巖溶隧道光面爆破施工工藝

李唐軍，王占強(qiáng)

(中交一公局第四工程有限公司，廣西 南寧 530031)

0 引言

在隧道爆破開挖施工中，光面爆破工藝能夠有效減少對周邊圍巖擾動，降低施工風(fēng)險，并能有效控制超欠挖，提高工效等效果。為了保證施工安全，提高經(jīng)濟(jì)效益，加快施工進(jìn)度，采用光面爆破施工工藝現(xiàn)已成為鐵路、公路、市政、水利工程隧道開挖的主流施工工藝。

1 巖溶隧道工程概況

貴州雞冠山隧道左洞長3 772 m，其中Ⅳ級810 m，Ⅲ級2 423 m；右線長3 800 m，其中Ⅳ級836 m，Ⅲ級2 420 m。Ⅲ、Ⅳ級圍巖比例占隧道總長的86%，隧道巖溶裂隙發(fā)育，巖溶裂隙水量大，為低瓦斯隧道，巖性以玄武巖、灰?guī)r為主。

2 光面爆破適應(yīng)條件

隧道Ⅲ～Ⅳc采用光面爆破施工工藝，爆破參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場圍巖特點動態(tài)設(shè)計。

3 光面爆破設(shè)計

光面爆破專項設(shè)計重點是爆破參數(shù)動態(tài)調(diào)整，不同圍巖的“單位用量、周邊眼間距、最小抵抗線”設(shè)計均不相同。

3.1 爆破參數(shù)

(1)孔深：掏槽L=3～5 m、底板、周邊、掘進(jìn)孔深L=3.5 m；

(2)孔徑：d=50 mm；

(3)周邊眼間距：E=40 cm、45 cm、50 cm、55 cm(不周圍巖地質(zhì)情況)；

(4)光爆孔抵抗線：W=45 cm、50 cm、55 cm、60 cm(不周圍巖地質(zhì)情況)；

(5)周邊眼線裝藥密度：q=320 g/m；

(6)裝藥結(jié)構(gòu)：周邊眼間隔裝藥；

(7)起爆方法：非電毫秒微差起爆。

Ⅲ級圍巖爆破參數(shù)見表1，炮眼參數(shù)及布置見下頁圖1～3。

表1 爆破裝藥參數(shù)表

(1)圖2全斷面開挖炮眼布置圖有小掏槽，如圍巖脆性不大，則必須使用，否者會掏槽不完整造成圍巖大面積掛口，帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失。但如果圍巖脆性較好，則可考慮不使用小掏槽，但掏槽藥量需適當(dāng)增加，以增加0.4 kg/眼為宜。

(2)因貴州省為典型卡斯特地形，其溶蝕區(qū)域分布較廣，圍巖變化也相對頻繁，所以圖示爆破結(jié)構(gòu)可作適當(dāng)調(diào)整，以求達(dá)到最佳爆破效果。

(3)圖2、圖3周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)均可使用，在實際效果中圖2所示結(jié)構(gòu)的炮眼殘留率更佳，但圖2遇裂隙相對發(fā)育的圍巖時，容易拉裂壁面，導(dǎo)致壁面不夠平整，圖3效果在這方面表現(xiàn)的相對較好，具體情況可根據(jù)實際圍巖選擇對應(yīng)的裝藥結(jié)構(gòu)。

圖1 雞冠山隧道光面爆破炮眼布置平面圖

圖2 雞冠山隧道光面爆破周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)(1)示意圖

圖3 雞冠山隧道光面爆破周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)(2)示意圖

3.2 掏槽形式

雞冠山隧道掏槽炮眼布置方式見圖4。

圖4 雞冠山隧道光面爆破掏槽炮眼布置圖

3.3 起爆方式

隧道周邊眼必須采用導(dǎo)爆索引起爆。

4 光面爆破施工工藝及效果

4.1 隧道地質(zhì)描述

雞冠山隧道圍巖以玄武巖、灰?guī)r為主，巖石硬度為f=4～6，圍巖級別有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 級，巖溶裂隙發(fā)育。

4.2 光面爆破施工工藝及質(zhì)量控制流程(見圖5)

圖5 光面爆破工藝流程圖

4.2.1 測量放樣

鉆孔施工前應(yīng)提前進(jìn)行測量放樣，鉆孔位置應(yīng)用油漆標(biāo)出，位置偏差應(yīng)控制在5 cm以內(nèi)，開挖斷面中線及輪廓線要應(yīng)用噴漆標(biāo)示出來。

