隧洞爆破设计参数的确定及超、欠挖控制方法探讨

【摘 要】地质条件决定隧洞开挖进尺，开挖进尺是隧道施工的关键，它直接影响隧道工程的各项技术指标和经济指标。正确的选用爆破方法可以以减少超、欠挖和支护的工程量，增加岩壁的稳定性，减弱爆破振动对围岩的扰动，进而达到控制岩体开挖轮廓的一种技术.广泛应用于隧道开挖施工过程中，结合全圆形泄水隧洞工程实际，详细介绍了光面爆破设计参数的选定、超欠挖控制方法及工艺方法。

【关键词】隧洞工程；光面爆破；超、欠挖控制；爆破设计参数

随着社会进一步发展，爆破技术工程技术不断在各个领域及行业被广泛运用，尤其在隧道开挖爆破、地铁隧道爆破技术、隧道减震控制爆破技术都获得了新的突破，并且创造了许多新技术、新工艺和新经验，这些新工艺、隧道、隧洞开挖方法也得到了迅猛发展，新技术在水利水电工程方面也被广泛运用。

在水利工程中，爆破多运用于沟槽和矿山爆破开挖、水电站输水洞、发电洞、泄水洞的爆破开挖。在爆破工程中，爆破的方式、爆破设计参数的设定，爆破后超欠挖控制至关重要，每一项指标都与工程的经济指标相互联系。

1.工程实例

1.1 工程概况

宁夏中宁长山头水库泄水隧洞岩体较破碎，岩层节理裂隙发育，破碎呈小碎块状，围岩地质主要为Ⅲ类，局部稳定性较差岩石坚固系数为6～8，裂隙发育比较大。

1.2 爆破方法

根据围岩特性确定围岩多为Ⅲ类岩石，因考虑机械设备的使用效率以及工期的影响，围岩掘进进尺确定为每个循环进尺为1.5～2.5m。

隧洞爆破开挖方法有全断面开挖法、半断面开挖法、分部开挖法。本工程采用全断面爆破开挖设计，一次完成整个断面开挖、工作空间大，能充分发挥机械效能，施工进度快的特点，并一次装渣运输完成。

1.3 爆破器材的选用

炸药选用2#岩石硝铵炸药和防水乳化炸药，直径Φ32mm，长25cm。选用非电毫秒雷管联网起爆，电雷管引爆。

1.4 爆破参数的确定

爆破参数是爆破方案的核心。科学确定爆破参数是实现预期爆破效果，确保爆破安全，施工进度和节约成本，提高经济效益的保证。在设计每个爆破参数时都必须从实际出发，以地质勘探资料和爆破理论为依据。并在施工时不断核实，使每个参数都科学合理。

1.4.1 炮孔直径

炮孔直径（D）的大小直接影响钻孔速度，工作面炮孔数目（N）、单位炸药消耗量（q）、爆落岩石度和隧洞轮廓线的平整性。

1.4.2 炮孔深度

炮孔深度的大小直接影响掘进工序及掘进速度，为实现快速掘进，应加大孔深并增加掘进循环次数。手持型和气腿型凿岩机采用普通型孔径时，孔深按下表可选取。

1.4.6 周边孔的布置

周边孔布置在距设计轮廓线0.1～0.15m上，但由于受凿岩机机型的限制，不得不向外偏斜一定的角度，偏斜角一般为3°～5°。周边孔孔距一般为0.4-0.8m，根据本岩石的特性及断面结构，周边孔间距取a=（8～18）d=600mm。

1.4.7 掏槽孔结构及其他炮孔布置

掏槽孔采用“楔形掏槽”设计；周边按“光面爆破”设计，楔形掏槽炸药单耗低，爆破单位体积岩石所需炮孔长度小。泄水洞炮孔布置如图1所示。

预计循环进尺L进=2.0m，所以炮孔深度为L=2.0/85%=2.4m，掏槽孔深度比其他孔加深0.2m，即掏槽孔的深度为2.6m。

单位：cm

泄水洞炮孔布置图

掏槽孔填塞长度为装药长度的0.25倍，辅助孔和周边孔的填塞长度为装药长度的0.3倍，则有：掏槽孔填塞长度Lt1=2.6×0.25/（1+0.25）=0.6m；掏槽孔装药长度Lc1=2.6-0.6=2.0m；辅助孔和周边孔的填塞长度Lt2=2.4×0.3/（1+0.3）=0.6m；辅助孔和周边孔的装药长度Lc2=2.4-0.6=1.8m；掏槽孔和辅助孔都采用Φ32×250mm，质量150g的药卷。

为了将爆破后的岩碴抛出，每个底眼中增加1卷药，9个底眼共增加1.35kg炸药。总装药量Q=Q1+ Q 2+ Q 3=7.2+5.25+35.7+10.8+30.6=89.55kg单位体积炸药消耗量q= Q /V=89.55/97.06=0.9kg/m3。

根据本工程实例中的爆破设计参数的优化确定，使得该工程爆破取得了良好的效果，尤其是超、欠挖控制效果明显，爆破单耗得到有效控制并且为后续的喷护、支护节省了很大的成本，取得了良好的经济效益。

2.超、欠挖控制方法

该工程采用光面爆破有效控制隧洞超、欠挖的问题，主要从钻孔精度 、爆破技术、施工组织管理、测量画线等方面有效控制隧洞超、欠挖。

（1）改变“宁超勿欠”的思想，树立“少欠少超”的观点，避免开挖轮廓线无谓的扩大。

（2）提高钻孔精度。严格控制钻孔的外插角、开口位置、钻孔深度来提高。

（3）提高爆破技术。根据地质条件选择正确的爆破方式和合理的爆破参数。

（4）正确选用起爆雷管和炸药。合理选用低密度、低爆速、低猛度、高爆力的炸药，合理选用起爆雷管段数可有效控制起爆效果。爆破技术参数包括炮眼参数，爆破最小抵抗线、周边孔密集系数、周边眼装药不耦合系数。

（5）加强现场施工管理。通过加强作业人员的组织 、作业安排、技术交底指导、质量检测反馈、以及执行纪律、规章规程制度来达到爆破控制的要求和效果等。

（6）测量放样。通过加强技术人员放样精度，采用先进的光学电子测量放样设备进行测量放样，精确放出开挖轮廓线和钻孔位置，根据掘进循环进尺要勤于测量放样，测量放样精准，以减少超、欠挖。

3.结语

合理选择爆破方式及确定合理的爆破设计参数来提高爆破技术是有效控制隧洞超、欠挖的有效方法。采用光面爆破可大大控制开挖成本，同时节省支护等工程量和费用。

参考文献：

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