南岭隧道光面爆破技术

南岭隧道光面爆破技术（精选9篇）

南岭隧道光面爆破技术 篇1

1 工程概况

浦南高速公路B合同段B1标段祝源隧道出口段地处武夷山市与浦城县交界处,隧道采用双洞单向行车双车道(上下行分离)形式。左洞ZK80+387～ZK84+400长4 022 m,右洞YK80+466～YK84+418长3 952 m。

我单位施工的祝源隧道出口段左洞ZK83+000～ZK84+400长1 400 m,右洞YK83+040～YK84+418长1 378 m。隧道二次衬砌明洞结构为现浇钢筋混凝土,暗洞衬砌结构按新奥法原理,采用复合式支护结构形式,初期支护以锚杆、钢筋网、钢格栅及喷射混凝土组成联合支护体系,二次衬砌采用模筑防水混凝土结构,初期支护与二次衬砌结构之间设防排水夹层。洞门设计左右线均为半明洞式。

该隧道穿越低山丘陵,穿越前震旦系变质岩区和侏罗系上统火山碎屑岩区,以前者为主。隧道穿越前震旦系麻源群变质岩和上侏罗统南园组火山碎屑岩夹火山碎屑沉积岩,局部穿越燕山晚期侵入花岗岩脉体。隧道区内地下水主要有第四系松散岩内空隙水和基岩裂隙水两大类。隧道围岩为Pt3云母石英片岩,变粒岩和Jn3晶凝灰岩,局部花岗岩,硐身以微风化岩为主,坚硬,较完整,根据岩爆预测研究,属极高初始应力区。该隧道采用新奥法进行施工,光面爆破是新奥法施工的第一要素,实施光面爆破可减弱对围岩的扰动,减小松动范围,使开挖轮廓圆顺,是保证隧道工程质量,施工安全和进度的一个关键技术。下面对该隧道的爆破设计方案进行简要的介绍。

2 光面爆破作用机理

光面爆破的破岩机理是一个十分复杂的问题,目前仍在探索之中。尽管在理论上还不甚成熟,但在定性分析方面已有共识。光面爆破是周边眼同时起爆,各炮眼的冲击波向其四周作径向传播,相邻炮眼的冲击相遇,则产生应力波的叠加,并产生切向拉力,拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点,当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时,岩体便被拉裂,在炮眼中心连线上形成裂缝,随后,爆炸气的膨胀合裂缝进一步扩展,形成平整的爆裂面。

3 隧道光面爆破设计

本隧道Ⅳ,Ⅴ级围岩采用短台阶法开挖,拱部弧形导坑采用微震光面爆破,下部台阶先进行马口开挖,最后爆破成型。施工过程中,根据爆破效果及时修改爆破参数。

1)炸药及雷管选型。

选用爆速低的炸药,采用ϕ25 mm和ϕ32 mm两种乳化炸药药卷。为更好地实现微差爆破采用非电毫秒雷管。

2)非电微差起爆网络设计。

爆破震动与同段齐爆的炸药用量有极其密切的关系,采用非电微差起爆技术,既可以有效控制单段雷管的起爆药量,又能有效地控制每段雷管的起爆时间,使爆破震动波形不形成叠加,既能保证岩石破碎达到理想的效果,又能消除爆破震动的有害效应。在掏槽眼、掘进眼、底板眼或周边眼中,起爆药量较大段别的雷管间隔时差设计为200 ms,即跳段设置。这样可使爆破震动速度降低30%,达到更好的爆破效果。

a.孔深进尺设计:上部台阶采用1.2 m进尺,钻孔深度1.5 m;下部台阶采用2 m进尺,钻孔深度2.5 m。

b.掏槽形式设计:上台阶采用三角形三中孔眼直眼掏槽。掏槽形式如图1所示。

c.装药结构设计:为更好地达到光爆效果,周边眼采用间隔装药结构,药卷用小直径药卷。

3)爆破参数。

Ⅳ级,Ⅴ级围岩循环作业主要参数:每环开挖按上台阶两环、下台阶一环,全断面进尺2.0 m计,循环作业时间16 h,月进尺90 m。

本隧道Ⅲ,Ⅱ级围岩施工采用全断面开挖,光面爆破方法施工。为了保护围岩,增强隧道光面效果,周边炮孔采用光面爆破技术施工。开挖采用楔形掏槽方法,微差起爆控制掏槽时间,微差间隔50 ms～100 ms。掘进孔采用微差起爆技术,微差时间25 ms～300 ms。为了使每段起爆炸药量控制在容许范围内,采用区间孔外延时的装药结构。炸药品种、起爆网络及堵塞设计采用非电导爆管毫秒延期起爆网络,炸药采用乳化炸药,为保证爆破效果,降低炸药用量,减少空气冲击波,洞内所有炮孔均用炮泥堵塞。

限于篇幅,开挖爆破参数和循环时间数据在此不再叙述。

4 光面爆破施工程序及作业标准

1)放样布眼:钻眼前,用激光导向仪定位,电子经纬仪、水平仪、钢尺相配合,测量人员用红油漆准确绘出开挖断面的中线和轮廓线,标出炮眼位置,误差不超过5 cm。2)定位开眼:采用钻孔台车或风动凿岩机钻眼,轴线与隧道轴线保持平行,就位后按钻眼布置图钻孔,掏槽眼和周边边眼的钻眼精度要求控制在5 cm以内。3)钻眼、清孔:安排技术熟练的操作人员施作,严格按设计要求和具体情况确定的设备进行施工。装药前,用炮钩和高压风将炮眼内石屑刮出吹净。4)装药:按照炮眼设计图确定的装药量自上而下分片分组进行,雷管对号安设,要定人、定位、定段别,不得乱装药。所有炮眼按要求用炮泥堵塞。5)连接起爆网络:按设计连接网络操作,起爆网路为复式网路,充分保证起爆的可靠性和准确性。导爆管不能打结,各炮眼雷管连接次数相同,导爆索的连接方向准确、连接点必须牢固,引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10 cm以上处,连好后,专职监炮员认真检查验收。6)做好安全工作,非点炮人员撤离到安全区后方可引爆。如发现有瞎炮,要由专业施工爆破员进行险情排除处理,并及时检查光爆效果,分析原因,调整爆破设计。

5 质量保证措施

1)项目部成立光面爆破领导小组,开展TQC科技公关,明确质量目标,责任到人。2)严格技术交底制度,工前下发作业指导书,作到人人心中有数。3)坚持持证上岗制度,加强岗前培训,执行专业化施工。4)定人、定岗、定责、定标准,分工到位,各负其责,严格执行爆破制度。5)加强各道工序的过程控制,做好施工记录,坚持三检制度,确保标准化作业。6)根据情况和爆破效果,修正光爆设计参数,及时指导施工班组提高实施。7)引入激励机制,坚持质量一票否决制,落实目标责任制。

参考文献

[1]姜军.光面爆破技术在大断面隧道硬岩施工中的应用[J].山西建筑,2008,34(7):346-347.

南岭隧道光面爆破技术 篇2

通过武广客运专线软弱围岩浅埋隧道的施工,总结了施工方法及施工经验,探讨了有关大断面围岩隧道光面爆破技术.

