公路隧道光面爆破技术研究及应用

【摘要】本文主要介绍了公路隧道光面爆破一些技术，并分析了公路隧道光面爆破一些技术的应用，以供各位参考。

【关键词】公路隧道；光面爆破，应用

中图分类号：X734文献标识码： A

一、前言

随着我国高速公路的迅猛发展，山岭隧道的建设愈来愈多，虽然对光面爆破运用于公路隧道掘进方面作了大量的试验研究工作，取得了很多研究成果和宝贵的施工经验，但依然存在一些问题和不足需要改进，在建设社会主义和谐社会的新时期，加强对公路隧道光面爆破技术的研究，有着重要意义。

二、光面爆破参数选择

确定合理的光面爆破参数是获得良好光面爆破效果的重要保证。光面爆破的主要参数有:周边眼间距E，周边眼密集系数n2，最小抵抗线W,炮孔深度L，不藕合系数C，装药集中度l和炮眼数目No在光面爆破设计时这些参数应针对具体的工程进行优化组合。

1、孔距E和抵抗线W

周边的孔距E是沿劈裂面炮眼的中心距，抵抗线W是劈裂面离开临空面的距离即光面层的厚度，一般孔距要小于或等于抵抗线，以使相邻两孔产生的应力波相遇后再达到抵抗线的边缘以取得更好的爆破效果。表1列出了可供选择的数据。根据经验，软弱岩体E宜取小值，W取较大值而坚硬岩体E宜取大值，W取较小值。

最小抵抗线过大，岩石抵抗爆破作用的阻力增强;反之，又易产生飞石等危害。因此，选取合理的抵抗线是提高爆破效果的关键。炮孔密集系数是孔距与抵抗线的比值，它是评价相邻两炮孔间距关系的系数，且对于优化爆破参数，充分利用爆破能量开裂、破碎岩石，改善爆破效果，具有实际意义。理论上，炮孔密集系数愈小，就愈接近在无限介质中的爆

破情况，岩石就能较精确地沿各周边炮眼所构成的曲面或平面爆裂开，对围岩的破坏就小，但不经济且光面层有可能震裂而不破碎难以掉落，不易出渣。所以对不同的工程，不同的地质条件，炮孔密集系数要通过相关实验确定。

2、炮孔深度L

炮孔深度决定每一掘进循环的钻眼工作量、出渣工作量、循环时间和次数以及施工组织。它对掘进速度的影响很大，对围岩的稳定性和断面超欠挖也有重大影响。炮孔越浅爆破生成的气体从孔口处释放量越大，既浪费炸药，又对围岩稳定性不利。一般情况下炮孔深度不宜小于1.2 m。表2列出了3种孔深的大致界限。

表2 装药系数

3、不藕合系数C

实际工程中，实现不藕合只要做到炮孔直径D大于药卷直径d即可。我国普通药卷的直径为，直接放大炮孔直径或将药卷改为小直径药卷，均可达到不藕合的目的。不藕合结构能够比较均匀地降低炮孔壁所承受的峰值压力，有助于保护孔壁少受径向爆破裂隙的破坏。药卷直径的大小应与炮孔直径相匹配，以免发生管道效应，导致

药卷拒爆。工程爆破中，不藕合系数一般控制在1. 1一1. 4之间，且要求药卷不小于该炸药的临界直径。实际爆破设计时，对掏槽眼及辅助眼应采用较小的值，以提高炸药的爆破效率;对周边眼则可采用较大的大值，以减小对围岩的破坏。

4、装药集中度l

(1)光面爆破单孔装药量q基本公式为:

式中，E, W,L分别为周边炮眼距、抵抗线和炮孔深，mm; R，岩石抗拉强度，N /mn2，一般沉积岩、变质岩等较软的岩石抗拉强度为抗压强度的1 /14 ~1 /17，而岩浆岩及较硬的沉积岩则取1舫;K为不藕合影响值，取K-石(d,D分别为药卷直径和炮孔直径，mm; Z为千克炸药产生的(压)力，N雌 o

(2)装药集中度Z又称为线装药密度，是指单位长度的装药量。

5、炮眼数目N

炮眼数目主要与开挖断面、岩石性质和炸药性能有关。炮眼数目应能装入所需的适量炸药，通常可根据各炮眼平均分配炸药量的原则来计算炮眼数目N:

式中，9为单位炸药消耗量，由经验决定，一般9-1. 2 ~ 2 . 4 kg /m3 ;、为开挖断面积，m;α为装药系数，指装药深度与炮眼长度的比值，可参考表3; Y为每米药卷的炸药质量，kg /m2号岩石硝钱炸药的每米药卷质量见表3。

