灰?guī)r白云巖地質(zhì)隧道光面爆破施工技術(shù)總結(jié)

灰?guī)r白云巖地質(zhì)隧道光面爆破施工技術(shù)總結(jié)

摘要：光面爆破是通過有效控制爆破的作用力范圍和方向，使爆破后的巖面圓順平整，防止巖面開裂，保持圍巖自穩(wěn)性，確保施工安全，同時(shí)又能減少超、欠挖和支護(hù)工程量，節(jié)省施工成本，提高工程質(zhì)量和進(jìn)度，以達(dá)到控制巖體開挖輪廓的施工方法。光面爆破技術(shù)在硬巖、較硬巖中應(yīng)用較為廣泛。

關(guān)鍵詞：灰?guī)r白云巖地質(zhì)隧道光面爆破施工技術(shù)

中圖分類號：u455.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號：1672-3791（201*）01（b）-0068-021工程概況

團(tuán)寨隧道位于貴州省都勻市西郊，全長201*.93m，最大埋深約300m。設(shè)計(jì)為客專雙線隧道，設(shè)計(jì)時(shí)速250km/h。隧道開挖斷面約140m2，凈寬約12.8m，凈高約8.7m。全隧穿越的圍巖以較完整的灰?guī)r、白云巖為主，其中有iii級圍巖1039m。下面就灰?guī)r白云巖地質(zhì)隧道的光面爆破施工技術(shù)做如下總結(jié)。2超欠挖影響

嚴(yán)重的超欠挖會浪費(fèi)資源、增加成本、加大施工難度，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

（1）增加棄渣量，浪費(fèi)機(jī)械和增加耗時(shí)。

（2）超挖部分回填，增加混凝土用量和加大工程量。（3）欠挖直接影響襯砌結(jié)構(gòu)厚度，處理費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、耗材。

（4）超欠挖形成的褶皺面，既影響外觀質(zhì)量，又不利混凝土噴射、防水板鋪掛，致使工序難以正常銜接，不利于施工組織。（5）局部嚴(yán)重的超欠挖會產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響圍巖的穩(wěn)定能力，巖體易崩落、掉塊，給施工造成安全隱患。

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(zhì)，選取適宜的爆破參數(shù)。3光面爆破參數(shù)選擇

團(tuán)寨隧道設(shè)計(jì)要求iii級圍巖采用上下臺階法施工，iii級圍巖段隧道主要以較完整的灰?guī)r白云巖地質(zhì)為主。在實(shí)際施工中，上臺階高度為7.63m。

光面爆破的主要參數(shù)有：不耦合系數(shù)（k）、最小抵抗線（w）、周邊眼間距（e）、周邊眼密集系數(shù)（μ）、和裝藥集中度（γ）。3.1不耦合系數(shù)（k）3.2最小抵抗線（w）

最小抵抗線即光面層厚度，光爆效果的好壞，除受周邊眼間距的周邊裝藥結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響外，更主要受到最小抵抗線的影響，光面層厚度不僅影響周邊眼裂紋的形成，而且還影響著光面層的破碎和開挖后隧道圍巖的穩(wěn)定，因此確定合理的光面層厚度對提高光面爆破效果有積極的作用。3.3周邊眼間距（e）

周邊眼原則上應(yīng)布置于設(shè)計(jì)輪廓線上，施工中因受鑿巖機(jī)機(jī)型的

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山尖石隧道光面爆破施工技術(shù)

【摘要】工程爆破生產(chǎn)實(shí)踐中的一個(gè)顯著特點(diǎn)是理論與經(jīng)驗(yàn)并重，通過對山尖石隧道光面爆

破施工設(shè)計(jì)理論分析，實(shí)踐應(yīng)用，以及光面爆破效果評價(jià)對比，進(jìn)一步完善光面爆破施工設(shè)計(jì)，對隧道施工有很好的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】隧道光面爆破施工設(shè)計(jì)1、工程概況