作 者：杨晓芳 Yang Xiaofang  作者单位：中铁十一局集团第三工程有限公司,湖北十堰,44 刊 名：铁道建筑技术 英文刊名：RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(1) 分类号：U445.41 关键词：客运专线   大断面隧道   光面爆破  

丰宁隧道光面爆破应用技术总结 篇3

隧道开挖施工采用光面爆破的施工工艺能够保证隧道周边围岩的弧形平顺度，提高隧道周边围岩的自拱稳定性;同时，良好的光面爆破开挖效果也可为隧道的初期支护与二次衬砌等各结构层的厚度及厚度的均匀性提供保障，为减少隧道的施工病害和提高隧道的施工安全打下基础。由于光面爆破使开挖面平整，岩石无破碎，减少了裂隙，这样可以大大减少超欠挖量，而且还很大程度的减少了支护的工作量，从而降低了成本，加快了施工进度。

1 工程概述

张唐铁路丰宁隧道位于承德市丰宁县城东南侧，全长为6 397 m，为单洞双线长大隧道，隧道最大埋设409.6 m。围岩级别及岩性:Ⅱ级围岩4 063 m，二长花岗岩，弱风化，岩体完整，巨块状整体结构;Ⅲ级围岩1 876 m，二长花岗岩，花岗闪长岩，弱风化，岩体较完整，节理较发育，呈块状结构;Ⅳ，Ⅴ级围岩458 m，二长花岗岩，强～弱风化，节理裂隙发育，呈碎石状结构，岩体较破碎，呈碎石状结构。Ⅲ级围岩占29%，采用台阶法开挖，锚、喷、格栅、网、初期支护、衬砌类型为复合式。

2 光面爆破技术设计

2.1 光面爆破方案的确定

丰宁隧道Ⅲ级围岩段围岩节理较发育，呈块状结构，两台阶法开挖施工。台阶断面积S上=56.94 m2;S下=50.97 m2;掘进循环进尺3.0 m;钻眼采用YT-28凿岩机;炸药采用2号岩石硝铵炸药，采用导爆索非电毫秒导爆雷管起爆。

2.2 光面爆破参数选定

大量的爆破实践证明:不同岩石光面爆破效果通常与岩石最小抵抗线大小有关，在抵抗线(W)一定的条件下，眼距(E)大小直接影响光爆效果。此外，周边眼同时起爆，采用较小的装药集中系数，合理的装药结构也是消除爆震裂缝，保证光面爆破效果的重要条件。

2.2.1 掏槽方式的确定

丰宁隧道设计跨度大、净空高，Ⅲ级围岩段为两台阶法爆破开挖。没有大自由面掏槽爆破是很难实现的。根据以前积累的经验最后确定双楔形掏槽方式是该岩层爆破最佳的掏槽方式，掏槽的岩石在其掘进空间抛出最远，在岩层爆破空间能形成较大的楔形临空面，掏槽效果较好。图1为掏槽眼布置示意图。

2.2.2 最小抵抗线W(光爆层厚度)

最小抵抗线是影响光爆效果和爆碴块度的主要因素。在丰宁隧道试爆实践中，确定丰宁隧道的最小抵抗线为45 cm～80 cm。实际施工中，在这个范围内依据围岩实际情况调整光爆层的厚度，取得了较好的爆破效果。

2.2.3 周边眼间距E

Ⅲ级围岩眼距选40 cm～50 cm比较合适。丰宁隧道节理裂隙较发育，爆破时裂缝方向多变不易形成完整的曲面。爆后通过观察光爆成型情况，根据围岩裂隙发育特点，总结发现周边眼间距在45 cm比较合适。

2.2.4 周边眼密集系数K

周边眼密集系数是周边眼间距(E)与光爆层厚度(W)的比值，是影响爆破效果的重要因素。通过实践发现:K=E/W=0.8～1.0时，光爆效果达到了最佳状态。周边眼参数计算式:抵抗线W=(1.0～1.25)E;不耦合系数D=1.25～2.0;根据公式取K=0.8～1,E=45 cm;则W=45 cm～55 cm。

2.2.5 装药系数和周边眼装药集中度

根据以往爆破积累的经验，掏槽眼平均装药系数取α=0.85，辅助眼平均装药系数取α=0.83，周边眼的平均装药系数取α=0.44，效果比较理想。通过现场试验和施工经验数据，用计算法进行校核，确定周边眼装药集中度q=0.9 kg/m～0.15 kg/m。

2.2.6 炮眼眼数及眼深

该隧道岩石爆破选用2号岩石硝铵炸药;台阶断面积S上=56.94 m2;S下=50.97 m2;则炮眼个数为:

其中，炸药单耗量Q=1.19 kg/m3;每孔装药密度γ=0.78 kg/m;α为装药系数。

进尺L辅助眼=周边眼=底板眼=3.0 m，掏槽眼3.2 m。

2.2.7 装药结构

周边眼采用空气间隔装药，如下:1)底部1/2普通标准药卷(35)起爆;2)小直径药卷(25)空气间隔装药。其他炮眼采用连续柱状装药，起爆顺序:掏槽眼→辅助眼→周边眼→底板眼爆破顺序，为保证起爆顺序的精确性，毫秒雷管跳段使用。周边眼装药结构示意图见图2。

2.2.8 光面爆破参数的调整

在施工中分别对周边眼间距为40 cm～55 cm、光爆层厚度及炮孔数量等进行多次现场爆破试验，得出以下爆破技术参数:

1)周边眼间距E=0.45 m;2)W=45 cm;3)密集系数K=1;4)孔深L=3.0 m;5)装药集中度q=0.11 kg/m;6)炮眼数量N:Ⅲ级围岩上台阶炮眼总数选取104个，下台阶炮眼总数选取96个。

2.3 光爆施工控制要点

1)钻孔作业。钻孔时严格按规定作业，力求钻孔方向、位置满足设计要求，准确控制周边眼外插角。掏槽眼:深度、角度设计施工，眼口间距误差和眼底误差不大于5 cm。辅助眼:眼口排距、行距误差不大于10 cm。周边眼眼口位置误差不大于5 cm，眼底误差不得大于断面轮廓线10 cm。

2)装药作业。清孔干净，装药符合设计要求，雷管使用准确。当开挖面凹凸较大时，按实际情况调整炮眼深度(相应调整装药量)，力求所有炮眼(除掏槽眼)眼底在同一平面上。所有炮眼装药后，用炮泥进行堵塞，填塞长度不小于30 cm。

3)起爆作业。起爆前仔细检查起爆网路;同一开挖断面上，起爆顺序由内向外逐层起爆;延发时间孔内控制。

4)钻爆效果检验。每次掘进爆破后，检查记录光爆效果，炮孔利用率，平均掘进长度，碴体的破碎程度，抛掷距离，围岩的损坏程度等，作为不断优化钻爆设计的依据。

5)控制超欠挖措施。采用一炮一分析，根据爆破震动速度，炮痕保存率、装药量、残眼深度及数量、抛碴距离、堆碴高度、岩碴块度等多方面的测量和数据对比分析，选择合理的钻爆参数，不断优化钻爆设计。

3 光面爆破的效果与经济效益

3.1 光爆效果

丰宁隧道目前Ⅲ级围岩段已经开挖施工完毕，进入到Ⅱ级围岩段，隧道开挖全部实行光面爆破，除开始的试验段外，现已开挖地段光爆效果良好，被列入业主的光爆观摩工点。

1)爆破后半眼眼痕率达95%以上，两茬炮重叠台阶最大尺寸10 cm，超过欠挖量仅为4%～7%左右，较非光面爆破的超欠挖量(15%～20%)低很多。

2)碴块小且均匀，利于装碴，节省装运时间。

3)减少支护投入，降低了工程成本。

4)岩面平整，应分布均匀，围岩变形量小，减少安全隐患。

3.2 经济效益

1)节省工序时间:

光爆施工钻眼及装药延长20 min，清理危石或补炮缩短30 min，初期支护缩短40 min，装碴及出碴缩短20 min，初支表面平整，便于后续的挂土工布，防水板施工。

2)节省材料:

光面爆破比非光面爆破减少超挖量11%～13%，按现行规范标准平均超挖值150 cm，即每延米少开挖约2.8 m3，减少同标号喷射混凝土回填量约2.8 m3;同时也节省了火工品和因非光面爆破所造成的围岩破碎所需钢支撑、锚杆、钢筋网等初期支护的工程量。

