磨子潭Ⅰ#隧道預(yù)裂爆破機(jī)械輔助開挖技術(shù)

1、磨子潭I#隧道偏壓淺埋段預(yù)裂爆破機(jī)械輔助開挖技術(shù)于文濤（中鐵十四局集團(tuán)三公司六潛高速LY-06標(biāo)項(xiàng)目部）摘 要 針對目前隧道v級淺埋偏壓開挖施工中存在的重大技術(shù)問題，對施工爆破方式方 法作了詳細(xì)論述，所介紹的方案也成功運(yùn)用到了實(shí)際工程中，為同類工程提供了參考價(jià)值。關(guān)鍵詞超前支護(hù) 預(yù)裂爆破 機(jī)械開挖施工技術(shù)1引言磨子潭I號隧道為六岳高速中最長的一座左、右線分離式曲線長隧道，左 線全長1627m、右線全長1710m。從右線進(jìn)洞口進(jìn)洞處起始有70m長的V級淺 埋偏壓段（YK55+060-YK55+130 ），地表埋層較淺，先前以有同標(biāo)段的康皮畈II #隧道淺埋偏壓段因爆破擾動(dòng)塌頂而貫穿地表的事故發(fā)生

2、，因此磨子潭I #隧道 淺埋偏壓段如何才能夠正常的安全掘進(jìn)成了一道技術(shù)難關(guān)。工程概況根據(jù)磨子潭I #隧道右線設(shè)計(jì)圖紙，從YK55+060 （暗洞洞口）-YK55+130 段為70mV級別淺埋偏壓段，表層殘坡積層厚1-4m，Vp=500-700m/s，下伏基 巖為凝灰?guī)r，其強(qiáng)風(fēng)化厚1-2m，Vp=1200-1800m/s，弱風(fēng)化層厚大于5m， Vp=2800-3500m/s，進(jìn)口處巖、土均有分布，埋層淺，地下水不發(fā)育，主要為 基巖裂隙水，水量貧乏，圍巖十分容易坍塌。現(xiàn)場監(jiān)控量測表明實(shí)際埋層厚度 在 0.6m-2.4m 之間，設(shè)計(jì)圖紙中磨子潭I #隧道右線洞外淺埋段有一 60m長平行于與隧道走向

3、的擋土墻，根據(jù)設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求，擋土墻內(nèi)需要先要進(jìn)行注槳回填，方能 進(jìn)行洞身開挖。工期的緊張加之連續(xù)惡劣的天氣使擋土墻不能按期正常施工， 本工程的難點(diǎn)：在沒有洞外回填、只有0.6m-2.4m厚埋層的情況下，控制爆破 尺度，安全順利掘進(jìn)。超前支護(hù)在洞口處按照設(shè)計(jì)要求施作25m長的 89超前大管棚35根，環(huán)向間距40cm, a=1 -3,鉆孔使用潛孔鉆，鉆孔角度可以適當(dāng)?shù)淖錾涎稣{(diào)整，防止鉆 桿延伸過長下移偏離鉆孔中心線而導(dǎo)致管棚侵入隧道初支界限。鉆孔前注意檢查 潛孔鉆機(jī)架設(shè)放置的平穩(wěn)，防止?jié)摽足@機(jī)擺動(dòng)、晃動(dòng)而導(dǎo)致鉆孔偏位。鉆孔完成 后打入巾89mm25m超前鋼管，逐孔灌注水泥漿，增強(qiáng)管棚鋼管剛硬

4、度，以控制將 要進(jìn)行開挖的隧道斷面拱頂。預(yù)裂爆破開挖方式采用預(yù)留核心土上下臺(tái)階分部開挖，循環(huán)進(jìn)尺控制在0.8m-1m以內(nèi)。部分炮眼名稱編號鉆眼參數(shù)眼數(shù)(個(gè))毫秒雷管單孔用藥量 (K=0.74kg/m3總用量眼深抵抗線間距(m)循環(huán)進(jìn)段發(fā)kg卷1部掏槽眼2(m)0m6800尺8 -)14240.963.6掏槽眼31.40.6800.8-16361.0576.3輔助眼410.6500.8-1104100.4534.5周邊眼110.6500.8-1221220.2251.54.952部周邊眼510.6500.8-1171170.2251.53.825掘進(jìn)眼610.6750.8-1222220.326

5、.63部周邊眼710.6500.8-1171170.2251.53.825掘進(jìn)眼810.6750.8-1222220.326.64 部周邊眼910.5600.8-18180.2251.51.8掘進(jìn)眼1010.6750.8-1152150.324.55 部周邊眼1110.6500.8-1101100.2251.52.25底眼1210.6800.8-1122120.323.6掘進(jìn)眼1310.5750.8-1103100.2251.52.25掘進(jìn)眼1410.5750.8-1334330.2251.57.425表1爆破作業(yè)指導(dǎo)書裝藥參數(shù)項(xiàng)目部制定的施工爆破作業(yè)指導(dǎo)書中，施工方案針對隧道的V級淺埋偏壓

