公路隧道爆破施工技術(shù)研究

王 艷 紅

(山西高速公路工程檢測有限公司，山西 太原 030008)

0 引言

我國的西南地區(qū)分布著大量山川，如果在如此地形復(fù)雜的區(qū)域中進(jìn)行高鐵建設(shè)就要通過隧道的方式來進(jìn)行，因此，隧道工程就成為高鐵建設(shè)項(xiàng)目的重要組成部分。本文以某隧道工程為案例進(jìn)行分析，其總長度為7 369 m。工程開始之前進(jìn)行地質(zhì)勘察，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)地形條件異常復(fù)雜，主要存在巖溶體、斷層、碎裂帶等形式，洞身位置上主要為灰?guī)r與白云巖，該種巖石的主要特性就是溶蝕發(fā)育度比較強(qiáng)，節(jié)理與裂隙發(fā)育度較高，此外巖溶內(nèi)部含水量非常豐富，存在較高的施工風(fēng)險(xiǎn)。隧道建設(shè)施工時(shí)，需要使用爆破技術(shù)來進(jìn)行施工，該環(huán)節(jié)對(duì)于整個(gè)工程的質(zhì)量存在直接的影響。本文主要以該隧道為案例展開分析爆破施工環(huán)節(jié)，具體從技術(shù)參數(shù)、施工監(jiān)測等過程來進(jìn)行隧道工程的深入研究。

1 爆破施工

1.1 爆破工藝流程

隧道爆破施工前準(zhǔn)備工作→測量放線，鉆孔→清孔處理→連線及裝藥→爆破施工→通風(fēng)→危石處理→出渣。

1)測量放線、鉆孔。

在開始爆破之前，要根據(jù)工程的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行測量放線，包含中線、拱頂、起拱線等，要將爆破的輪廓線與爆破的位置明確標(biāo)定。對(duì)于光面爆破的方式來說，需要預(yù)先留置出600 mm光爆層，根據(jù)施工方案的需要在槽眼設(shè)置到規(guī)定的掌子面位置上[1]。

2)清孔處理。

a.掏槽眼：此孔深度要比周邊位置上的槽眼深100 mm，保證孔位與掌子面是垂直的，確保其處于中心線上，眼底誤差與眼口間隔距離的偏差要控制在50 mm以下；b.輔助眼：孔深為1.1 m，與掌子面垂直，與中心平行布置；c.二圈眼與光面爆破眼平行；d.光面爆破眼：該槽眼在整個(gè)爆破施工中有著非常重要的作用，要將其開設(shè)到輪廓線位置上，間隔距離為a=400 mm～500 mm。眼底、眼口誤差在30 mm內(nèi)，不超過2%～3%外斜率；e.清洗鉆孔，確保內(nèi)部不會(huì)存在泥漿。

3)裝藥及起爆網(wǎng)絡(luò)連線。

a.裝藥分為兩類：其一，光爆孔裝入φ20的小藥卷;其二，裝入φ32的大藥卷，裝藥完成后要保證孔內(nèi)全部填充好炮泥，分度深度為150 mm～200 mm；b.起爆網(wǎng)絡(luò)的連接：槽眼內(nèi)應(yīng)用7 m毫秒非電導(dǎo)爆管雷管，每15根～18根導(dǎo)爆管制作成為一簇，每簇再連接到爆管連接位置上，最后需要將傳爆管和導(dǎo)爆管組合成為一簇，任何1發(fā)雷管發(fā)生爆炸都會(huì)直接將整個(gè)部分引爆；c.裝藥及起爆網(wǎng)絡(luò)連線過程中，需要根據(jù)設(shè)計(jì)孔眼來進(jìn)行裝藥，雷管數(shù)量要符合實(shí)際施工的需要，并且應(yīng)該保證連線的準(zhǔn)確，以達(dá)到最佳的爆破效果。

4)爆破、通風(fēng)和危石處理。

爆破、通風(fēng)完成之后，需要有具備一定技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)入到爆破面內(nèi)處理危石，頂部圍巖達(dá)到穩(wěn)定性的需要之后才能開始后續(xù)施工。

1.2 爆破方式的選擇

按照工程設(shè)計(jì)方案的要求，隧道鉆爆法施工中，在堅(jiān)硬的巖石位置上需要應(yīng)用光面爆破的施工方式，而質(zhì)地比較軟的巖石位置，則需要使用預(yù)裂爆破的施工方式。爆破施工參數(shù)要根據(jù)現(xiàn)場的試驗(yàn)之后確定。隧道爆破施工要采用微差控制方式，爆破時(shí)間應(yīng)該在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，同時(shí)還應(yīng)該在爆破施工的位置安裝防護(hù)網(wǎng)，此時(shí)需要嚴(yán)格控制震動(dòng)，防止給周邊環(huán)境造成劇烈的擾動(dòng)影響。在施工的過程中，要根據(jù)不同圍巖性質(zhì)來選擇合適的施工方法，以保證工程質(zhì)量和安全性為基準(zhǔn)[2]。