4 结语

1)在围岩节理裂隙较发育的Ⅲ级围岩台阶法施工中，光爆参数初选后再现场试验选定，施工中需不断依据爆破效果进行调整，不断的完善。

2)光爆技术与综合地质预报相结合，可以采用工程类比法和现场试验法相结合选择爆破参数，要不断的总结。

3)光爆技术可以降低超挖、欠挖，减轻对围岩的破坏、扰动，减少支护工作量，而且能降低成本，加快施工。

摘要：通过详细介绍丰宁隧道Ⅲ级围岩段两台阶法开挖光面爆破技术的施工实例,对隧道两台阶法光爆技术设计及工艺质量控制的要点进行了总结,并将光面爆破技术应用的施工效果、产生的经济效益作了分析,以便推广光面爆破技术的应用。

关键词：隧道,施工,光面爆破,应用

参考文献

[1]铁路工程技术标准所.铁路工程建设标准汇编——铁路隧道工程施工技术指南[M].北京:中国铁道出版社,2009:963-1090.

[2]张继春.工程控制爆破[M].成都:西南交通大学出版社,2001.

隧道光面爆破施工管理浅谈 篇4

结合光面爆破在隧道工程中的广泛应用,就如何通过施工管理,全面落实光面爆破设计,保证施工安全、加快施工进度、降低成本、提高光面爆破效果展开了论述,从而推广光面爆破技术.

作 者：李建军 王景宁 LI Jian-jun WANG Jing-ning  作者单位：中铁隧道集团一处有限公司,重庆,401121 刊 名：山西建筑 英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE 年，卷(期)： 35(13) 分类号：U455 关键词：隧道   光面爆破   施工   管理  

南岭隧道光面爆破技术 篇5

关键词：光面爆破,隧道掘进,施工工艺,应用

隧道光面爆破是支撑新奥法原理的重要技术之一,它通过正 确选择爆 破参数和 合理的施 工方法,在隧道开挖轮廓线上布置密集炮孔,采用不耦合装药或装填 低威力炸 药,在主爆孔 起爆之后 起爆,以形成平整轮廓的控制爆破技术。光面爆破的目的在于控制爆破作用范围和方向,尽量减少爆破作用对围岩的扰动,减少超欠挖,使爆破后的隧道围岩壁面平整、光滑,满足隧道设计要求。隧道光面爆破可分为全断面一次爆破和预留光爆层爆破两种情况。通常当开挖断面较大时多采用预留光爆层爆破法,而全断面光面爆破方法能够有效控制光爆孔爆破作用,减少对围岩的扰动范围,有利于保持围岩稳定和施工安全,又能减少超欠挖,提高施工质量。因此,全断面光面爆破技术在隧道、地铁等开挖过程中得到了比较广泛的应用。

研究首先阐述光面爆破技术原理及其参数设 计,随之将其应用于大坪尾隧道掘进工程中,并分析爆破效果,提出保证光面爆破效果的技术措施。

1光面爆破机理

光面爆破技术通过合理选择爆破参数、提高钻孔精度、采用合理装药结构、改变布孔形式等方法, 使爆破后的隧道形成平整、光滑的壁面,以减少超欠挖,最大限度保持围岩自身强度,从而可以提高隧道的安全稳定性。光爆爆破的原则是在隧道开挖轮廓上多打眼、少装药,并且在主爆起爆之后起爆,以保证光爆孔起爆后能够沿着其炮孔连心线贯通并形成规整、光滑的壁面,仅有光爆层尚未起爆时的炮孔布置和光爆层情况如图1所示。

光面爆破力学前提条件是降低炮孔壁上的压 力峰值,使光爆孔装药起爆后在孔壁上产生的爆轰压力低于岩石的抗压强度,而由此产生的切向拉应力要超过岩体的抗拉强度。为此,要使光爆孔形成不破坏孔壁而又能沿着预定方向形成贯通裂隙,则炸药爆炸产生的压力必须满足如下三个力学条件

式中:σ压为单个炮孔装药爆炸产生的径向应力,σ动压为岩石的动态极限抗压强度,σ拉为单个炮孔装药爆炸产生的切向拉应力,σ动拉为岩石的动态极限抗拉强度,σ合压为相邻炮孔在炮孔连心线上产生的合拉应力。

为了满足此力学条件,通常光面爆破采用不耦合装药结构,从而可以大大降低孔壁最大切向应力,同时可以通过装药量控制使在相邻炮孔连心线垂直方向上的合拉应力得到加强,使之大于岩石的动态极限抗拉强度,在沿炮孔连心线方向产生裂缝。与此同时,在爆轰气体膨胀压力作用下进一步加强而形成贯通裂缝,确保壁面规整与光滑,如图2所示。

由此可见,只要光爆孔孔距E和装药量合适, 即能满足此力学条件而在两孔之间产生平整拉断裂隙面。此外,还应选取合理的最小抵抗线W ,保证光爆孔有合适的侧向自由面,当爆炸应力波到达此自由面时将产生反射拉伸应力波,使光爆层产生裂隙并片落。因为W一般大于E,首先使相邻炮孔应力波峰值叠加,而侧向自由面的存在使光爆层在爆炸应力波与爆轰气体的共同作用下从原岩同时爆落而获得规整的隧道壁面。

因此,当光爆孔同时起爆时,由于应力 波叠加和爆生气体准静压力的共同作用,炮眼连心线上切向拉应力超过岩石动抗拉强度而首先产生贯通裂缝并片落而向自由面方向移动,也抑制了孔壁上其它方向裂缝的产生,同时可以达到围岩不受扰动的目的。

2光面爆破参数设计

影响隧道光面爆破效果的主要参数包括炮孔 间距(E)、炮孔密集系数(m)、线装药密度(q)、最小抵抗线(W )、不耦合系数(D),而它们之间又是相互联系的。所以,合理确定光爆参数,特别是选 择E和W的值,使其处在某一正确、协调的范围内,才能达到理想的光爆效果。

2.1炮眼直径

炮眼直径的确定直接关系到施工的效率和成 本,应综合考虑岩石特性、现场机械设备情况及工程具体要求进行选择。

一般情况下,主要应依据爆破的现场和钻工机具确定。如在地下小断面的巷道实施光面爆破时, 孔径取32~45mm;而在露天情况下实施光面爆破时,孔径则可取大些。

2.2炮眼间距

孔距的取值主要受到所选用炸药的性质、不耦合系数和岩石的物理力学性质的影响。根据光面爆破机理分析,光面爆破的实质是使炮眼之间产生贯通裂隙,以形成平整的岩壁断裂面,可利用理论公式近似地计算光爆孔孔距

式中:Kp为与岩石普氏系数f有关的岩石抗屈服系数,一般地Kp=0.04f;db为装药直径(cm),对于不耦合连续装药结构,db为装药直径,对于间隔装药结构,折算为等效装药直径de。Langefors给出的确定孔距的经验公式为

2.3最小抵抗线

对于光面爆破,其最小抵抗线也就是光爆层厚度。若已知单孔 装药量,则最小抵 抗线可由 下式确定

式中:Cq为装药系数(kg/m3),对于f=4~15的岩石,Cq=0.2~0.5kg/m3;L为炮孔深度(m);Q为单孔装药量(kg)。

2.4炮孔密集系数

炮孔密集系数又称为炮孔临近系数,用于描述孔距与最小抵抗线之间的关系。光面爆破中的炮孔密集系数是光面爆破参数中一个关键性参数,是指孔距E与最小抵抗线W的比值,即

在工程中,一般情况下m=0.8~1.0。当m>1时,爆破后容易出 现炮孔间 裂隙而成 偏斗爆破 ; 当m=1时,爆破后光爆孔间容易形成比较好的贯通裂缝。文献认为,m的合理取值是0.7~1.3,最佳取值在0.8~1.13之间。从工程实践出发,m的取值应根据岩 石性质、地质构造 和开挖跨 度等条件,通过现场爆破试验确定。

