供水工程輸水隧洞鉆爆設(shè)計與施工

王玉英

興安盟河海供水有限公司

供水工程輸水隧洞鉆爆設(shè)計與施工

王玉英

興安盟河海供水有限公司

在輸水隧道的施工時，一般采用鉆爆法開挖施工，影響鉆爆法施工的因素眾多，這些因素影響實際施工的進(jìn)度、施工成本和施工工期。針對供水工程輸水隧洞地質(zhì)特點，本文對炮孔深度及掏槽眼的設(shè)計、輔助眼、裝藥量與裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計、周邊光面爆破的設(shè)計、起爆順序的設(shè)計分別進(jìn)行了分析。

隧洞鉆爆設(shè)計；光面爆破；隧道施工

1　、前言

鉆爆開挖施工的質(zhì)量直接與隧洞的施工質(zhì)量、施工安全、施工進(jìn)度、施工成本有著緊密聯(lián)系。光面爆破參數(shù)的設(shè)計是決定鉆爆施工質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)，鉆爆設(shè)計是在鉆爆開挖前根據(jù)實際情況、開挖斷面、開挖方法以及爆破材料來進(jìn)行的。

2　、炮孔深度及掏槽眼的設(shè)計

2.1炮孔深度的設(shè)計

炮孔深度的設(shè)計主要是根據(jù)工程所處地區(qū)的地質(zhì)條件來決定的，還要根據(jù)鉆孔機(jī)械器具的選擇、隧洞開挖斷面的尺寸以及相應(yīng)的爆破材料來考慮炮眼的深度。本供水工程輸水隧洞的開挖的斷面尺寸高度是3m，寬度是3.2m，均采用手風(fēng)鉆打孔。三類炮孔深度為2m至2.5m，每月進(jìn)尺110m，四類和五類炮孔深度為1m至 1.5m，每月進(jìn)尺70m。

2.2掏槽眼的設(shè)計

掏槽眼的設(shè)計是根據(jù)巖石的堅硬程度和循環(huán)進(jìn)尺兩個主要原因決定的，掏槽眼的主要目的是增加臨空面。本工程采用平行掏槽眼，施工時先鉆中心孔，在鉆其他孔，其他孔與中心孔平行，槽眼布置如下圖：

3　、輔助眼、裝藥量與裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1輔助眼的設(shè)計

輔助眼的設(shè)計主要根據(jù)抵抗線決定，裝藥直徑d與抵抗線有如下關(guān)系：Wmax=kj*d，（Wmax為抵抗線的最大值，kj為抗徑比，抗徑比根據(jù)巖石性質(zhì)和填的密度決定，巖石硬度較大時可取20，硬度較小時可取40）。對于掏槽區(qū)周圍的輔助眼需將抵抗線降低到百分之二十或者增強(qiáng)爆破的威力。輔助眼的采用線性布置，布置間距應(yīng)大于實際抵抗線，正常情況下，輔助眼的間距為：A=（1-1.2）W。

3.2裝藥量與裝藥結(jié)構(gòu)的設(shè)計

當(dāng)采用平行直眼掏槽時，如果裝藥量較多會導(dǎo)致不能爆破，當(dāng)采用小直徑空孔掏槽時，需將裝藥量控制在空孔區(qū)內(nèi)的巖石內(nèi)爆破，才能取得較好的爆破效果，1號炮孔的藥卷密度為0.5kg/m，爆破藥按照柱狀裝藥，并將孔口堵塞，避免瞎炮，其他輔助眼的裝藥量的密度可控制在0.5-1.25kg/m。當(dāng)炮眼深度小于2m時，藥卷直徑與炮眼的直徑相同，當(dāng)炮眼深度大于2m時，按照柱狀裝藥，周邊眼的裝藥結(jié)構(gòu)見下圖：

4　、周邊光面爆破的設(shè)計

周邊光面爆破的設(shè)計主要根據(jù)裝藥量和裝藥深度來確定，光面爆破的目的是防止出現(xiàn)由于超、欠挖而導(dǎo)致圍巖不穩(wěn)定的現(xiàn)象。光面爆破的炮孔間距a與炮孔直徑D有著緊密聯(lián)系，其關(guān)系為：a=（10-15）D，當(dāng)圍巖較為不均勻時，取10，當(dāng)圍巖較為均勻時，取15。周邊孔的密集系數(shù)m與間距a和抵抗線的最小值W也有相應(yīng)的關(guān)系，當(dāng)圍巖硬度較大時，密集系數(shù)取0.65，單圍巖硬度較小時，取1。光面爆破藥卷直徑d與周邊孔徑D關(guān)系如下：K=D/ d；D=（1.2-2.4）d，（K為不偶合系數(shù)），在施工中，由裝藥的間隔間距來決定不偶合系數(shù)。光面爆破的爆破參數(shù)由每次的爆破試驗決定，光面爆破參數(shù)參考表如下：

根據(jù)試驗表明，未采取周邊光面爆破的超挖量為采取光面爆破時超挖量的雙倍左右，可見，實施周邊光面爆破具有十分重要的意義。由于隧洞施工中超挖是不可避免的，所以，較好的控制超挖量是施工中需要引以為戒的一點，確保不會出現(xiàn)圍巖塌方現(xiàn)象。

5　、起爆順序的設(shè)計

隧洞施工中，除了掏槽眼工序外，隧洞斷面的其他炮眼的起爆應(yīng)盡可能的選在無夾制的環(huán)境下起爆，這樣不僅僅對圍巖的破壞較低，而且能取得較好的爆破效果。起爆順序根據(jù)矩陣的原理設(shè)計，具體起爆順序圖如右，圖中可以看出，爆破線決定了炮眼的位置。

6　、結(jié)語

綜上所述，本文根據(jù)供水工程輸水隧洞鉆爆的設(shè)計與施工，對炮孔深度及掏槽眼的設(shè)計、輔助眼、裝藥量與裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計、周邊光面爆破的設(shè)計、起爆順序的設(shè)計分別進(jìn)行了分析研究。通過本文的分析發(fā)現(xiàn)，要想更好的進(jìn)行輸水隧洞的施工，不僅僅需要合理實際的施工組織設(shè)計，而且需要先進(jìn)的設(shè)計技術(shù)，在實際施工中盡量控制超挖現(xiàn)象的產(chǎn)生，因為隧洞施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是隧洞的開挖，開挖施工的關(guān)鍵要素就是鉆爆施工，所以，嚴(yán)格控制鉆爆的設(shè)計與施工對隧洞工程的施工具有十分重要的意義。

［1］王健康，林書勤，鐘合平.預(yù)應(yīng)力混凝土蝸殼三維有限元結(jié)構(gòu)分析［J］.水利發(fā)電，1999（5）：22-29

［2］黃鑫進(jìn)，佘明心，儲彥安.巖石抗力和內(nèi)外溫差對大型水電站蝸殼結(jié)構(gòu)的影響［J］.浙江大學(xué)學(xué)報（工學(xué)報），2001（11）：343-355

王玉英（1979-），興安盟烏蘭浩特人，本科，工程師，研究方向：工程管理。