大断面隧道Ⅲ级围岩光面爆破

摘要：随着世界科学技术水平的的迅猛发张，高速铁路越来越多，相应的长大隧道将一条条被新建。在现在科学管理与精细化管理的要求下对安全、质量、成本等要求越来越高。在围岩情况较好地段为控制超欠挖量，大断面隧道开挖往往都采用光面爆破技术。光面爆破效果的好坏直接影响的安全、质量，对成本控制也至关重要。

关键词：大断面隧道;光面爆破;超欠挖控制

Abstract: with the world science and technology level of the rapid send a, high-speed rail is more and more, the corresponding long tunnel will be a new construction. Now in scientific administration and fine management requirements of safety, quality, cost and demand more and more. In the surrounding area for better control the amount owed to dig, large cross-section tunnel excavation often use smooth blasting technology. The effect of smooth blasting a direct impact on the safety and quality of cost control is also important.

Keywords: large cross-section tunnel; Smooth blasting; Super owe dig control

中图分类号： U455文献标识码：A文章编号：

1.工程概况：

1.1工程概述

八苏木隧道工程是京包铁路增建第二双线标段的控制工程，全长8.18Km。八苏木隧道位于华北地台内蒙台隆之凉城断隆中是典型的桌状地貌形态，主要表现为：玄武岩与花岗岩、泥岩夹砾岩与花岗岩的角度不整合。第四纪表现为强烈的下切与侧向侵蚀。其中，III级围岩为弱风化玄武岩，围岩裂隙发育，围岩强度变化不大，少量裂隙渗水。

1.2施工方案基本情况：

1.2.1隧道开挖采用钻爆法开挖，为保证开挖轮廓成型质量，岩面平整，减少围岩扰动，增强围岩的自身承载力，保护围岩不被破坏，减少安全隐患，控制超欠挖，节约成本，加快进度等，综合考虑，八苏木隧道采用光面爆破施工。

1.2.2开挖断面大小：III级围岩上台高6.5m、宽13.86m，开挖面积为69m2，下台高4.81m,开挖面积为66 m2，采用两台阶开挖法。

1.2.3施工设备：在上台开挖施工中，采用自制的开挖台架，台架上有高压风、水、通用闸阀、连接风钻、照明灯具，可供18台风钻同时钻研施工。

2.光面爆破设计：

2.1光面爆破设计目的：

2.1.1减少超欠挖，光面爆破的效果直接影响喷浆、防水板安装的时间和效果，直接影响到开挖土石方及回填砼数量，出渣及衬砌质量及时间，提高光面爆破水平对节约成本，保证工期，保证质量和保证质量安全意义特别重大。

2.2光面爆破效果应达到的效果：

2.2.1爆破后岩面平整，成形规则，符合设计轮廓，满足超欠挖要求：Ⅲ级围岩拱部最大超挖25cm，平均超挖15cm；边墙、仰拱、隧底平均超挖10cm。

2.2.2开挖轮廓圆顺，开挖面平整。

2.2.3爆破石块块度满足装渣要求。

2.2.4炮眼残存率硬岩达到80%，中硬岩达到70%，软岩达到60%的要求。

2.3光面爆破参数的确定：

2.3.1 周边眼间距E。周边眼通常布置在距开挖断面内缘10cm左右处，当炮孔直径d为42mm时，周边眼间距E=(10~16)d ,通常III级围岩（硬岩）周边眼间距为50cm比较合适。

2.3.2最小抵抗线W。光爆层厚度就是周边眼最小抵抗线，它与隧道断面的大小以及岩石性质和地质构造有关。根据经验公式W=（10~20）d，八苏木隧道最小抵抗线W取：W=0.4~0.8m，III级围岩W取0.6m。可根据现场围岩，如石质坚硬W可适当缩小。

2.3.3密集系数m。密集系数是孔间距与最小抵抗线的比值，是影响爆破效果的重要因素。m=E/W, m取值0.83。

2.3.4 孔深L。开挖钻杆长4.0m,有效炮孔深度3.8m，每循环进尺3.5m。底板眼与掏槽眼比其他眼深10cm。在实际操作过程中应视掌子面的凹凸情况，调整各炮眼钻孔长度，以使所有炮眼眼底处于同一垂直面上。

2.3.5 装药量Q。光面爆破装药量，一般按经验数据确定。Q=q•a•L•W，一是确定炸药单耗量q，炸药单耗量对装药效率、炮孔利用率、开挖壁面的平整度和围岩的稳定性都有较大的影响。它取决于岩层性质、断面大小、炮孔直径和炮孔深度等因素。根据爆破经验，q取值0.9~1.10，q取1.0kg/m3 。二是确定装药密度Q’，光面爆破装药量的计算，主要确定周边眼光爆层炮眼装药密度，即Q’=q•E•W,Q取值为0.27~0.33kg/m。