2.5不偶合系数

不偶合系数K是指炮孔直径与装药直径之比, 它反映了药包与孔壁间的接触情况。由于光面爆破所用药包直径小 于炮孔直 径,所以不耦 合系数K>1。研究表明,不耦合系数与孔壁上的最大切向应力呈指数关系。

2.6线装药密度

线装药密度亦即装药集中度,是指单位长度炮孔中的装药量,单位weg/m。根据光面爆破力学条件,光爆孔的装药量应该是刚好能克服岩石的抵抗阻力以形成拉伸贯通裂隙,而不造成围岩破碎或粉碎。对光面爆破有

式中:q0为线装药 密度 (kg/m);d1为药卷直 径 (m);Δ 为炸药密度(kg/m3);K′ 为不耦合系数,采用环向不耦合连续装药结构时,K′ =d2/d1;d2为炮孔直径。当采用不耦合、空气间隔装药结构时, 对于光爆孔直径为35~45mm时,一般线装药密度为0.1~0.3kg/m,其中软岩为0.07~0.12kg/m,中硬岩为0.1~0.15kg/m,硬岩为0.15~0.25kg/m。 为克服岩石对孔底的夹制作用,孔底段应加大线装药密度到2~5倍。

3光面爆破技术在隧道掘进工程中的应用

3.1工程概况

泉州市大坪尾隧道设计采用分离式双洞隧道, 左线起讫桩号分别为ZK106+650~ZK106+945, 隧道长度295m,平曲线半径为R=1 205.81m,设计采用+2.405%的单向纵坡。隧道右线起讫桩号分别为K106+625~K106+955,隧道长度330m, 位于直线上隧道纵坡采用2.362%的单向坡。该隧道为双向四车道,设计时速为80km/h,隧道行车道宽度为2m×3.75m,左侧向宽度为0.5m,右侧向宽度为0.75m,两侧检修道宽为0.75m,隧道内轮廓净高7.0 m。隧道处于构 造剥蚀中 低山地貌 单元,隧道轴线经过地段最大高程约为709 m线路, 横穿一南北走向的舌形小山脊,围岩主要有Ⅱ、Ⅲ、 Ⅳ、Ⅴ级围岩,其中Ⅳ、Ⅴ级围岩采用机械开挖为主坚硬部分辅以松动爆破的掘进方法,Ⅱ、Ⅲ 级围岩在采用全断面光面爆破、上中下台 阶分步开 挖方法。Ⅱ、Ⅲ 级围岩岩 体为紫红、紫灰夹灰 黄色花岗岩,粗粒结构,完整性较好且 坚硬,抗压强度 为120 MPa,抗拉强度 为9.3 MPa。 爆破施工 上台阶采用YT-28型凿岩机钻眼,台阶法下台阶采用 钻孔台车钻眼,孔径为48 mm,孔深为3.2 m,炸药为直径为32 mm的2#岩石硝铵 炸药,根据光面 爆破设计 结合爆破 试验对爆 破参数参 数进行修正。

3.2光面爆破参数的确定

3.2.1孔径与孔深

依据爆破中各个炮孔的作用,可将隧道爆破炮孔分为光爆孔、光爆辅助孔、主爆孔和掏槽孔。根据工程进度计划,炮孔深度为3.2m,炮孔直径d= 48mm;掏槽孔超深为0.1m。

3.2.2孔距

根据光面爆破机理,由岩石抗压强度知岩石的普氏系数f=12,所以岩石 的抗屈服 系数Kp= 0.04f=0.48。由式(4)计算得光爆孔孔距为E= 52.125cm。由式(6)计算光爆孔孔距为E=37.8~ 58.8cm。通过试爆孔距调整,实际取E=50cm。

3.2.3最小抵抗线

由式 (7)计算得最 小抵抗线 范围为0.8~ 1.56m。参考文献和式 (8),m =0.7~1.2,因此W =0.35~0.6。通过试爆确定W =1.2E=0.6m。

3.2.4单孔装药量

由式(7)计算得出的线装药密度往往偏大,根据岩体力 学性质和 试爆效果,线装药密 度取q= 0.15~0.25(kg/m)比较合理,由此确定单孔药量为0.5kg。

隧道全断面法开挖光面爆破基本参数和药量 分配情况见表1,掘进工作面上光爆孔布置如图3所示。

3.3光爆孔装药结构

隧道光面爆破中光爆孔通常采用不耦合、间隔装药结构,不耦合系数一般为1.5~2.0。受限于工地药卷直径和钻孔设备配备,该光爆孔的不耦合系数为1.5,根据线装药量计算得出的药量合计为3卷多药包。其他炮孔均 采用连续 装药结构。为了保证光面爆破效果,光爆孔采用导爆索齐发爆破网路。光爆孔装药结构如图4所示。

光面爆破网路采用由内向外的多段微差爆破 网路,光爆孔采用导爆索起爆网路,全断面光面爆破网路起爆顺序为:掏槽孔—辅助孔—底板孔—崩落孔—光爆孔。

3.4光面爆破施工工艺

隧道掘进光面爆破施工工艺环节主要有工作面上放样布孔、钻孔、炮孔检验与清洗、炮孔装药、 连接起爆网路、起爆、检查爆破效果。具体光面爆破施工工艺过程如图5所示。

光面爆破的另一关键问题是掏槽孔与光爆孔的钻孔准 确性。 为了确保 光面爆破 效果,施工要求是:

1)掏槽孔方向应尽量垂直于层理,其深度比其他眼加深10cm;

2)光爆孔严格按设计开挖轮廓线布置,开眼位置在设计断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm; 光爆孔外斜率控制在5cm/m内,孔底超出开挖断面轮廓线控制在10cm内,爆落孔至光爆孔的的抵抗线误差控制在5cm内,对于软岩,光爆孔孔底应落在设计轮廓线上。钻孔结束,应依据光面爆破设计图纸逐一检查成孔并做好记录,对于不符合要求的炮孔应调整或补孔。此外,辅助孔尽量均匀分布到工作面上。

4结束语

光面爆破技术应用于大坪尾隧道开挖工程中 能够保证开挖轮廓平整,缩短了隧道支护工期,孔痕率达到85%,有效解决了隧道掘进中的超欠挖难题。实践证明,光面爆破技术的成功应用是确保隧道开挖安全施工与施工质量的基本保证,节省了成本,加快了工期。在光面爆破施工中应严格按照爆破设计施工,做到精细爆破施工,根据开挖岩体实际情况,探索提高 光面爆破 质量的技 术措施。 因此,提议采取如下施工技术措施:

1)强化爆破作业人员的岗前培训,使之熟练掌握光面爆破技术要领和施工方法,确保施工质量;

2)优先选用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好及爆炸威力大的2号岩石硝铵炸药;

3)光爆孔应采用不耦合装药结构和间隔装药, 所用药卷直径注意不应小于该炸药的临界直径,以保证稳定传爆;

4)光爆孔应尽量采用齐发爆破;

南岭隧道光面爆破技术 篇6

关键词：灰岩白云岩地质,隧道,光面爆破,施工技术

1 工程概况

团寨隧道位于贵州省都匀市西郊, 全长2013.93 m, 最大埋深约300 m。设计为客专双线隧道, 设计时速250 km/h。隧道开挖断面约140 m2, 净宽约12.8 m, 净高约8.7 m。全隧穿越的围岩以较完整的灰岩、白云岩为主, 其中有III级围岩1039 m。下面就灰岩白云岩地质隧道的光面爆破施工技术做如下总结。

