隧道光面爆破施工技術(shù)研究

殷 橋

(貴州路橋集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550001)

1 工程概況

隧道為分幅式隧道，左幅起迄樁號(hào)為ZK35+297～ZK40+474，全長(zhǎng)5 177.00 m，我合同段施工樁號(hào)ZK38+000至出口，該段最大埋深411.49 m。右幅起迄樁號(hào)為YK35+279～YK40+465.00，全長(zhǎng)5 160.00 m，我合同段施工樁號(hào)YK38+000至出口，該段最大埋深406.00 m。

2 地質(zhì)條件

地層巖性：場(chǎng)區(qū)巖性為主要石英砂巖夾泥巖，分布于隧道進(jìn)口段及洞身段，其次為泥巖，分布于出口淺埋段。

地形地貌：隧場(chǎng)區(qū)地處云貴高原的東南斜坡，隧道穿越地段海拔896.5～1 534.5 m，相對(duì)高差638.0 m，隧道軸線通過(guò)段高程地勢(shì)陡峭，基巖大部裸露，地貌類型屬低中山侵蝕構(gòu)造地貌。

不良地質(zhì)現(xiàn)象：合同段設(shè)計(jì)圖顯示地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象。但均為IV、V級(jí)圍巖，須加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)處理。

3 隧道光面爆破施工技術(shù)

此隧道圍巖大部分均為Ⅳ～Ⅴ級(jí)，屬軟質(zhì)圍巖，為確保施工安全和地面建筑物的安全，在開挖施工中全部采用光面爆破，盡可能地降低爆破產(chǎn)生的震動(dòng)。

3.1 光面爆破施工方案

鉆爆設(shè)計(jì)原則：根據(jù)圍巖特點(diǎn)合理選擇周邊眼間距E及周邊眼的最小抵抗線W，輔助炮眼交錯(cuò)均勻布置，周邊炮眼與輔助炮眼眼底在同一垂直面上。嚴(yán)格控制周邊眼的裝藥量，借助導(dǎo)爆索進(jìn)行間隔裝藥，使藥量沿炮眼均勻分布。以確保隧道周邊成形良好，并減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。根據(jù)爆破效果，調(diào)整掏槽眼形式，并適當(dāng)加深掏槽眼深度，以保證掏槽效果，一般采用掏槽眼向內(nèi)傾斜以達(dá)到較好的進(jìn)尺效果。合理分布掘進(jìn)眼，以達(dá)到炮眼數(shù)量最少、材料最??；同時(shí)碴塊又不致過(guò)大，便于裝卸。

合理選擇循環(huán)進(jìn)尺：根據(jù)工期要求及機(jī)械能力等因素來(lái)綜合考慮。

合理選擇爆破材料：采用安全性能好的塑料導(dǎo)爆管，防水乳膠炸藥進(jìn)行非電微差爆破。

控制單段最大裝藥量：爆破震動(dòng)的振速與單段最大裝藥量有關(guān)，因此，控制每段最大裝藥量來(lái)確保爆破最大振速在鄰近建筑物小于25 mm/s。臺(tái)階法鉆爆設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)：光爆眼取30～45 cm，最小抵抗線取用60 cm，采用斜眼環(huán)形掏槽。炮眼直徑38 mm，電毫秒延期雷管起爆。周邊眼裝藥均采用φ20的小藥卷間隔裝藥。

裝藥結(jié)構(gòu)及堵塞方式：裝藥結(jié)構(gòu)周邊眼；用小直徑藥卷間隔裝藥；堵塞方式所有裝藥炮眼用炮泥堵塞，周邊眼堵塞長(zhǎng)度不小于26 cm。

爆破效果監(jiān)測(cè)及爆破設(shè)計(jì)優(yōu)化爆破效果檢查：超欠挖檢查；開挖輪廓圓順，開挖面平整檢查；爆破進(jìn)尺是否達(dá)到爆破設(shè)計(jì)要求；爆出石碴塊是否適合裝碴要求；爆破震動(dòng)速度的監(jiān)測(cè)結(jié)果是否小于25 mm/s。

爆破設(shè)計(jì)優(yōu)化：每次爆破后檢查爆破效果，分析原因及時(shí)修正爆破參數(shù)，提高爆破效果，改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。根據(jù)巖層節(jié)理裂隙發(fā)育、巖性軟硬情況，修正眼距，用藥量，特別是周邊眼。眼偏少，用藥量過(guò)大。根據(jù)爆破振速監(jiān)測(cè)，調(diào)整單段起爆炸藥量及雷管段數(shù)。根據(jù)開挖面凹凸情況修正鉆眼深度，眼底基本上落在同一斷面上。

