流紋質凝灰熔巖地質光面爆破施工技術研究

張勇

摘要：隧道爆破開挖效果較差，超挖導致增加了大量費用、欠挖補炮形成超挖并造成安全隱患和制約進度，甚至造成坍方現象、初期支護背后空洞等安全質量隱患。為進一步提高隧道爆破效果，加強隧道開挖過程控制，對隧道石質圍巖開挖要求采用光面爆破十分必要。

Abstract： Tunnel blasting is ineffective in excavation. Over-excavation results in large cost increase， underbreak and extra blasting causes over-excavation and leads to safety risk and constraints the process， and even causes quality problems such as collapse and initial support back hole. In order to further improve the tunnel blasting effect and strengthen the control of tunnel excavation process， it is very necessary to use smooth blasting for the excavation of the rock mass surrounding the tunnel.

關鍵詞：流紋質凝灰熔巖地質；隧道工程；施工技術；光面爆破

Key words： rhyolitic tuff lava geology；tunnel engineering；construction technology；smooth blasting

中圖分類號：U455 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）05-0151-03

1 工程概況

豐順隧道起止里程DK47+769.6～DK62+176.6，全長14407m，進口位于梅州市豐順縣建橋鎮(zhèn)下坪塘村，出口位于梅州市豐順縣東聯鎮(zhèn)虎局村。隧道進口和中部有國道G206通過，隧道出口有東聯領鄉(xiāng)道Y107通過，交通條件尚可。主洞Ⅱ級圍巖：590m；Ⅲ級圍巖：10430m；Ⅳ級圍巖：1500m；Ⅴ級圍巖：1887m；Ⅲ級圍巖占72%，斜井采用全斷面法開挖，正洞主要采用臺階法施工；巖層主要以流紋質凝灰熔巖、凝灰?guī)r、流紋班巖等，局部夾雜質砂巖，巖質硬，巖體較完整，裂隙較發(fā)育；綜上所述，提高隧道光面爆破施工質量，控制超欠挖，有利于降低施工成本。

2 光面爆破意義

2.1 光面爆破定義

隧道光面爆破法是鉆爆法開挖施工的關鍵工序，是通過正確選擇爆破參數、爆破器材和爆破設計方案等等，分區(qū)分段的微差爆破，以達到使臨空面沿著預設方向形成較為平整和規(guī)則輪廓，并且符合設計結構尺寸。光面爆破施工方法普遍應用于硬巖和中硬巖之中。

2.2 光面爆破實質

在施工過程中嚴重的超欠挖會浪費資源、增加費用、加大施工難度，主要表現在以下幾個方面：①增加棄渣方量，延長機械設備作業(yè)時間；②超挖部分采用同強度的混凝土回填，耗時且加大工程量；③欠挖直接影響襯砌結構厚度，處理費工、費時、耗材；④要盡量減小由于超欠挖帶來的不利影響，必須針對不同的圍巖地質，選取適宜的爆破參數；⑤超欠挖形成的褶皺面，既影響外觀質量，又不利混凝土噴射、防水板鋪掛，致使工序不能正常銜接；⑥局部嚴重的超欠挖會產生應力集中，影響圍巖的自穩(wěn)能力，巖體易崩落、掉塊，給施工帶來安全隱患；⑦下面以流紋質凝灰熔巖地質為主的豐順隧道光面爆破施工技術做簡單介紹。

3 光面爆破參數選擇

3.1 鉆爆設計原則

爆破設計遵守以下原則：炮孔布置便于提高機械鉆孔效率；提高炸藥能量利用率，以降低炸藥用量；減少對圍巖的擾動，采用光面爆破，控制好開挖輪廓，提高鉆爆效果；在保證安全前提下，盡可能提高掘進速度。

3.2 參數選擇

根據洞內圍巖情況，擬選擇的爆破技術參數為：炮眼深度：Ⅲ級圍巖3.0m；炮孔直徑：Φ40mm；炸藥類型：乳化炸藥；雷管間隔：非電毫秒雷管間隔大于30ms。

3.3 爆破方案設計

3.3.1 爆破器材選用

開挖斷面有無滲水均采用Ф32的2號巖石乳化炸藥，采用起爆器起爆，采用1、3、5、7、9、11、13、15段位的等差非電毫秒雷管引爆，并輔助使用5號塑料普通導爆索。