2 超欠挖影响

严重的超欠挖会浪费资源、增加成本、加大施工难度, 主要表现在以下几点。

(1) 增加弃渣量, 浪费机械和增加耗时。

(2) 超挖部分回填, 增加混凝土用量和加大工程量。

(3) 欠挖直接影响衬砌结构厚度, 处理费工、费时、耗材。

(4) 超欠挖形成的褶皱面, 既影响外观质量, 又不利混凝土喷射、防水板铺挂, 致使工序难以正常衔接, 不利于施工组织。

(5) 局部严重的超欠挖会产生应力集中, 影响围岩的稳定能力, 岩体易崩落、掉块, 给施工造成安全隐患。

要尽量减小由于超欠挖带来的不利影响, 必须针对不同的围岩地质, 选取适宜的爆破参数。

3 光面爆破参数选择

团寨隧道设计要求III级围岩采用上下台阶法施工, III级围岩段隧道主要以较完整的灰岩白云岩地质为主。在实际施工中, 上台阶高度为7.63 m。

光面爆破的主要参数有:不耦合系数 (k) 、最小抵抗线 (W) 、周边眼间距 (E) 、周边眼密集系数 (μ) 、和装药集中度 (γ) 。

3.1 不耦合系数 (k)

不耦合系数是指炮孔直径d和药卷直径d1之比。一般取值范围为1.0~2.0, 在孔距较小情况下一般取大值。在岩石抗压强度较大时, 一般取小值。见下式:

式中:k为不耦合系数;

d为炮眼直径 (cm) ;

d1为装药直径 (cm) ;

a为爆生气体分子余容系数, a=0.395;

ρ为爆生气体初始压力, ρ=6997 Pa;

[δ]为岩石三轴抗压强度, 对于中硬的灰岩白云岩取720 MPa;

r为绝热指数, 取1.205。

将上述各数据代入方程式中可计算出:

在实际使用过程中, 我们采用直径Φ42 mm的炮孔, Φ25 mm的乳化炸药, 即周边眼的不耦合系数k=1.68, 与上式计算结果较吻合。

3.2 最小抵抗线 (W)

最小抵抗线即光面层厚度, 光爆效果的好坏, 除受周边眼间距的周边装药结构参数的影响外, 更主要受到最小抵抗线的影响, 光面层厚度不仅影响周边眼裂纹的形成, 而且还影响着光面层的破碎和开挖后隧道围岩的稳定, 因此确定合理的光面层厚度对提高光面爆破效果有积极的作用。

光面层厚度W可用以下公式来确定:

式中:Q为光面炮眼的装药量;

a为炮眼间距;

L为炮眼深度;

Cq为爆破系数, 相当于单位耗药量, Cq取值在0.2~0.5 kg/m3。

3.3 周边眼间距 (E)

周边眼原则上应布置于设计轮廓线上, 施工中因受凿岩机机型的限制, 同时为方便施工, 需向外偏斜3°~5°, 使眼底落在轮廓线外10 cm处。

确定周边眼间距E值, 根据试验, 光爆周边孔间距一般为E= (8~18) d (d为炮眼直径) 。团寨隧道炮眼直径d=42 mm, 根据软岩和层理节理发育的岩层眼间距应小而最小抵抗线应大、坚硬稳定的岩层眼间距应大而最小抵抗线应小的原则, 验算确定E的取值范围为10~13 d, 再经现场爆破试验最终确定周边眼间距E取值为50 cm时, 能有效控制爆破轮廓, 减少超欠挖。

3.4 周边眼密集系数 (μ)

周边眼密集系数是指孔距E与最小抵抗线W之比值, 即μ=E/W。μ值的大小, 对光面爆破效果影响最大, 下面从三种不同情况进行说明。

(1) 当μ=E/W≈2时, 孔间距值E偏大, 而W值偏小, 爆破后形成两个单独的爆破漏斗。

(2) 当μ=E/W≈1时, 如果两炮眼同时起爆, 压缩波到达自由面前, 即可完成孔间裂隙的贯通, 形成光面。如不同时起爆, 另一炮眼起临空面作用, 也可达到光面爆破效果。

(3) 当μ=E/W≈0.5时, 不管是否同时起爆, 压缩波到达自由面时, 首先到达相邻炮孔, 不仅产生裂缝, 并使该孔岩石深度破坏, 对岩体扰动大, 也极易造成超挖, 达不到光面爆破的效果。

实践表明, 当μ=0.7~1.0时, 爆破后的光面效果较好, 硬岩中取大值, 软岩中取小值。在团寨隧道施工的III级围岩开挖时, μ取1.0时光爆效果最好。

3.5 装药集中度 (γ)

装药集中度是指单位长度炮眼中装药量的多少 (g/m) 。为了控制裂隙的发育, 保持新壁面的完整稳固, 在保证沿炮眼连心线破裂的前提下, 尽可能少装药。软岩中一般可用70~120 g/m, 中硬岩中为120~300 g/m, 硬岩中为300~350 g/m。

4 炮眼数量及装药量参数设计

4.1 炮眼数量

炮眼数量可以根据下式求得:

式中:N为炮眼数量, 不包括未装药的空眼;

q为单位炸药消耗量, 一般取q=1.2~2.4 k g/m3;

S为开挖段面积, 上台阶高7.6 4 m, 开挖面积为85.3 m2;

η为装药系数, 即装药长度与炮眼长度比值, 取0.75;

ν为每米药卷的炸药质量, kg/m, 乳化炸药取0.95。

实际施工时为142个, 其中掏槽眼36个, 周边眼46个, 底板眼11个, 辅助眼49个。

4.2 每循环装药量

每循环装药量Q值可通过下式计算:Q=q V

式中:

q为单位炸药消耗量, 取q=1.2 kg/m3;

V为1个开挖循环进尺爆落岩石总体积, m3, 有效进尺取95%, III级围岩开挖进尺不超过2.5 m。

5 掏槽眼形式

由于开挖面积较大, 施工中采用楔形掏槽。炮眼与开挖面间的夹角α、上下两对炮眼的间距a、同一平面上一对掏槽眼眼底间距b, 是影响掏槽效果的重要因素, 施工中夹角α取75°, a值取50 cm, b值取65 cm。

结合上述方法, 亦可计算出下台阶爆破参数。总结III级围岩每一循环爆破参数见 (表1) 。

6 起爆网络设计

爆破振动与同段起爆的炸药量密切相关, 采用非电毫秒雷管微差起爆技术, 不但控制单段雷管的起爆药量, 又能有效地控制每段雷管间的起爆时间, 使爆破振动波不叠加。这样既能保证岩石破碎达到理想爆破效果, 又能消除爆破振动的有害效应。隧道采用孔内同段、孔外微差的起爆网络, 在掏槽眼、辅助眼、底板眼及周边眼中, 起爆药量较大段别雷管间隔时差不小于20 ms, 起爆雷管采用国产系列非电毫秒雷管, 这样可以使爆破振动速度降低30%。使用非电毫秒延时雷管段别1、3、5、7、9、11、13、15, 起爆顺序为:掏槽眼—辅助眼—周边眼—底板眼。

7 起爆效果

(1) 开挖轮廓圆顺、平整、规则成型。平均线性超挖<15 cm, 最大线性超挖<25 cm, 局部欠挖<5 cm;