山尖石隧道是西部開發(fā)省際公路通道重慶至長沙公路酉陽至大涵段F4合同段一座上、下

行分離的四車道高速公路長隧道，線間距35m，右線總長1510m，隧道進(jìn)口處于R-2700m的右偏曲線上，出口段處于R-1290m的左偏曲線上，隧道中部位于直線上，縱坡2.21%；左線總長1495m，隧道進(jìn)口處于R-2700m的右偏曲線上，出口段處于R-1500m的左偏曲線上，隧道中部位于直線上，縱坡2.20%；隧道最大埋深248m，隧道進(jìn)出口均采用削竹式。建成后將成為重慶至長沙省際高速公路的標(biāo)志性建筑之一，對于周邊環(huán)境的環(huán)保、水保都有十分重要的意義。

2、工程地質(zhì)及隧道圍巖設(shè)計(jì)勘探

山尖石隧道位于我國西部，地處山嶺重丘，山高、谷深，進(jìn)口為較破碎巖體，圍巖

圍巖設(shè)計(jì)勘探力學(xué)性能表１

天然密度天然抗壓強(qiáng)度單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rb抗拉強(qiáng)度堅(jiān)固性系數(shù)破壞能量消耗p=2774Kg/m76.5Mpa67.4Mpa～68.1Mpa2.14Mpa750kJ/m33抗剪強(qiáng)度內(nèi)摩擦角巖體彈性波速Vp彈性模量巖石的波阻抗8.56Mpa47.2度2410～4878m/s40704.9Mpa10×10kg/m〃m/s63白云質(zhì)灰?guī)r中發(fā)育二組裂隙；出口段圍巖灰質(zhì)白云巖，巖體較完整；依據(jù)“巖石破碎性分級法”，洞身圍巖級別劃分為III、IV級，圍巖總體穩(wěn)定性好，但局部巖溶發(fā)育、破碎帶巖體完整性較差，圍巖堅(jiān)固性系數(shù)f值在：6.74～6.81,堅(jiān)固性系數(shù)取7；圍巖巖石的波阻抗計(jì)算在6.685×106kg/m3〃m/s～13.531×106kg/m3〃m/s，根據(jù)圍巖等級情況取10×106kg/m3〃m/s，破壞能量消耗50kJ/m3，巖石破壞性質(zhì)為準(zhǔn)脆性破壞。3、光面爆破施工初步設(shè)計(jì)

3.1光面爆破施工是為了減輕爆破對圍巖的損傷，通過減弱作用在孔壁上的爆炸應(yīng)力波達(dá)到減輕爆破對圍巖的損傷的效果，光爆炸藥的選用一是考慮低威力炸藥，二是選用小直徑藥卷炸藥，增加炮孔的不耦合裝藥系數(shù)，以達(dá)到保護(hù)圍巖的目的。山尖石隧道地處重慶市酉陽縣，通過對當(dāng)?shù)卣ㄋ幨袌稣{(diào)查，適合于隧道爆破施工的炸藥有2號巖石乳化炸藥和2號巖石銨銻炸藥，炸藥的性能基本符合光面爆破低威力和小直徑藥卷的要求。

爆破炸藥的性能表２

藥卷規(guī)格φ×l炸藥品種(mm×mm)2號巖石乳化炸藥2號巖石銨銻炸藥2號巖石銨銻炸藥32×24032×18032×24039003201*201*.241.01.00.830.830.83爆速(m/s)密度(g/cm)3線裝藥密度(Kg/m)3.2根據(jù)山尖石隧道圍巖級別，開挖采用全斷面鉆爆法開挖，為保證開挖輪廓成型質(zhì)量，巖面平整，減少圍巖擾動(dòng)，增強(qiáng)圍巖的自身承載能力，保護(hù)圍巖不被破壞，減小安全隱患，因此,山尖石隧道施工中采用光面爆破技術(shù)。

3.3隧道全斷面開挖平均面積為85m2，IV級每循環(huán)平均進(jìn)尺2m，每循環(huán)9小時(shí)，單洞平均日進(jìn)尺4m，III級每循環(huán)平均進(jìn)尺3m，每循環(huán)8小時(shí)，單洞平均日進(jìn)尺6m，總工期初步確定為8個(gè)月，符合合同總工期要求。

3.4隧道開挖施工設(shè)備配備：自制鉆孔開挖臺架，臺架上安裝有高壓風(fēng)、鋼管、通用閘閥、連接風(fēng)鉆、照明配電盒及照明燈具，可以供22臺風(fēng)鉆同時(shí)鉆眼施工。機(jī)械排險(xiǎn)后，用裝載機(jī)將臺架抬至工作面，只需5分鐘即可就位。就位后，人工在臺架的各個(gè)區(qū)域排險(xiǎn)，互不影響，緊接著測量放樣，采用22臺YT-28式氣腿式鑿巖機(jī)鉆孔同時(shí)鉆眼，鉆眼孔徑為48mm。３.５光面爆破參數(shù)的初步確定

