隧道光面爆破技術(shù)總結(jié)

韓均

1 工程簡介

武廣客運專線連江隧道，總長2 530 m，設(shè)計速度300 km/h～350 km/h，按客運專線雙線隧道設(shè)計，分進(jìn)、出口相向掘進(jìn)施工。洞身圍巖分為Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ等級，其中Ⅱ，Ⅲ級圍巖地段采用全斷面光面爆破法，Ⅳ，Ⅴ級圍巖地段采用三臺階法施工，以上均采用錨、網(wǎng)、噴初期支護(hù)，其中噴射混凝土采用濕噴技術(shù)，全隧施工時，初期支護(hù)、仰拱先施作，拱墻二襯后施作且一次性灌注。

2 光面爆破的技術(shù)要點

光面爆破是掏槽眼先起爆，然后裝有同段非電毫秒雷管的炮眼同時起爆，逐一向外引爆，上一次爆破出來的巖石斷面成為下一炮的抵抗線，同時各炮眼的沖擊波向其四周作徑向傳播，相鄰炮眼的沖擊相遇，則產(chǎn)生應(yīng)力波的疊加，并產(chǎn)生切向拉力，拉力的最大值發(fā)生在相鄰炮眼中心連線上形成裂縫，隨后，爆炸氣的膨脹使裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，形成平整的爆裂面。

1 )根據(jù)圍巖的特點，合理選定周邊眼的間距和最小抵抗線，盡最大努力提高鉆眼和鉆爆質(zhì)量。2)嚴(yán)格控制周邊眼的裝藥量。3)使用導(dǎo)爆索來進(jìn)行引爆。4)使用非電毫秒雷管起爆，合理安排開挖程序。

3 光面爆破各種參數(shù)在施工中的應(yīng)用與調(diào)整

連江隧道進(jìn)口開挖已施工完畢，在施工過程中存在過很多經(jīng)驗和教訓(xùn)，雖然光面爆破在隧道開挖中已是一門較成熟的工藝，但是在施工過程中還是存在一些不完善或需要注意的地方:

1 )周邊眼間距E。一般情況下E=(12～15)d，其中炮眼直徑d=35 mm～45 mm。

2 )最小抵抗線W(光面層厚度)。W直接影響光面爆破效果和爆碴塊度，其取值在(13～22)d范圍內(nèi)，且W≥E。由于連江隧道的Ⅱ，Ⅲ級圍巖屬于硬質(zhì)花崗巖，出碴完畢后對大塊的石碴進(jìn)行二次分解爆破，經(jīng)過多次爆破后，我們把最小抵抗線間距確定在18d左右。

3 )周邊眼密集系數(shù)K。K=E/W=0.7～1.0。只有在施工中不斷的總結(jié)、試驗，把E，W確定之后才能確定K的大小。

4 )裝藥集中度q。在選藥上我們采用的是2號巖石乳化炸藥，全斷面一次爆破(q=0.2 kg/m～0.3 kg/m)。C=1/2(2號巖石炸藥猛度/換算炸藥猛度+2號巖石炸藥炸力/換算炸藥炸力)。Q=q×v。其中，Q為用藥量;q為單耗;v為爆體體積。雷管采用1-30段非電毫秒雷管，隔段使用;炸藥采用2號巖石硝銨炸藥，規(guī)格為φ32 mm×200 mm;當(dāng)有水時換成防水乳化炸藥，周邊眼使用導(dǎo)爆索引爆。

5 )掏槽形式。掏槽眼的形式一般使用兩種:八字掏槽眼、直型掏槽眼。根據(jù)隧道斷面大小及工程地質(zhì)特點，結(jié)合現(xiàn)場的鉆眼機(jī)械設(shè)備，我們采用的掏槽方式為八字眼掏槽方式。掏槽眼采用八字掏槽，掏槽眼比一般眼深20 cm，每對眼底間距為10 cm～20 cm。