(2) 炮眼利用率>95%, 残痕保存率>80%, 爆破后围岩稳定, 基本无剥落、掉块现象。

(3) 石碴平均块径<35 cm, 堆碴集中, 抛距<20 m。

8 主要施工机械设备及人员配置

(1) Y T-28气腿式凿岩机15台, 人员16人。

(2) 电动空压机20 m3的4台。

(3) 开挖台架一个。

(4) 火工品:乳化炸药、毫秒雷管。

(5) ZL50装载机2台。

(6) 15T自卸汽车4辆。

(7) 卡特220型挖掘机。

9 施工注意事项

(1) 测量人员严格按钻爆设计图进行测量放样, 准确定出炮眼 (尤其是周边眼) 的位置。

(2) 辅助眼及周边眼孔底要尽可能保持在同一平面上, 以获得爆破后较平整的掌子面, 方便下一循环施工。

(3) 为了减少振动、飞石及噪声, 保证洞内初期支护及作业安全, 炮孔加强堵塞, 避免飞石溢出, 降低噪声, 减弱振动, 并让机械、人员撤出安全距离。

(4) 根据岩体的不同地质条件, 合理利用结构面。一些断层、节理、裂隙可以起到控制缝隙扩展方向的作用, 爆破时可加以利用。

南岭隧道光面爆破技术 篇7

从青岛地铁施工的实际情况来看, 受地质条件限制, 区间隧道基本上采用钻爆法施工, 在围岩地质条件较好、周边环境允许时可采用光面爆破施工。

1工程概况

青岛市红岛-胶南城际 (井冈山路-大珠山段) 轨道交通工程 (R3) 线位于黄岛区, 黄海东路站~东方影都站区间由黄海东路站出发, 沿泰山东路向西敷设, 北侧绕避柏果树河桥后, 到达东方影都站。区间隧道正线长1832.3m, 全部采用矿山法施工, 为并行单洞单线隧道, 两线路线间距为13.5m~14m, 隧道埋深约12.6m~16.6m。区间隧道部分围岩级别为Ⅲ~Ⅳ级, 主要为微风化粗粒花岗岩, 整体性较好, 地下水主要为基岩裂隙水。

2钻爆设计

根据工程设计要求, 结合场地及机械配备情况, 采用超短台阶法开挖, 上台阶超前下台阶约5m。上台阶采用光面爆破技术, 以解决超欠挖问题, 加快施工进度。

循环进尺及炮孔深度的选取应根据围岩的稳定性及凿岩机的钻凿能力选取, 同时考虑地表建 (构) 筑物所允许的最大爆破振速[3,4]。设计取循环进尺1.5m, 炮孔深度控制在1.6m~1.7m。采用复式楔形掏槽, 一级掏槽间距1.4m, 炮孔长0.8m;二级掏槽间距2.2m, 炮孔长1.8m。辅助眼炮孔深1.6m, 间排距0.4m~0.5m。掏槽眼与辅助眼采用毫秒导爆管雷管爆破网路。为减小爆破对围岩的损伤和对地表建筑物的扰动, 网路采用第一系列20段毫秒导爆管雷管进行设计, 最大限度地降低单段起爆药量。

周边眼沿隧道轮廓线布置, 孔底位于同一平面上。炮孔布置根据理论公式和前期施工经验确定, 炮孔间距0.45m, 炮孔深1.6m。周边眼采用不耦合、间隔装药结构, 并对炮孔进行堵塞。

上台阶的炮孔布置如图1, 图中阿拉伯数字表示雷管段别, 周边眼用导爆索连接, 上台阶的爆破参数如表1。

经济技术指标:开挖面积:20.10m2;循环进尺1.5m;炮孔个数92个;比钻孔数:4.59个/m2;炸药量:37.1kg;炸药单耗:1.23kg/m3。

在施工过程中, 严格按照设计方案精心施工, 并根据围岩变化适当调整爆破参数, 取得了较好的效果。隧道拱部半孔痕迹率在92%以上, 边墙半孔痕迹率在87%以上;爆破振速控制在允许范围以内。

3结论

在地铁隧道爆破施工中要理论结合实际, 根据围岩条件调整最优爆破参数。同时要加强现场管理, 提高钻孔、装药、连线、堵塞的施工质量。通过青岛地铁黄东区间隧道光面爆破的成功实施, 得出光面爆破需采取以下技术措施:

(1) 根据隧道围岩特点, 选定合理的周边眼间距和光爆层厚度, 使炮孔密集系数K=0.8左右, 并提高钻孔质量。

(2) 周边眼宜采用不耦合装药、空气间隔炸药, 用导爆索同时起爆, 且对炮孔进行堵塞。

(3) 根据工作面大小及钻凿设备的配置情况, 选择合理的掏槽方式。

摘要：本文结合光面爆破现有理论和现场施工经验, 从光面爆破在实际工程中的应用出发, 以青岛轨道交通 (R3线) 黄东区间隧道为例, 研究了在城市浅埋地铁隧道爆破开挖中应用光面爆破技术, 为青岛地铁类似工程的高效施工提供借鉴。

关键词：浅埋隧道,光面爆破,施工

参考文献

[1]王梦恕, 等.中国隧道及地下工程修建技术[M].北京:人民交通出版社, 2010.

[2]陈明辉, 翁敦理.光面爆破技术在城市地铁隧道施工中的应用[J].现代隧道技术, 2012, 02:132-136.

[3]王海亮.工程爆破[M].北京:中国铁道出版社, 2008.

南岭隧道光面爆破技术 篇8

由陕西华营工程建设监理有限公司监理的改建铁路甘钟线洛阳村隧道工程位于陕西省富县洛阳村段家庄东北侧, 该隧道进口东侧约300 m为既有包西铁路段家庄隧道进口, 出口亦与段家庄隧道相距78 m, 全长946 m。进口里程DK584+959, 出口里程DK585+905, 隧道按列车最大行车速度120 km/h, 单线隧道设计、预留电气化条件, 最大埋深120 m。

1.1 地形地貌

隧道位于黄土高原的梁峁区, 洞身多被风积黄土覆盖, 坡体多为阶梯状农田, 植被茂密。海拔标高890 m~1 020 m, 相对高差130 m。

1.2 岩性及地质构造

洞身出露地层主要为第四系上更新统粘质黄土 (Q3eol) 、中更新统 (Q2eol) 、三叠系页岩夹砂岩;第四系上更系统粘质黄土为湿陷性黄土, 场地湿陷类型为非自重, 地基湿陷等级为Ⅱ (中等) , 厚度8 m~10 m;该工程范围内无明显的不良地质作用。

其中DK585+276~DK585+600段长度324 m, 系弱风化页岩夹砂岩、节理不发育、岩体较完整、洞身埋藏较深;设计给定为Ⅲ级围岩段。此段占全隧总长34.2%, 均采用全断面光爆开挖。

2 光爆作业前准备工作

钻眼爆破是隧道施工的主要作业之一。衡量钻眼爆破工作效果好坏的标准除施工速度外, 还反映在质量、安全及经济效果上。钻眼爆破时, 应使开挖出的坑道形状、尺寸整齐并符合要求, 炸下的石渣块度合适, 便于装车, 爆破单位体积岩石所消耗的工时、机具设备的费用及爆破材料的数量为最小。

2.1 机具设备选取与制作

钻眼作业在爆破循环时间中占有很大比例;提高钻眼速度, 缩短钻眼时间, 对加快隧道掘进速度有很重要的意义。

1) 凿岩机械。

洛阳村隧道采用的是YYT228型风动气腿凿岩机;是以压缩空气为动力, 通过凿岩机内的活塞做往复运动, 冲击钎杆使钎头击碎碎石, 每冲击一次后, 通过回转机构件使钎杆自动旋转, 在连续冲击和转动下, 凿成炮眼。它具有结构简单, 制造容易, 操作方便, 使用安全, 不怕超负荷和反复启动, 在多水多尘等恶劣环境中仍能正常使用等优点。