表32号岩石炸药的每米药卷质量

三、工程应用实例

1、项谷隧道工程概况

项谷隧道位于江西省景鹰高速公路ZK24 }895一ZK26+ 835、YK24 +900一YK26 + 855处，左洞长1940m，右洞长1955m,隧道最大埋深279m 。设计行车速度为80km/ h,隧道净高为5m，为分离独立式双洞隧道，建筑界限净宽10.25m。本隧道围岩可分为III，II，IV三大类，其中III类围岩长度为1645m, IV类围岩长度为195m,V类围岩长度为110m0。 II磷围岩采用全断面开挖，IV, V类围岩采用上下导坑开挖。

2、爆破参数计算

项谷隧道III类围岩占84%以上。现就II磷围岩钻爆设计作一详细计算，在施工中围岩发生变化可按此计算式作相应调整。项谷隧道II磷围岩岩性为元古代双桥山群下亚组千枚状板岩、千枚岩及砂质板岩组成，区域构造为向西北的单斜构造，洞轴线与岩层走向小角度相交，区内断裂构造局部较发育，少量铁染，节理相遇角0°一7°。岩石抗剪强度:为5一8Mpa，抗拉强度R，为4一5Mpa，抗压强度R为22一81Mpa, BQ值为330.35一449. 1, RQD= 75 %~'85%。采用YT-28型凿岩机钻眼，钻头直径40mm，钻眼深度3m，使用2号岩石硝钱炸药，有水处使用乳化炸药，其密度1000kg/m3。计算结果为:

a.周边眼孔距E。岩石抗压强度取R c=80Mpa，则岩石的普氏系数f=80/10=8，故岩石的抗屈服系数Kp=0.04f=0.32。又因采用二号岩石炸药，炮孔直径dk = 40mm，所以按公式((2)计算得di=2.5lcm，再按公式(1)计算得E=43. 786cm,实际取E=45cm。

b.最小抵抗线W。按公式W=1.25E计算，得W=56.25cm，实际取W=SScmo

c.装药不藕合系数Kso KS=dkld;=4/2.51=1.59。在实际使用中，周边眼采用直径为25mm药卷，实际周边不藕合系数为KS=dkld;=4/2.5=

3、符合规范要求。

d.装药集中度q。隧道导坑断面面积为62.312m2，炮孔深L一3m，参照表1隧道掘进炸药单耗取1.26kg/m3，根据公式((6)计算循环耗药量Q 235.54kg。按上述计算的E, W，根据公式((7)计算掘进眼单眼装药量q-k*E*X* W*X*L*X *a=1.26*0.48*50.6*3*1=1.021kg，线装药密度为0. 34kg/ m，其它炮眼单眼装药量可根据公式(7)和炮眼部位系数进行计算。周边眼装药线密度可根据经验和相关规范选择。硬岩取0. 3一0. 35kg/ m,中硬岩取0.20一0. 30kg/m，软岩取0. 07一O.15kg/m

4、掏槽方式及其参数

掏槽爆破是隧道爆破技术的关键，如果掏槽不成功，就不能为其它炮眼形成有效的临空面条件，导致光爆效果和隧道进尺不理想。我们根据隧道断面、岩石性质和地质构造等条件，改变了习惯沿用的直眼掏槽，采用V型二级复式掏槽。为了提高进尺，节约成本，我们适当加大掏槽眼的距离(即扩大掏槽面积)，通过对比试验确定了III, IV类围岩掏槽眼的眼距和角度，达到了预计的进尺和光爆效果掏槽眼布置。

5、周边眼装药结构

对于周边眼装药方式，参照以往的工程实例，我们采用正向连续装药、正向空气间隔装药、反向连续装药、反向空气间隔装药进行了大量对比试验。试验结果表明，II级围岩采用反向空气间隔不藕合装药配合导爆索起爆的装药方式可有效提高每炮进尺，采用连续装药方式，打3m深的炮眼，只能爆出2. 5m的洞身;而采用反向空气间隔不藕合装药配合导爆索起爆的装药方式，打3m深的炮眼，能爆出2. 8m的洞身。

6、炮孔起爆顺序和时差

通过现场光面爆破试验，我们确定了各炮眼的起爆顺序及其起爆时间间隔(选用雷管段别)，具体见表4、表5。

四、结束语

优质的光面爆破是保证公路隧道质量的基本前提。，因此，在企业的后续发展中，要不断提高技术人员素质，加强对公路隧道光面爆破技术的研究，从而达到安全施工的目的。

参考文献

[1]刘仁旭，汲红旗.公路隧道的光而爆破[j].公路，2005,(10):221一225

[2]王力功.光而爆破技术研究及其在隧道掘进中的应用[j].工程爆破，2001,7（1）:65一68