6 )爆破參數(shù)。a.周邊眼間距E:Ⅲ級圍巖取45 cm，Ⅱ級圍巖取40 cm;b.最小抵抗線W:Ⅲ級圍巖取55 cm，Ⅱ級圍巖取50 cm; c.周邊眼密集系數(shù)K:Ⅲ級圍巖取0.82，Ⅱ級圍巖取0.8;d.裝藥集中度q:Ⅲ級圍巖取0.20 kg/m，Ⅱ級圍巖取0.23 kg/m;e.周邊眼裝藥結(jié)構(gòu):周邊眼采用小藥卷間隔裝藥，當(dāng)采用φ32防水乳化炸藥時，將φ32藥卷劈成兩半，包縛在導(dǎo)爆索上，間隔均勻布置，中間間隔為15 cm。

7 )放樣布眼。鉆眼前，測量人員要用紅油漆準(zhǔn)確標(biāo)出開挖斷面的中線和輪廓線，標(biāo)出炮眼位置，其誤差不得超過5 cm。在直線段，有條件可用激光準(zhǔn)直儀控制開挖方向和開挖輪廓線。在放樣時，我們發(fā)現(xiàn)，雖然放樣很準(zhǔn)，但是在前視打點的時候，總是會存在誤差。所以，我們把描點刷子換成了毛筆(把毛筆頭剪掉只留個底)，這樣就有效的控制了放樣的誤差。

8 )鉆眼。掏槽眼和周邊眼由經(jīng)驗豐富的司鉆操作。鉆眼精度應(yīng)滿足下列要求:掏槽眼眼口和眼底間距誤差不得大于5 cm;周邊眼眼口誤差不得大于5 cm;外插角應(yīng)符合鉆爆設(shè)計要求。在施工中我們發(fā)現(xiàn)鉆孔方向的精度是當(dāng)前影響光爆質(zhì)量的最重要的一個因素，從現(xiàn)場斷面來看，凡是炮眼留存率小的，基本上是由于鉆孔偏斜引起的，兩孔斜交的地方，藥量過大造成超挖，反之兩孔偏離處，藥量小而造成欠挖。所以炮眼的平行度是很重要的，需要引起特別的重視。另外，連江隧道進(jìn)口線路設(shè)計為平曲線半徑10 000 m的左偏曲線，雖然半徑彎曲率很小，但是在施工周邊眼的時候，總是存在局部的超、欠挖，所以，我們把有經(jīng)驗的炮工調(diào)到邊上來，讓他們打周邊眼來解決這一問題，最終效果很好。

9 )清孔。裝藥前，必須用由鋼筋彎制的炮鉤和小直徑高壓風(fēng)管輸入高壓風(fēng)將炮眼石屑刮出和吹凈。

10)裝藥。裝藥采用反向裝藥，先裝一支藥卷作為底藥。一般地段選用巖石硝銨炸藥，遇水采用2號巖石乳化炸藥，裝藥需分片分組按炮眼設(shè)計圖確定的裝藥量自上而下進(jìn)行，雷管要“對號入座”，所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞長度不小于20 cm。周邊眼采用φ25 mm的小直徑藥卷間隔裝藥方式，其余炮眼采用φ32 mm的藥卷連續(xù)裝藥。注意掏槽眼的裝藥量可以適當(dāng)增加，防止下一段爆破線沒有凌空面。除周邊眼、中空眼外，其余掏槽、底眼、掘進(jìn)眼的裝藥結(jié)構(gòu)均為連續(xù)裝藥，只是裝藥長度不同。

11)聯(lián)結(jié)起爆網(wǎng)路。隧道內(nèi)均采用非電毫秒雷管起爆。起爆網(wǎng)路為復(fù)式網(wǎng)路，以保證起爆的可靠性和準(zhǔn)確性。聯(lián)結(jié)時要注意:導(dǎo)爆管不能打結(jié)和拉細(xì);各炮眼雷管連接次數(shù)應(yīng)相同;引爆雷管應(yīng)用黑膠布包扎在離一簇導(dǎo)爆管自由端10 cm以上處。網(wǎng)路聯(lián)好后，要有專人負(fù)責(zé)檢查各個接頭的連接質(zhì)量，未連接好的重新綁扎。

12)設(shè)立安全線、起爆。爆破前要由專人(一般為2人)在離爆破線200 m以外設(shè)立，200 m以內(nèi)的所有人員必須撤離，確定無人后進(jìn)行引爆。在出碴完成后，有時我們會發(fā)現(xiàn)底板沒有引爆，原因為上層的尖銳石碴掉下來后把線砸斷了。經(jīng)過分析，是連接雷管引爆的地方太接近地面，所以把它抬高是解決問題的方法。