2) 钎头和钎杆。

钎头或叫钻头, 担负直接破碎岩石的作用, 它是否适宜破碎岩石, 对钻进速度有决定性影响。洛阳村隧道使用十字形硬质合金钎头, 由钨钴合金镶焊而成。

洛阳村隧道使用的是整体式钎杆 (六角空心钢) , 钎杆及钎尾用特种低合金钢整体锻造, 并在头上镶焊一字形碳化钨合金片, 经过多道工序加工处理而成, 使用寿命通长在200 m以上。

3) 门架式开挖台车。

洛阳村隧道使用的凿岩台车是由3个平台组成门架式开挖台车。采用工字钢、钢管、钢筋焊接加工而成;台车的施钻尺寸按照铁路单线隧道开挖断面的几何尺寸设计, 可以11台风钻13个人 (2个人在台车上流动扶钻) 同时作业;台车腹下可以通过装岩机械及运输车辆, 以解决单线隧道的宽度所能提供给凿岩台车与装运机具的会让空间。放炮前直接用装载机拖住台车横梁拉离掌子面100 m;机械排险后, 直接用装载机拖住台车横梁拉倒掌子面。

2.2 炸药及起爆方法的选择

1) 炸药选取。

根据设计阶段勘探以及开挖揭示, 洛阳村隧道系无沼气、瓦斯和无矿尘爆炸危险的铁路隧道工程, 局部地段有围岩裂隙水, 所以我们选取了2号岩石乳化炸药 (白色形状似乳脂、密度为1.00 g/cm3~1.30 g/cm3) ;规格型号为:32 mm×200 g。

2) 爆破网路、起爆电源、起爆方法、顺序。

a.隧道电爆网路联接采取串联网路形式;b.起爆电源采用GF系列高能发爆器 (见图1) ;c.洛阳村隧道采用导爆管雷管起爆法;d.掏槽眼 (装1段或3段毫秒雷管) →掏槽眼的辅助眼 (装5段或7段毫秒雷管) →周边眼的辅助眼 (装5段或7段) →周边眼 (装11段或13段毫秒雷管) →底板眼 (装11段或13段毫秒雷管) →角眼 (15段) 按先内后外顺序逐排起爆。

3 全断面光面爆破钻爆设计

通过对洛阳村隧道DK585+276~DK585+600段324 mⅢ级围岩采用光面爆破技术, 我们预期想达到开挖轮廓线规则, 岩面平整, 减少超挖和喷射混凝土的超方, 节省二衬混凝土使用量;降低施工成本, 加快进度;同时也增加了施工安全度。

3.1 光爆参数

周边眼的间距 (E) ;光爆层的厚度;周边眼的密集系数;装药集中度;循环进尺 (L) 等光爆参数选取的是否合适决定着光面爆破的效果。通过对先期爆破效果的观察和钻工钻孔质量、孔网参数以及与炮工交流, 从钻孔质量、孔网参数入手, 反复通过实体试验调整得出。

1) 周边眼间距 (E) 。

周边炮眼间距 (E) 根据以往经验考虑到洛阳村隧道系单线铁路隧道其跨度较小, 岩石节理裂隙发育E值取小值;边墙部位眼距按500 mm布设;拱部眼距按350 mm~400 mm布设;底板眼距按650 mm~1 200 mm布设。

2) 光爆层厚度。

光爆层厚度就是周边眼的最小抵抗线 (W) 。它是直接影响光面爆破效果和石渣块度的一个重要因素。光爆层厚度一般取500 mm~800 mm;应根据岩石性质和地质构造加以调整, 岩石坚硬整体性好取小值, 岩石破碎取较大值。

3) 装药密度 (q) 。

周边眼的装药量也就是周边眼线装药密度。按规范参照以往爆破作业参数全断面一次起爆, q取值一般在0.30 kg/m~0.35 kg/m。

4) 循环进尺 (L) 。

L=0.5B=0.5×6.0=3.0 m (B为隧道断面宽度, B=6.0 m) 。

5) 炮眼直径、不耦合系数、孔深。

炮眼直径对施工进度、炮眼数量、单位耗药量和洞壁平整度有直接关系。

因使用42 mm钻头, 炮眼直径为42 mm;药卷直径32 mm;不耦合系数Kd≥1.31;不耦合系数符合要求。

在每循环施钻中应视掌子面的凹凸情况, 调整各炮眼钻孔长度, 除掏槽眼、底板眼、角眼外其余炮眼眼底处于同一深度。

掏槽眼、底板眼、角眼深度取3.5 m;其余各眼炮孔深度取3.0 m~3.1 m。Ⅲ级围岩全断面光面爆破炮眼药量分配表见表1。

6) 炮眼数量 (N) 。

其中, q为单位炸药消耗量, 取0.79 kg/m3;s为开挖断面面积, s=42.09 m2;a为炮眼装填系数, 取0.40;r为每1 m药卷的炸药质量 (2号岩石乳化炸药) , 取0.78。

由此可得N=107个。

将此理论计算值作为参考, 根据在掌子面实际布置下来后眼距问题, 以辅助眼适当加密, 实际炮眼总数一般在107个~126个。

3.2 炮眼的布置方法

为了获得良好的爆破效果和提高钻眼的效率按下列原则和方法布置:1) 先布置掏槽眼, 其次是周边眼, 最后是辅助眼。2) 掏槽眼布置在掌子面中央偏下部位, 为了充分发挥掏槽眼创造临空面的作用, 比其他炮眼深50 cm;掏槽范围一般按1.4 m×1.4 m。3) 周边眼应严格沿着设计开挖轮廓线布置;在断面拐角处必须布置炮眼。点位布放时必须计算上35的外插斜率。掌子面边墙处的周边眼和拱部周边眼的底部在中硬岩石中应到达掌子面边界, 以防欠挖。4) 如在掌子面布设下来后, 眼距过大时, 应适当布置辅助眼。5) 在掌子面加密辅助眼的方法是:在按要求布置掏槽眼与周边眼后, 靠近已形成的掏槽范围, 用W&apos;≤掏槽宽度/2, 予以扩大, 其他部分的层距则等于最小抵抗线W, 间距a=1.0W~1.25W;并在整个断面上均匀排列 (采用CAD作图方法) 。

最小抵抗线W与炸药威力和岩石情况有关, 采用岩石2号乳化炸药时, W值取0.6 m, 洛阳村 (单线铁路隧道) 隧道全断面炮眼布置图如图2所示。

3.3 取得的爆破效果

1) 炮眼深度在3.0 m左右时, 每循环进尺达到2.7 m~2.8 m。进尺效果较为理想。2) 开挖断面拱部轮廓圆顺, 边墙规则无较大凹凸。超挖现象得到明显控制, 局部超挖深度最大不超过20 cm;局部欠挖在5 cm左右。3) 炮眼半孔率在80%以上;爆破后围岩稳定, 基本无剥落现象。4) 炮眼利用率达93%;两炮衔接台阶最大尺寸没有超过15 cm。5) 洞渣块度最大块45 cm左右;渣堆集中, 抛距在20 m以内。

4 光爆作业各工序时间卡控

洛阳村隧道在多次光爆后, 根据爆破效果调整参数趋于稳定后, 我们在确定的条件下, 为了提高炮眼利用率、压缩炮眼循环作业时间、在一定时期内多循环、加快作业进度, 对时间进行了卡控, 测算结果如表2所示。

5 结语

1) 根据隧道工程地址、水文、围岩情况、选取适合的炸药品种、采用合适的装药结构严格控制起爆顺序是保证光爆效果的重要因素。

2) 选取质量、精度高的毫秒级雷管来控制时差亦是保证光爆效果的重要因素;目前许多施工单位为了直观的降低爆破器材成本, 对雷管质量、使用没有引起重视, 这样往往是得不偿失。

3) 准确画出开挖轮廓线对开挖断面超欠挖控制有直接影响;提高测量画线布眼精度是保证光爆质量的重要措施。

4) 根据每循环开挖后围岩揭示情况, 及时的调整光爆参数, 可获得比较理想的爆破效果。这是许多施工单位的薄弱环节, 没能引起重视, 也是超欠挖产生的重要因素。

5) 周边眼眼距布控与及时调整以及其装药量控制是光面爆破作业效果好坏的关键环节。

摘要：以洛阳村隧道Ⅲ级围岩段光面爆破工程为例, 阐述了在中硬岩条件下隧道光面爆破材料选择及爆破参数的选取方法, 重点介绍了全断面光面爆破及其钻爆设计流程, 对实施程序进行了论述, 并对爆破技术要求以及注意事项作了总结, 以确保施工安全。

关键词：铁路隧道,光面爆破,钻爆设计,作业循环,效果,总结

参考文献

[1]TB 10417-2003, 铁路隧道工程施工质量验收标准[S].