3.3.2 裝藥結構

周邊眼裝藥采用Ф32直徑光爆藥卷間隔裝藥，導爆索連接，導爆索用竹片和電工膠布與炸藥卷綁在一起。其它眼采用不耦合連續(xù)裝藥結構，所有炮孔均堵塞不小于300mm的炮泥。

3.3.3 爆破方案

總結后的爆設計在豐順隧道各個洞口爆破基礎上，借鑒以往施工經驗和相關光面爆破文獻，同時考慮開挖臺架結構尺寸而形成。

①周邊眼間距E。本隧道巖性主要以灰?guī)r為主，層理明顯，薄厚不均，節(jié)理較發(fā)育，總體圍巖強度偏弱，通過類比E取50cm，后期根據不同圍巖情況不斷修正，拱部考慮自重可增加至55cm。

②周邊眼抵抗線W與裝藥密集系數K。

周邊眼間距E與抵抗線W之比K稱為周邊眼密集系數，將它作為衡量光爆效果的重要指標，理論上E

③周邊眼裝藥集中度q。周邊眼裝藥集中度q以線裝藥密度表示，現場周邊眼裝藥為5～6卷，本設計取大值裝6卷，后期可減至5卷。

式中：G——周邊眼裝藥量kg，L——周邊眼深度m

計算q=1.2/3=0.40（kg/m）或q=1.0/3=0.33（kg/m）。

④周邊眼不耦合裝藥系數D和裝藥結構。

式中：di——炮眼直徑，dk——藥卷直徑

采用不耦合裝藥結構，不耦合裝藥系數一般大于2，通常使用小藥卷連續(xù)裝藥。本項目使用φ32藥卷，炮眼直徑φ40，計算D為1.25，由于不耦合系數小于2，采用間隔裝藥。在開挖爆破施工過程中，還應根據工程地質條件的變化，隨時修正爆破參數，以取得最佳的爆破效果。鉆爆作業(yè)必須嚴格按設計鉆孔、裝藥、連線、起爆。

3.3.4 光面爆破流程圖（圖1）

3.3.5 爆破設計圖

①輔助坑道Ⅲ級圍巖全斷面開挖爆破設計圖。

②正洞Ⅲ級圍巖臺階法開挖爆破設計圖。

4 主要施工機械設備配置

5 主要勞動力配置（表6）

6 施工過程中注意事項

①測量人員嚴格按鉆爆設計圖準確放樣出炮眼（尤其是周邊眼）位置；②根據巖體的不同地質條件，合理利用結構面。一些斷層、節(jié)理、裂隙可以起到控制縫隙擴展方向的作用，爆破時可加以利用；③為了減少振動、飛石及噪聲，保證洞內初期支護及作業(yè)安全，炮孔加強堵塞，避免飛石溢出，降低噪聲，減弱振動，并讓機械、人員撤出安全距離；④輔助眼及周邊眼孔底要盡可能保持在同一平面上，以獲得爆破后較平整的掌子面，方便下一循環(huán)施工；⑤爆破設計優(yōu)化。每次爆破后檢查爆破效果，分析原因及時修正爆破參數，提高爆破效果，改善技術經濟指標。

7 結束語

要獲得良好的光爆效果，應注意以下幾點：①根據圍巖狀況，選定合理的周邊眼間距和最小抵抗線，并根據爆破效果及時調整爆破參數；②選取技術熟練的測量人員及爆破操作人員；③嚴格控制周邊眼用藥類型及裝藥量，并盡可能將炸藥沿炮眼均勻分布；④加強管理，將爆破設計積極應用于施工現場；⑤需采用跳段毫秒管，并設計好起爆網絡；⑥按照光面爆破設計要求施工，可獲得較好的光面爆破效果：1）開挖輪廓圓順、平整、規(guī)則成型。平均線性超挖<15cm，最大線性超挖<25cm，局部欠挖<5cm；2）石碴平均塊徑<35cm，堆碴集中，拋距<20m，炮眼利用率>95%，殘痕保存率>80%，爆破后圍巖穩(wěn)定，基本無剝落、掉塊現象；3）光面爆破效果圖，詳見圖4。

參考文獻：

[1]TB 10753-2010，高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準[S].

[2]鐵建設〔2010〕241號高速鐵路隧道工程施工技術指南.

[3]石濤.談土石隧道光面爆破施工技術[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2012（08）.endprint