13)通風(fēng)、排險、出碴。爆破完畢后，首先就是開啟通風(fēng)機(jī)(15min左右適中)，其次是裝載機(jī)進(jìn)去清除路面上的飛石，專人進(jìn)去觀看爆破情況，挖機(jī)進(jìn)行爆破好的斷面上危巖進(jìn)行處理，最后進(jìn)行出碴。注意通風(fēng)布在鉆孔前要掛設(shè)到距掌子面30 m的地方，放炮前把它摘除到飛石不會炸壞的地方，出碴時再把它掛回去，達(dá)到掌子面的通風(fēng)良好，給施工人員提供一個很好的通風(fēng)環(huán)境，這樣才能很好的提高工人的工作效率，加快工程的進(jìn)度。

4 結(jié)語

光面爆破是一種超挖較少，技術(shù)要求難度較大的爆破方法，隧道光爆后，開挖輪廓面的平滑度與眼距E和抵抗線W有密切的關(guān)系，根據(jù)實驗結(jié)果表明:E/W=0.8時，開挖面平滑度與設(shè)計輪廓線基本一致。

光爆效果的主要參數(shù):周邊眼距離E、周邊眼外插角度、相對間距E/W、周邊眼裝藥集中度和裝藥方式，以及測量放線的精度等，這些參數(shù)不是一成不變的，需根據(jù)圍巖類別，節(jié)理發(fā)育程度，掘進(jìn)方式等多種因素反復(fù)多次，經(jīng)常不斷地調(diào)整參數(shù)，設(shè)計、測量、鉆孔、裝藥等全過程嚴(yán)格把關(guān)，全體操作人員密切配合。

在施工中要根據(jù)爆破設(shè)計結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)變化情況進(jìn)行爆破試驗，不斷修正爆破參數(shù)，以達(dá)到最佳爆破效果。其次應(yīng)該注意的是通風(fēng)設(shè)備經(jīng)濟(jì)合理的選用:大斷面隧道一般采用85×2的通風(fēng)機(jī)適宜，小斷面隧道一般采用53×2的通風(fēng)機(jī)適宜。

在施工中我們發(fā)現(xiàn)，每個循環(huán)和每個循環(huán)的錯臺特別明顯，底板開挖高低不平，周邊眼之間的巖石特別突出。根據(jù)以上問題我們采取了縮小周邊眼間距，縮小底板炮眼間的間距，適當(dāng)減少底板炮眼的用藥量等來解決上述問題。底眼整齊地布置在底板以上10 cm處，按俯角打設(shè)，底眼的眼底應(yīng)落在底板以下20 cm處，不能無限制地往下插，眼口不能無限制地抬高。每個循環(huán)和每個循環(huán)之間的錯臺問題在施工中還是沒有解決，周邊眼用藥量減少以后確實能解決了這個問題，但是這樣做的后果就會使周邊眼之間的巖石突出，會使斷面局部欠挖，因此，這個問題一直沒有解決，希望在以后的工作中尋找到一個很好的解決辦法。應(yīng)特別注意周邊孔的平行度。它是光面爆破施工中最難控制又是最重要的問題，我們現(xiàn)在的鉆孔大多采用人工鉆孔，所以解決這一問題的辦法只能依靠炮工的經(jīng)驗和鉆爆隊隊長、技術(shù)管理員等的管理來達(dá)到這個目的。也因為如此我們?nèi)珨嗝嫫骄垦h(huán)進(jìn)尺2.7 m左右，每日循環(huán)2.5次，使得拱部斷面炮眼留存率達(dá)到90%以上，拱部半孔率達(dá)到92%以上，邊墻半孔率達(dá)到85%以上，所有炮痕未發(fā)現(xiàn)明顯裂紋。兩相鄰光爆孔間壁面光滑平整，平均線性超挖6 cm，最大超挖10 cm。

［1］ 中華人民共和國鐵道部，客運專線鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］ 鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院，客運專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南［Z］.2005.

［3］ 鐵道第二勘察設(shè)計院，連江隧道設(shè)計圖［Z］.2005.

［4］ 穆 君.水平巖層大斷面隧道光面爆破施工技術(shù)［J］.山西建筑，2010，36(14)：315-316.