆孔，為輔助孔和其他孔提供爆破臨空面，為整體爆破創(chuàng)造條件。掏槽孔的深度、角度和裝藥量對整體爆破起著關(guān)鍵性作用，在實(shí)施過程中通過多次調(diào)整來獲得合理的取值。

（4）相對距系數(shù)。即周邊眼之間的距離和最小抵抗線之比，對爆破效果有較大影響?？捎靡韵鹿接?jì)算得出：K=E/B。式中，K表示相對距系數(shù)；E表示周邊眼之間的距離，單位：cm；B表示最小抵抗線，單位：m。一般情況下，相對距系數(shù)都小于1，如果周邊眼之間的距離在40-50cm范圍內(nèi)，最小抵抗線在0.5-0.8m范圍內(nèi)，則相對距系數(shù)保持在0.5-1.0范圍內(nèi)。

2.2 周邊孔外插角的控制

外插角的控制也是影響光面爆破效果的關(guān)鍵因素，外插角過大會造成孔底超出輪廓線過多，造成超挖。根據(jù)項(xiàng)目部現(xiàn)有的設(shè)備以及蒙華公司對初期支護(hù)和二次襯砌厚度施工誤差的要求，周邊孔孔口均需控制在設(shè)計(jì)輪廓線內(nèi)5cm的連線上，孔底均需控制在設(shè)計(jì)輪廓線外5cm的連線上，外插角斜率按照3．3%向外進(jìn)行設(shè)置，才可達(dá)到較好的超欠挖控制效果[1]。

2.3 隧道試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及對比分析

逐步調(diào)整周邊孔間距為45、40、35、30cm，相應(yīng)地調(diào)整光爆層厚度為55、45、40、40cm，同時(shí)調(diào)整掏槽孔的深度、角度及裝藥量，周邊孔裝藥結(jié)構(gòu)調(diào)整為3段間隔。藥卷間距為60cm，藥卷采用導(dǎo)爆索連接，炮孔封堵30cm，同時(shí)嚴(yán)格控制周邊孔的外插角，外插角斜率按照3．3%向外進(jìn)行設(shè)置。

當(dāng)周邊孔間距調(diào)整到35cm，輔助孔炮孔長度調(diào)整到3．4m、掏槽孔炮孔長度調(diào)整到3．8m(斜插內(nèi)角為75°)時(shí)，平均線性超挖為8．95cm，滿足小于10cm的要求，光面爆破效果有了很大的提升。當(dāng)周邊孔間距調(diào)整到30cm時(shí)，光面爆破效果提升并不明顯，且增加了更多的成本，因此確定周邊孔間距為35cm時(shí)的方案為最優(yōu)方案。

3 光面爆破施工

3.1 測放定位

在鉆眼實(shí)施前，現(xiàn)場測量人員利用全站儀確定拱頂面的實(shí)際高程與中心線；然后使用紅色油漆標(biāo)記出開挖施工輪廓線，同時(shí)放出炮孔的具體位置，將誤差控制在5cm以內(nèi)；測放前，對上一個(gè)爆破斷面進(jìn)行檢查，做好參數(shù)的正確調(diào)整，保證爆破效果可以達(dá)到最佳。

3.2 鉆孔

①掏槽眼，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的角度與深度進(jìn)行施工，掏槽眼口之間的距離誤差與眼、底之間的距離誤差均不能超過5cm；②輔助眼，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的角度與深度進(jìn)行施工，輔助眼口的排、行距誤差均不能超過5cm；③周邊眼，輪廓線上的開眼間隔距離應(yīng)控制在5cm以內(nèi)；外斜率不能超過5cm/m，底部不得超過輪廓線10cm，宜控制在15cm以內(nèi)。周邊眼和內(nèi)圈眼之間的排拒誤差，不能超過5cm；如果炮孔的深度超過2.5m，則周邊眼和內(nèi)圈眼的斜率應(yīng)完全相同。此外，如果開挖面上存在較大的凹凸情況，需要根據(jù)實(shí)際情況對炮孔的深度進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)更改裝藥量，確保炮孔的底部處在相同垂直面上。待鉆孔完畢后，根據(jù)布置圖對其進(jìn)行檢查和記錄，若不滿足要求，則應(yīng)重新進(jìn)行鉆設(shè)，檢查確認(rèn)無誤后，開始裝藥和爆破[2]。

3.3 炮眼布置

①先對掏槽眼進(jìn)行布置，于層理較為明顯的位置；②根據(jù)開挖輪廓線對周邊眼進(jìn)行布置；③遵循均勻分布基本原則對輔助眼進(jìn)行布置。裝好藥的炮孔及時(shí)用炮泥進(jìn)行封堵。

3.4 連接起爆網(wǎng)絡(luò)

對于起爆網(wǎng)絡(luò)，主要采用復(fù)式的起爆網(wǎng)絡(luò)，這樣能夠保證起爆準(zhǔn)確性與可靠性。采用四通管對導(dǎo)爆管進(jìn)行連接，避免拉伸與打結(jié)，不同炮孔的雷管連接段總數(shù)必須完全相同。引爆雷管需要使用絕緣膠布綁扎在距離導(dǎo)爆管自由端15cm的位置；同時(shí)，聚能穴必須和傳爆的方向相背，在連接好起爆網(wǎng)絡(luò)以后，安排專人進(jìn)行檢查，確認(rèn)無誤后即可進(jìn)行起爆[3]。

4 結(jié)語

在爆破控制中，周邊孔間距、裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)的選擇對爆破效果起著非常重要的作用。通過在Ⅱ級圍巖(花崗巖)和Ⅲ級圍巖(千枚巖)單線隧道工程進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)踐，采用了周邊孔間距為35cm、裝藥量為每孔0．75kg(Ⅲ級圍巖為0．6kg)以及3段等間距均勻裝藥的爆破參數(shù)，每循環(huán)進(jìn)尺按照3m進(jìn)行控制，取得了較好的爆破效果。