3.2 光面爆破施工工藝

測(cè)量放出開挖線→上臺(tái)階①開挖(或爆破)→出渣→拱部Ⅰ初期支護(hù)→下臺(tái)階②開挖→邊墻Ⅱ支護(hù)→下臺(tái)階③開挖→邊墻Ⅲ支護(hù)→仰拱④開挖→仰拱Ⅳ初期支護(hù)→仰拱Ⅵ鋼筋混凝土施工→仰拱Ⅶ混凝土回填施工→仰拱⑤開挖→仰拱Ⅴ初期支護(hù)→仰拱Ⅵ鋼筋混凝土施工→仰拱Ⅶ混凝土回填施工。隧道爆破開挖主要控制外圈爆破質(zhì)量，故只對(duì)外圈進(jìn)行鉆爆設(shè)計(jì)，內(nèi)圈、低排、掏槽、下導(dǎo)按常規(guī)鉆爆施工即可。裝藥時(shí)周邊眼不耦合裝藥， 炮泥堵塞30 cm，85 cm深裝20 cm長(zhǎng)藥卷、孔底裝10 cm藥卷。

3.3 光面爆破主要施工方法

測(cè)量放樣出開挖弧線，采用光面爆破，以控制圍巖超欠挖。周邊眼間距為40～60 cm，深度2.0 m～3.0 m，每循環(huán)進(jìn)尺為2 m。開挖出渣完畢，立即初噴4 cm厚的混凝土以封閉新開挖巖面。測(cè)量定位格柵拱架，施工超前支護(hù)及拱部系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)、復(fù)噴混凝土。開挖下臺(tái)階采用預(yù)裂爆破，下臺(tái)階分兩側(cè)錯(cuò)位開挖，錯(cuò)位距離5 m，挖至邊墻底部，開挖距離控制在4～5 m。測(cè)量定位鋼架，邊墻支護(hù)(噴、錨、網(wǎng)、鋼架連接)跟隨下臺(tái)階開挖順序前進(jìn)。測(cè)量定位仰拱與回填混凝土的高程，仰拱采用半幅開挖，交叉前進(jìn)的方法，開挖距離不超過(guò)15 m，開挖后立即施工初期支護(hù)、仰拱鋼筋混凝土及混凝土回填，以便保證上下臺(tái)階施工的通行。對(duì)局部松散破碎、富水地段，圍巖自身穩(wěn)定性較差，易發(fā)生圍巖失穩(wěn)，采用縮短進(jìn)尺距離的方法，短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)，并及時(shí)施作二次襯砌。

3.4 光面爆破施工的質(zhì)量控制

最大段允許裝藥量控制：以允許爆破震動(dòng)速度來(lái)控制，由薩道夫斯基公式進(jìn)行計(jì)算：Q=R1/m(V/K)1/αm。式中：Q—最大一段允許用藥量kg；V—振動(dòng)帶安全控制標(biāo)準(zhǔn)，按照招標(biāo)文件和爆破安全規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)控制；R—爆源中心到振速控制點(diǎn)距離；K—與爆破技術(shù)、地震波傳播途徑介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)；α—爆破振動(dòng)衰減指數(shù)；其中K、α需在施工過(guò)程中對(duì)小藥量爆破實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析重新標(biāo)定，標(biāo)定前爆破設(shè)計(jì)時(shí)K、α則按爆破安全規(guī)程根據(jù)巖層狀況選取。

爆破器材選擇：炸藥采用乳化油炸藥，周邊眼爆破采用專用光爆炸藥，雷管采用非電毫秒雷管。

裝藥結(jié)構(gòu)：周邊眼采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，輔助眼采用耦合裝藥結(jié)構(gòu)。

起爆方式：采用非電起爆方式，高段位分段微差控制爆破。

爆破參數(shù)確定：在參數(shù)選取過(guò)程中綜合運(yùn)用工程類比、計(jì)算兩種方法，結(jié)合我公司承建工程的成功爆破經(jīng)驗(yàn)和本次招標(biāo)文件予以確定，爆破參數(shù)還將在以后施工中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)調(diào)整。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，光面爆破技術(shù)的應(yīng)用中，先要設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確的爆破施工方案，然后依據(jù)科學(xué)的施工工序，采用合適的施工方法，以嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施進(jìn)行，才能不斷提高光面爆破技術(shù)使用水平。從而不斷提升隧道施工中支護(hù)的質(zhì)量，提升巖壁的穩(wěn)定性，避免周邊區(qū)域圍巖受到擾動(dòng)，達(dá)到巖體開挖輪廓的科學(xué)控制水平，有利于提升隧道施工整體水平。