[2]TZ 231-2007, 铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南[S].

南岭隧道光面爆破技术 篇9

关键词：光面爆破技术,公路隧道施工,参数

0 引言

光面爆破技术在公路施工项目中运用十分广泛, 这种方法是通过强烈的爆破, 使公路或隧道的表面不会变的凹凸不齐, 会更加平滑, 边缘的线条也更符合设计要求, 变得更加整齐。光面爆破技术所具有的优越性就在于它可以使周围四处的炸药爆破力稳定在一定范围内, 不会过强或过弱。

1 如何发挥光面爆破技术的作用

研究表明, 就现在科技快速发展的今天来说, 仍然无法对光面爆破技术的破岩原理做出正确的解释。即使有关这项技术的解释不够完整, 但专家已经在定性分析上达成了共识, 即: (1) 岩体会在炸药爆炸时产生两类效果; (2) 随着爆炸气体大量迸发并不断膨胀进行做功, 产生力的作用, 从而造成其他作用。

光面爆破技术的作用原理十分具有价值:一起引爆周边眼时, 所有炮眼都会产生一股强烈的冲击波, 随即向四面八方散播。当左右两个炮眼在冲击过程中相遇, 随之产生的应力波会在相互重叠过程时引发巨大的拉力。如果想测得拉力的最大值, 就选取两个炮眼最中间连线上的中点。当切向拉力大于岩体抗拉力的最大限度时岩体就会破裂, 随即可以发现有裂痕产生在相连炮眼的中心连线上, 并且裂缝会随着气体膨胀不断扩大, 直至整个平面爆裂。

图1为光面爆破的图示方法。

2 光面爆破技术的要点

(1) 要先正确测量围岩的所有相关数据, 再准确测量周边眼的间隔距离还有最小抵抗线数值, 加强钻眼质量监督; (2) 边孔的直径不能小于50mm; (3) 必须准确的把握好周边眼的炸药量, 要进行严格监控, 并在周边眼平均分布炸药; (4) 周边眼爆炸时的猛度较低同时爆炸速度较慢, 所以使用药卷时要注意其直径不能过大。为了使装药的结构更加合理, 需要用传爆线和空气间隔的创新方式进行装药; (5) 进行引爆时, 必须遵循毫秒微差的原则, 一定要掌控好时间。

3 光面爆破参数

光面爆破参数对爆破过程起着重要作用:

(1) W表示抵抗线的最小限度:它对爆破效果的好坏起着重要作用, 并决定爆碴块度, W的范围控制在13d-22d之间, 并要保证E≤W。

(2) E表示相邻周边眼的距离:它可以保证在进行爆破后, 整个别挖的轮廓平面保持平整。E的数值一般控制在12d-15d范围内, d表示炮眼的直径, 直径控制在35-45mm。

(3) D表示不耦合系数, 其运算公式为:

(4) K表示周边眼的密集程度:获取K的公式为:

(5) q表示装药是否集中。

(6) a表示相邻两个炮孔的距离 (单位:m)

光面爆破的其他参数控制标准如表2所示。

4 爆破方案选取

(1) 要十分注意爆破断面的形状和尺寸, 必须严格按照设计的规定; (2) 碎石块的体积要大小适宜, 方便装岩运输即可; (3) 炸药用量需少, 不可钻孔过多, 要加快开挖隧道的速度; (4) 要尽量保持隧道壁面在爆破后依旧平整; (5) 要尽量保持围岩的原样, 并注意控制其开挖量。

5 光面爆破技术施工过程

5.1 放样布眼

在钻孔之前, 必须用经纬仪等仪器测量出开挖隧道的断面上最中间线的准确位置并测出拱桥拱脚和轨道顶端距地面的高度, 再稍微的勾勒出轮廓线, 并依照炮眼分布图示得出准确尺寸, 并用红漆画出所有炮眼的准确位置, 注意其误差要小于5cm。最后开始施工时, 其每个桩点都要对应施工草图中水平控制桩的位置。

5.2 开钻

施工过程中一般会选用专门的钻孔台车, 钻孔时要平行于隧道的轴线。并依照炮眼位置草图, 确定炮眼的实际位置后再进行钻孔。掏槽眼和周边眼的开钻精度必须为最高值, 其误差要保持在3cm-5cm之间。

图3即在隧道施工过程中周边眼、掏槽眼的相对位置。

(其中a代表掏槽孔位置, b代表辅助孔位置, c代表周边孔位置)

表3为各眼的数量设计。

5.3 钻眼

进行钻眼前, 技术人员要在十分了解炮眼分布图的基础上, 认真确定钻眼的位置, 保证在实际操作中钻眼位置和图示位置相统一。施工时, 钻工要使用凿岩方面的工具进行钻眼。周边眼的深度是依照实际外插角度数作改变, 并不是一个确定值。

5.4 清孔

在准备装药前, 先借助用钢筋弯制成的炮钩和直径较小的高压风管将炮眼里面的石屑清除干净。

5.5 装药

装药时, 并不能随意操作, 必须要遵循从上向下的装药原则, 并且装药量需受到严格控制, 不能过多也不能过少。完成装药后, 用炮泥将炮眼完全堵塞住, 且堵塞深度不能小于20cm。

表4为各种装药方案。

图4为如何正确进行装药的结构图示。

5.6 起爆网络的设计

准备连接起爆网络前一定要认真检查各个环节, 导爆管不能相互绞住, 注意是否有管子被拉细的现象。所有导爆管要连接相同的次数, 避免某个导爆管连接次数过多或过少。要记住在引爆前务必用黑色胶布将导爆管导口处10cm上的部分包裹严实。

一般情况下, 引爆的顺序是:掏槽眼, 再是扩槽眼, 再是掘进眼, 再是二台眼, 再是内圈眼, 再是底板眼, 最后进行周边眼光面爆破。

图5为总体光面爆破设计流程图。

6 光面爆破技术相较于传统爆破技术的优势

6.1 安全性能高进行光面爆破后, 隧道或者公路的壁面仍然能够保持平整, 爆破后的裂痕较小, 不会凹凸不平, 利于施工。

6.2 能更好的控制挖量采用光面爆破技术, 就可以使超挖量小于60%超挖量一被减少, 就会大大降低施工中的成本费用并减少施工时间, 提高施工效率。

7 结束语

光面爆破技术更适合于开挖较小的断面。不仅推动施工进度, 又降低成本耗费, 因其收益高、耗费低的特点, 这项技术愈发受到认可。在未来, 在这个更注重双效发展的时代里, 对于公路或隧道等施工来说, 光面爆破技术会具有更深远的意义。

参考文献

[1]JTG F60-2010.公路隧道施工技术规范[S].

[2]王毅才.隧道工程[M].北京:人民交通出版社, 2006.