2.3.6炮孔数量N。炮孔数量取决于掘进的断面积、岩石性能和炸药性能。孔数过少将造成大块增多，周边壁不平整，甚至出现炸不开的情况，相反，孔数过多会使凿岩工作量的增大。根据公式N=0.0012qS/ad2，其中，N为炮孔数量，q为炸药单耗； S为开挖面积，S取69；a为炮眼装填系数，取0.52；d为炸药直径32mm。III级围岩N值约为155个。

2.2.7装药结构。周边眼装药采用径向不耦合间隔装药结构，不耦合系数为1.2~2.0。所有炮眼统一装Φ32标准药卷，炸药品种为岩石粉状乳化炸药，孔口用炮泥堵塞且堵塞长度不小于20cm。

2.2.8 掏槽方式。根据现场施工经验，光面爆破采用斜眼掏槽。

2.4钻眼要求：

2.4.1当采用风动凿岩机钻眼时，掏槽眼眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm；辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于10cm；周边眼眼口位置误差不得大于5cm，眼底不得超出开挖断面轮廓线15cm。

2.4.2 当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度，使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。

2.4.3 减少周边眼开眼误差：硬岩开眼位置在轮廓线上；软岩可向内偏5～10cm。

2.4.4 应减小外插角的误差，大于3m时外插角的斜率宜为0.05～0.03；外插角的方向应与该点轮廓线的法线方向相一致。钻孔时应定人、定位。

2.4.5辅助眼的作用是扩大掏槽的体积，为周边眼创造有利条件，其间距与岩层特点有关，整体性好的岩层布眼宜密，较破碎的岩层布眼宜疏，一般应避开节理、裂隙。

2.5装药作业：

装药前应将炮眼内的水、泥浆、石粉等杂质吹洗干净，检查炮眼达到设计要求后方可装药。装药时严格按照设计药量经行，装药后所有炮眼均应堵塞炮泥。

2.6起爆方法：

光面爆破从掏槽眼到辅助眼至周边眼，采用多段微差毫秒雷管由里向外起爆，其中周边眼比辅助眼要跳2段，间隔时间为25~100毫秒，且用同一段雷管同时起爆。

3.光面爆破参数调整：

八苏木隧道钻孔直径为Φ42mm，钻孔深度3.5m,爆破使用岩石粉状乳化炸药。在施工中分别对周边眼间距为40cm,45cm,50cm,55cm、光爆层厚度及炮孔数量进行多次现场爆破试验，总结出以下爆破技术参数：

3.1周边眼间距E：当钻孔直径为Φ42mm时，Ⅲ级围岩周边眼间距为0.5m比较合适。

3.2Ⅲ级围岩最小抵抗线W取0.6m。

3.3 密集系数m。m取0.83。

3.4 孔深L。周边眼钻孔深度L=3.8m，每循环进尺3.5m。

3.5装药集中度q。经过现场试验和施工经验数据，周边眼单孔装药量集中度为q=0.2kg/m。

3.6炮孔数N。N= N=0.0012qS/ad2。考虑到周边眼应适当加密，不同围岩级别相应增加8~10个炮孔，Ⅲ级围岩上台炮眼总数选取163个。

4.注意事项：

4.1光面爆破时，炮眼的位置、角度、装药量等都是影响光爆效果的关键因素，应按爆破设计进行布眼、钻眼。建议让钻孔技术好的人员施作周边眼。

4.2采用人工装药。周边眼药卷与药卷之间要固定好用导爆索均匀连接，炮孔采用炮泥堵塞。其他炮眼按设计的装药量，进行连续装药。

4.3爆破后及时检查爆破效果，进行综合分析。当效果欠佳时及时进行爆破参数调整。

4.4钻眼作业时，掌子面的风压、水压、人员、机具配置要满足施作要求，定职定岗，以保证钻爆作业的稳定性。

5.光面爆破效果：

5.1八苏木隧道光爆炮孔采用徕卡1200+全站仪进行放样，炮孔误差在2cm以内。爆破后断面基本符合要求，拱部超挖在15cm内，错台小于15cm，岩石壁面基本平整。

5.2爆破后岩面保留有半眼残留，整体性好的围岩半眼率能达到85%以上。

5.3爆破后，在围岩面壁上无粉碎损伤，无明显新生裂隙，对围岩的破坏轻微。

5.4爆破后围岩稳定，基本无剥落现象，大的危石浮石少。

5.5循环进尺理想。当炮眼深度达3.8m时，每循环进尺达到3.5m以上。

5.6爆破后石渣块状均匀，渣堆集中。

附：1.上台光面爆破炮孔布置图；

2.上台掏槽眼布置图、装药结构图；

3.钻爆参数及主要经济技术指标；

4.上台爆破设计起爆线路图。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。