6、段，巖體風(fēng)化嚴(yán)重，偏壓端山體傾斜下壓，淺埋端埋層比較淺的特點(diǎn)，制定采 用預(yù)裂爆破，預(yù)裂爆破的關(guān)鍵在于周邊眼先于掏槽眼和掘進(jìn)眼起爆，周邊眼爆 破后延隧道開挖輪廓形成一條環(huán)向斷裂帶，減弱主爆區(qū)爆破時(shí)的地震波向地表 方向巖體傳播并且阻斷向外發(fā)展的裂縫。預(yù)裂爆破首先起爆周邊眼，依次為掏槽眼、輔助眼和掘進(jìn)眼。預(yù)裂爆破工藝流程因此制定的周邊眼的抵抗線為0.6m，周邊眼之間間距為50cm,單孔用藥量為0.225kg,掘進(jìn)眼抵抗線0.6m，間距0.75m,單孔裝藥量0.3kg,根據(jù)爆破震動(dòng)速度計(jì)算公式v=70Q.7/Ri.5 （Q-單孔藥量，kg； R-距離，m）巖石產(chǎn)生危險(xiǎn)的 震速范圍是v=70-100m/

7、s，現(xiàn)場通過精確計(jì)算和試爆測試，重新制定裝藥系數(shù) 為1.4，統(tǒng)一炮眼的抵抗線為0.7m，周邊眼間距為35cm-40cm，單孔裝藥量為 180g。掘進(jìn)眼間距為0.5m，鉆眼數(shù)量增加原來的1/3，單孔裝藥也調(diào)整為 225g-275g不等（根據(jù)分步位置而定）。（表2 ）部4炮眼名稱編號鉆眼參數(shù)眼數(shù)毫秒雷管單孔用藥量總用量眼深抵抗線間距（m）循環(huán)進(jìn)段發(fā)(K=0.7 kgIkg/ni卷分掏槽眼2(m)(m) 0.680尺(m) 0.8-1（個(gè)）4240.963.61掏槽眼31.40.6800.8-16361.0576.3部輔助眼410.7500.8-1104100.4534.5周邊眼110.735-40

8、0.8-1311310.181.55.582周邊眼510.735-400.8-1241240.181.54.32部掘進(jìn)眼610.7500.8-1292290.22526.5253周邊眼710.735-400.8-1241240.181.54.32部掘進(jìn)眼810.7500.8-1292290.22526.5254周邊眼910.560-650.8-18180.2251.51.8部掘進(jìn)眼1010.6750.8-1152150.324.5周邊眼1110.535-400.8-1101100.2251.52.255底眼1210.7800.8-1122120.323.6部掘進(jìn)眼1310.5750.8-110

9、3100.2251.52.25掘進(jìn)眼1410.5750.8-1334330.2251.57.425機(jī)械開挖爆破后，存在在裂縫之間的巖石沒有被爆破下來，常規(guī)做法是在周邊裂隙 孔中每隔4-5個(gè)孔留出一個(gè)“壓環(huán)”炮孔，在最后起爆。實(shí)際中沒有施鉆這個(gè)“壓 環(huán)”炮孔，現(xiàn)場地質(zhì)勘測，表明圍巖巖體破碎程度高，巖石之間結(jié)合力差，巖體 穩(wěn)定性不高，軟弱夾層較多，局部夾層間含有夾層土，此類圍巖適宜于采用大功 率挖掘機(jī)對預(yù)留部分進(jìn)行分層逐次開挖，開挖時(shí)要求挖掘機(jī)從下到上、由外向內(nèi) 逐塊、逐面、逐層進(jìn)展循環(huán)進(jìn)行，繞開沒有松動(dòng)的巖石或大塊巖體做最后清理， 嚴(yán)禁用挖掘機(jī)用挖斗背撞擊巖體、嚴(yán)禁挖掘機(jī)進(jìn)入開挖面下方。保證機(jī)械

10、開挖安 全順利進(jìn)行。清理出掌子面后及時(shí)支護(hù)，快速封閉圍巖，防止偏壓端圍巖收斂變化而 導(dǎo)致的隧道坍塌。6,超前支護(hù)、預(yù)裂爆破、機(jī)械輔助綜合運(yùn)用成功過溝在設(shè)計(jì)圖紙中，YK55+108-YK55+112段有一兩山之間夾谷常年流水沖刷 而形成的谷溝，現(xiàn)場施工中，提前對地質(zhì)的勘測表明，谷溝從YK55+106起已 經(jīng)進(jìn)入了隧道開挖斷面上方，且在YK55+113處才能脫離隧道走向，谷溝最低 點(diǎn)與隧道拱頂只有60cm，此時(shí)洞外擋土墻方施工到Y(jié)K55+090，等待擋土墻砌 筑完成到地表注漿回填至少還需要一個(gè)月時(shí)間，而對于只有60cm厚的埋層， 任何稍微劇烈的擾動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致坍塌而貫穿地表。首先必需要做好超前支護(hù)，施作*50超前導(dǎo)管，環(huán)向間距為40cm, a =5 -8，搭接長度為1.2m，逐孔灌注水泥漿，控制住拱部巖體，并且增加了一 定數(shù)量的2m-3m不等的短管，專門用來控制該谷溝的溝底圍巖。采用局部預(yù)留爆破，專門在谷溝的位置方向留出不爆破斷面，預(yù)留斷面 的厚度與地表厚度之和要大于3m,其余部分采用正常的預(yù)裂爆破施工。剩余 部分采用挖掘機(jī)遵照機(jī)械開挖原則，逐步進(jìn)行。保證60cm的地表穩(wěn)定不塌落 開挖后，仍然需要及時(shí)支護(hù)，快速封閉圍巖，防止偏壓端圍巖收斂變化 而導(dǎo)致的隧道坍塌。7結(jié)束語