2 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1 爆破控制參數(shù)的選擇

布眼鉆孔開始施工前，首先需要按照方案的要求來進(jìn)行爆破技術(shù)，并且需要在設(shè)計(jì)位置上進(jìn)行試驗(yàn)確定，根據(jù)爆破監(jiān)測的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以確定最佳的施工技術(shù)參數(shù)。

本次隧道工程的爆破參數(shù)為：1)炮眼直徑：D=42 mm；2)孔距：光爆眼E=400 mm，預(yù)裂眼F=400 mm。

根據(jù)本次工程的地質(zhì)勘測可以發(fā)現(xiàn)，該施工位置為Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)圍巖，對(duì)于Ⅲ級(jí)以上圍巖地段，可以使用“預(yù)裂爆破”的方式，而對(duì)于地質(zhì)較差的Ⅳ級(jí)以下圍巖地段，宜選擇光面爆破的方式。

上述兩種方法在進(jìn)行爆破參數(shù)確定時(shí)，都要根據(jù)工程的經(jīng)驗(yàn)與施工規(guī)范來確定，保證槽眼監(jiān)督、輔助眼間距達(dá)標(biāo)。周邊眼要按照開挖輪廓線進(jìn)行施工，應(yīng)用φ20 mm小直徑藥卷，同時(shí)需要應(yīng)用不耦合方式進(jìn)行炮眼部分的填充施工，以實(shí)現(xiàn)降低震動(dòng)影響的效果；其次，藥量要根據(jù)實(shí)際需要來進(jìn)行布置，確保周邊的巖石穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)；槽眼的布置要按照隧道開挖斷面下部的隧道重心確定，此時(shí)并不需要來增加藥量，對(duì)于后面的爆破施工也是非常有利的。

2.2 炮眼布置方式

1)光面爆破與周邊眼都要沿著輪廓線進(jìn)行斜打眼，其斜度為1.7°～2.5°；2)二圈眼應(yīng)與光爆眼保證平行布置，并且斜率為3%～6%；3)掘進(jìn)槽眼要按照與導(dǎo)洞的中線平行的方式進(jìn)行布置；4)掏槽眼需要采用豎直的方式，同時(shí)要比其他槽眼深度要深200 mm～300 mm[3]。

2.3 炸藥，雷管的選擇

炸藥采用2號(hào)乳化炸藥來進(jìn)行爆破施工，為φ32 mm和φ20 mm，φ20 mm小藥卷實(shí)施爆破施工。1)槽眼使用φ20的小藥卷，是不耦合的結(jié)構(gòu)形式。2)其他炮眼采用φ32藥卷，設(shè)計(jì)為底部的連續(xù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用炮泥來進(jìn)行填充處理。

本次工程中采用的是非電毫秒雷管和導(dǎo)爆管組合的方式來進(jìn)行爆破，共同進(jìn)行爆破施工。

2.4 起爆順序

起爆要按照規(guī)定的要求來進(jìn)行，要達(dá)到爆破的效果。其中光面爆破需要采用先槽眼裝藥起爆然后周邊眼起爆施工的順序進(jìn)行施工。預(yù)裂爆破則采用相反的方式來進(jìn)行。根據(jù)爆破原理，相鄰兩次爆破要設(shè)置一定的間隔距離，并且要按照爆破順序來進(jìn)行，以保證爆破的質(zhì)量達(dá)標(biāo)，滿足后續(xù)施工的需要。

3 爆破監(jiān)測及設(shè)計(jì)

本次隧道工程中的爆破施工中，進(jìn)行了全面的監(jiān)控和控制，為了能夠保證工程的安全性，要及時(shí)將爆破過程中的信息反饋給施工單位，從而可以提升爆破工作的質(zhì)量。根據(jù)需要，使用TC-3850振動(dòng)記錄儀進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，要分析波峰加速度比較高的測點(diǎn)位置，如果存在垂直振動(dòng)效應(yīng)就會(huì)對(duì)工程的影響比較大，所以在隧道施工階段應(yīng)該充分考慮到建筑物的抗震防護(hù)。

4 結(jié)語

爆破是整個(gè)隧道工程非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是我國山川地區(qū)建設(shè)公路的重要施工技術(shù)，在施工中，需要按照施工的要求來確定技術(shù)參數(shù)，保證不會(huì)給周邊結(jié)構(gòu)造成影響的基礎(chǔ)上完成整個(gè)施工過程，從而可以保證隧道工程的質(zhì)量，滿足公路運(yùn)行的需要。