3.5.1根據(jù)國內(nèi)部分工程中硬巖光面爆破參數(shù)，類比選定確定周邊孔間距E取0.55m。周邊眼通常布在距開挖斷面邊緣0.1m至0.2m處,光爆孔的孔底的孔底朝隧道開挖輪廓線方向傾斜3～5°。當(dāng)爆孔孔徑D為48mm時(shí)，周邊孔間距E=（10～16）D＝480～768mm，E值取550mm符合要求并偏于安全。

3.5.2光爆層厚度W。光爆層厚度就是周邊眼最小抵抗線，它與開挖的隧道斷面大小有關(guān)。斷面大，光爆眼所受到的夾制作用小，巖石比較容易崩落，可以大些；斷面小，光爆眼受到的夾制力大，光爆層厚度相對要小些。同時(shí)，光爆層厚度與巖石的性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，堅(jiān)硬巖石光爆層可小些，松軟破碎的巖石光爆層可大些。山尖石隧道為中硬性圍巖，相對距離E/W取0.85，計(jì)算W=0.647，W取65cm，滿足經(jīng)驗(yàn)取值要求。

3.5.3周邊眼裝藥集中度的確定。根據(jù)采用的2號巖石銨銻炸藥直徑d=32mm與鉆眼孔

炮眼直徑與諸參數(shù)之間的關(guān)系表3徑為d=48mm,計(jì)算裝藥不耦合系數(shù)為D=48mm/32mm=1.5,符合中硬巖石炮眼直徑與諸參數(shù)之間的關(guān)系，推算周邊眼裝藥集中度應(yīng)為0.225Kg/m（2號巖石硝銨炸藥），換算為2號巖石銨銻炸藥的裝藥集中度：

換算系數(shù)K=1/2×（2號巖石硝銨炸藥猛度/換算炸藥猛度+2號巖石硝銨爆力/換算炸

藥的爆力）=0.5×（12/12+3600/3200）=1.0625；裝藥集中度：0.225×1.0625=0.239Kg/m3.5.4周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)：a導(dǎo)爆索或?qū)П�索�?

巖石種類中硬巖巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rb（Mpa）30～60裝藥不偶合系數(shù)D1．5～2.0周邊眼間距E（mm）450～650周邊眼最小抵抗線W（mm）600～750相對距E/V0.8～1.0周邊眼裝藥集中度（Kg/m）0.2～0.3注：本表適用范圍：1）炮眼直徑40～50mm;2）裝藥集中度僅適用于2號巖石硝銨炸藥，當(dāng)采用其他炸藥時(shí)，應(yīng)進(jìn)行換算,K=1/2×（2號巖石硝銨炸藥猛度/換算炸藥猛度+2號巖石硝銨爆力/換算炸藥的爆力）b導(dǎo)爆索孔底裝節(jié)段藥卷；

c節(jié)段藥卷間隔裝藥，導(dǎo)爆管連接結(jié)構(gòu)；d炮孔堵塞長度去30cm。

3.5.5周邊眼裝藥量Q的確定:根據(jù)周邊裝藥集中度0.239Kg/m及炸藥的線裝藥密度0.83Kg/m，節(jié)段藥卷間隔裝藥，每1m裝藥量為0.288m,炮孔深度為3m，需裝藥長度0.864m,根據(jù)隧道使用炸藥的規(guī)格φ32×240和φ32×180，裝藥節(jié)數(shù)為3.6節(jié)和4.8節(jié)，2號巖石銨銻炸藥周邊眼裝藥量Q=0.72kg，炮孔深度為2m，裝藥量Q=0.48kg

光面爆破施工初步設(shè)計(jì)參數(shù)表表4

周邊眼工程名稱地地質(zhì)條件間距E（mm）山尖石隧道中硬巖（III）山尖石隧道中硬巖（IV）5555周邊眼最小相對距抵抗線W（mm）65650.850.85E/V周邊眼裝藥集中度（Kg/m）度L（M）0.2390.23932全斷面開挖全斷面開挖炮眼深施工方法4、光面爆破施工參數(shù)調(diào)整