4.2.2 鉆眼

鉆眼是光面爆破尤為重要的一道關(guān)鍵工序，除基本要求“平、直、齊”外，鉆眼工人的態(tài)度和經(jīng)驗也決定了光面爆破是否成功，特別是開挖臺車每臺架銜接位置的周邊眼，必須要求工人鉆桿扶平，蹲身彎腰進(jìn)行鉆眼工作，否則會超挖過大。掏槽眼和周邊眼施工應(yīng)選擇爆破經(jīng)驗豐富、責(zé)任心強(qiáng)的炮工，鉆孔間距與角度必須滿足施工方案要求。

4.2.3 清孔

爆破作業(yè)人員裝藥前，炮孔應(yīng)用高壓風(fēng)將炮孔內(nèi)泥漿、石粉、雜物吹洗干凈。

4.2.4 裝藥

裝藥必須在專人監(jiān)督下進(jìn)行，裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)、雷管裝填應(yīng)嚴(yán)格參照爆破方案進(jìn)行，所有裝藥的炮孔必須堵塞炮泥，周邊眼堵塞長度滿足設(shè)計要求(≥20 cm)。

4.2.5 起爆

為確保爆破效果，避免瞎炮以及飛石炸斷未爆雷管腳線，聯(lián)線工作由專人負(fù)責(zé)，采用復(fù)式網(wǎng)絡(luò)，每簇腳線采用兩發(fā)低段位雷管反向捆綁，作并網(wǎng)聯(lián)接雷管，但每簇起爆雷管數(shù)量不得超過20發(fā)，起爆采用兩發(fā)火雷管擊發(fā)引爆。

4.2.6 光面爆破效果

(1)光面爆破質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

隧道施工過程中，一般通過炮眼殘留率和壁面平整兩個指標(biāo)來衡量是否達(dá)到光面爆破的效果，雖然這兩項指標(biāo)能給人帶來很好的視覺效果，但實際上這是個誤區(qū)，更應(yīng)重視的是隧道超、欠挖指標(biāo)，控制超欠挖是隧道經(jīng)濟(jì)效益的決定性因素。

通過斷面儀實測雞冠山隧道YK73+296～293段圍巖炮眼殘留率>93%，平均線性超挖<9.0 cm。YK73+267～264從炮眼殘留率和壁面平整度都已達(dá)到光面爆破的效果，但由于外插角過大，兩炮銜接位置錯臺遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于了規(guī)范要求的15 cm，導(dǎo)致超挖，造成噴射混凝土及二襯超挖，帶來了直接經(jīng)濟(jì)損失。

因此光面爆破的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是一個綜合體，要從炮眼殘留率、壁面平整、平均線性超挖量及局部欠挖量等因素綜合考慮，光面爆破質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可參照表2。

表2 光面爆破質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表

(2)光面爆破效果及結(jié)論

通過不斷的調(diào)整炮眼布置和裝藥參數(shù)，以及在對施工人員鉆眼施工的嚴(yán)格要求下，達(dá)到了比較理想的光面爆破效果。隧道爆破設(shè)計是開挖的關(guān)鍵技術(shù)，在爆破設(shè)計過程中應(yīng)根據(jù)實際圍巖的巖石強(qiáng)度及構(gòu)造、破碎情況、節(jié)理發(fā)育程度等具體情況，制定合適的爆破參數(shù)，以求獲得良好的光面爆破效果。合理的爆破參數(shù)設(shè)計需要施工人員端正的態(tài)度和項目技術(shù)支持，才能保證鉆眼的“平、直、齊”提高鉆眼的精確度，成果詳見表3。

表3 雞冠山隧道出口光面爆破超、欠挖數(shù)據(jù)

5 結(jié)語

通過在隧道施工中反復(fù)摸索實踐，分析總結(jié)，雞冠山隧道出口掌子面平均循環(huán)進(jìn)尺達(dá)3.0 m，炮眼利用率達(dá)95%以上，炮眼痕跡保存率達(dá)92%以上，整體輪廓清晰，無明顯超挖、欠挖處，斷面控制良好，有效控制了噴射混凝土的浪費，單個工作面最大月進(jìn)度達(dá)200 m掘進(jìn)速度，創(chuàng)造了隧道掘進(jìn)新紀(jì)錄。