工程爆破生產(chǎn)實(shí)踐中的一個(gè)顯著特點(diǎn)是理論與經(jīng)驗(yàn)并重，山尖石隧道施工過程中分別采用了直徑為φ42mm、φ45mm、φ48mm，鉆孔深度為3m（除掏槽眼和底角眼取值4m），爆破中使用2號巖石銨梯炸藥和乳化炸藥，在施工中分別對周邊眼間距為50cm，55cm，60cm、光爆層厚度及炮孔數(shù)量等進(jìn)行多次現(xiàn)場爆破試驗(yàn)，總結(jié)爆破技術(shù)參數(shù)：

4.1當(dāng)爆孔孔徑D為42mm時(shí)，周邊眼間距E在Ⅲ級圍巖周邊眼的間距為0.50m，Ⅳ級圍巖約為0.55m比較合適，修正后，采用爆孔孔徑D為48mm時(shí)，周邊眼間距E在Ⅲ級圍和Ⅳ級圍巖約為0.55m比較合適，炮眼殘留率可達(dá)到95%，平均超欠挖達(dá)到預(yù)期效果且施工方操作方便。4.2確定光面爆破的周邊眼間距為0.55m后，對光爆層厚度W取0.60m、0.65m，進(jìn)行對比試驗(yàn)，洞渣快度達(dá)到要求，直接可用于路基填料，節(jié)約施工成本。

4.3鉆孔孔深L調(diào)整試驗(yàn)：通過對Ⅲ級圍巖周邊眼的深度分別采用3m、3.5m的進(jìn)尺以及對Ⅳ級圍巖周邊眼的深度分別采用2m、2.5m的進(jìn)尺，并加強(qiáng)鉆精度的控制，試驗(yàn)證明，在鉆孔施工人員技術(shù)水平提高和圍巖無明顯差異時(shí)，采用大進(jìn)尺，提高施工進(jìn)度，達(dá)到日單洞進(jìn)尺9m的記錄。

4.5山尖石隧道光面爆破施工參數(shù)

4.5.1爆孔孔徑D為48mm時(shí)，周邊孔間距E=55mm;4.5.2周邊眼最小抵抗線W=65mm;

4.5.3周邊眼裝藥集中度q=0.239Kg/m,每1m裝藥量為0.288m,炮孔深度為3.5m，需裝藥長度1.008m,根據(jù)隧道使用炸藥的規(guī)格φ32×240和φ32×180，裝藥節(jié)數(shù)為4.2節(jié)和5.6節(jié)，2號巖石銨銻炸藥周邊眼裝藥量Q=0.84kg，炮孔深度為2.5m，裝藥量Q=0.595kg

光面爆破施工修正設(shè)計(jì)參數(shù)表表5

周邊眼工程名稱地地質(zhì)條件間距E（mm）周邊眼最小抵相對距抗線W（mm）65650.850.85集中度E/V（Kg/m）（M）周邊眼裝藥炮眼深度L施工方法山尖石隧道山尖石隧道中硬巖（III）中硬巖（IV）55550.2390.2393.52.5全斷面開挖全斷面開挖5、結(jié)束語

隧道圍巖的復(fù)雜性導(dǎo)致了隧道施工的經(jīng)驗(yàn)性，即便是同級圍巖，根據(jù)其巖石構(gòu)造、破碎程度等不同情況，選取不同的光爆參數(shù)，可獲得比較的理想效果；在進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)隧道斷面大小、圍巖級別、機(jī)械設(shè)備等進(jìn)行綜合考慮，合理選用炸藥品種和優(yōu)化裝藥結(jié)構(gòu)是保證光爆質(zhì)量的重要因素；提高測

量畫線布眼精度是保證光爆質(zhì)量的一項(xiàng)重要措施；通過山尖石隧道爆破設(shè)計(jì)和施工修正，結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)和施工過程設(shè)計(jì)參數(shù)的修正，總結(jié)出山尖石隧道光面爆破施工的一套技術(shù)理論；對以后對隧道施工有很好的借鑒意義參考文獻(xiàn)：

《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》人民交通出版社《交通土建工程爆破工程師手冊》人民交通出版社《實(shí)用土木工程手冊》人民交通出版社

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