隧道全斷面開挖光面爆破工法(附示意圖)

隧道全斷面開挖光面爆破工法(附示意圖)PAGE1PAGE1隧道全斷面開挖光面爆破工法光面爆破是通過正確選擇爆破參數(shù)和合理的施工方法，達到爆后壁面平整規(guī)則、輪廓線符合設(shè)計要求的一種控制爆破技術(shù)。隧道全斷開挖光面爆破工法，是應用光面爆破技術(shù)，對隧道實施全斷面一次開挖的一種施工方法。它與傳統(tǒng)的爆破法相比，最顯著的優(yōu)點是能有效地控制周邊眼炸藥的爆破作用，從而減少對圍巖的擾動，保持圍巖的穩(wěn)定，確保施工安全，同時，又能減少超、欠挖，提高工程質(zhì)量和進度。光面爆破作用原理光面爆破的破巖機理是一個十分復雜的問題，目前仍在探索之中。盡管在理論上還不甚成熟，但在定性分析方面已有共識。一般認為，炸藥起爆時，對巖體產(chǎn)生兩種效應：一是藥包爆炸瞬時高溫高壓氣體形成的沖擊波效應；二是爆炸氣體膨脹做功所起的作用。光面爆破是周邊眼同時起爆，各炮眼的沖擊波向其四周作徑向傳播，相鄰炮眼的沖擊相遇，則產(chǎn)生應力波的疊加，并產(chǎn)生切向拉力，拉力的最大值發(fā)生在相鄰炮眼中心連線的中點，當巖體的極限抗拉強度小于此拉力時，巖體便被拉裂，在炮眼中心連線上形成裂縫，隨后，爆炸氣的膨脹使裂縫進一步擴展，形成平整的爆裂面二、光面爆破的技術(shù)要點要使光面爆破取得良好效果，一般需掌握以下技術(shù)要點：1.根據(jù)圍巖特點，合理選定周邊眼的間距和最小抵抗線，盡最大努力提高鉆眼質(zhì)量。2.嚴格控制周邊眼的裝藥量，盡可能將藥量沿眼長均勻分布。3.周邊眼宜使用小直徑藥卷和低猛度、低爆速的炸藥。為滿足裝結(jié)構(gòu)要求，可借助導爆索(傳爆線)來實現(xiàn)空氣間隔裝藥。4.采用毫秒微差有序起爆。要安排好開挖程序，使光面爆破具有良好的臨空面。(一)周邊眼常用參數(shù)的選擇1.周邊眼間距E它是直接控制開挖輪廓面平整度的主要因素。一般情況下E=(12~15)d，其中炮眼直徑d=35~45mm。對于節(jié)理較發(fā)育、層理明顯以及開挖輪廓要求較高的地下工程，周邊眼間距可適當減小，也可在兩炮眼之間增加一個不裝藥的導向空眼。最小抵抗線W(光面層厚度)W直接影響光面爆破效果和爆碴塊度。其取值在(13~22)d范圍內(nèi)，且W≥E。3.周邊眼密集系數(shù)K一般情況，以K=E/W=0.7~1.0為宜。4.裝藥集中度q采用2號巖石炸藥進行光面爆破時，若預留光爆層，q=0.15~0.2kg/m；若全斷面一次爆破，則q=0.2~0.3kg/m。如果采用其它炸藥，則需進行換算，其換算系數(shù)C按下式求得：選取光面爆破參數(shù)可用類比法或查表(見表1)，必要時要在與所做工程地質(zhì)條件相類似的巖層中試驗，以求得更準確的爆破參數(shù)。(二)周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)嚴格控制周邊眼裝藥量，采用合理的裝藥結(jié)構(gòu)，盡量使炸藥沿孔深均勻分布，是實現(xiàn)光面爆破的重要條件。常用的裝藥結(jié)構(gòu)有以下幾種：1.連續(xù)裝藥：將計算出的藥量按裝藥集中度連續(xù)均勻地裝入炮眼，其起爆藥爆包置于眼底(見圖1-a)。2.間隔裝藥：為使爆炸力沿炮眼均勻分布，需將炸藥沿炮眼全長布設(shè)，當其所需炸藥藥卷連續(xù)長度短于炮眼長度較多時，應采用間隔裝藥(見圖1-b)。3.不偶合裝藥：采用卷裝炸藥時，多為不偶合裝藥結(jié)構(gòu)(見圖1-c)，這時要注意，不偶合系數(shù)要在1.4~2.0范圍內(nèi)。(三)合理安排爆破程序，選用合適的掏槽形式采用全斷面開挖隧道時，開始只有一個臨空面，顯然，這不利于取得好的爆破效果，需要創(chuàng)造新的臨空面。為此，首先必須要選擇合適的掏槽形式，以取得理想的掏槽效果；第二，要合理安排爆破順序，使爆破按掏槽、掘進、內(nèi)圈、周邊眼順序進行，以便為掘進、內(nèi)圈、周邊眼逐次開辟臨空面。實現(xiàn)順序起爆的手段是采用微差爆破技術(shù)分段起爆。三、光面爆破施工工藝(一)放樣布眼鉆眼前，測量人員要用紅鉛油準確繪出開挖斷面的中線和輪廓線，標出炮眼位置，其誤差不得超過5cm。在直線段，可用3~5臺激光準直儀控制開挖方向和開挖輪廓線。(二)定位開眼采用鉆孔臺車鉆眼時，臺車與隧道軸線要保持平行。臺車就位后按炮眼布置圖正確鉆孔對于掏槽眼和周邊眼的鉆眼精度要求比其它眼要高，開眼誤差要控制在3cm和5cm以內(nèi)。鉆眼鉆工要熟悉炮眼布置圖，要能熟練地操縱鑿巖機械，特別是鉆周邊眼，一定要由有較豐富經(jīng)驗的老鉆工司鉆，臺車下面有專人指揮，以確保周邊眼有準確的外插角(眼深3m時，外插角＜3°；眼深5m時，外插角＜2°)，盡可能使兩茬炮交界處臺階小于15cm。同時，應根據(jù)眼口位置巖石的凹凸程度調(diào)整炮眼深度，以保證炮眼底在同一平面上。(四)清孔裝藥前，必須用由鋼筋彎制的炮鉤和小直徑高壓風管輸入高壓風將炮眼石屑括出和吹凈。(五)裝藥裝藥需分片分組按炮眼設(shè)計圖確定的裝藥量自上而下進行，雷管要“對號入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞長度不小于20cm。(六)聯(lián)結(jié)起爆網(wǎng)路起爆網(wǎng)路為復式網(wǎng)路，以保證起爆的可靠性和準確性。聯(lián)結(jié)時要注意：導爆管不能打結(jié)和拉細；各炮眼雷管連接次數(shù)應相同；引爆雷管應用黑膠布包扎在離一簇導爆管自由端10cm以上處。網(wǎng)路聯(lián)好后，要有專人負責檢查。(七)瞎炮的處理發(fā)現(xiàn)瞎炮，應首先查明原因。如果是孔外的導爆管損壞引起的瞎炮，則切去損壞部分重新連接導爆管即可，但此時的接頭應盡量靠近炮眼。如因孔內(nèi)導爆管損壞或其本身存在問題造成瞎炮，則應參照TBJ404-87《鐵路隧道安全技術(shù)規(guī)則》有關(guān)條款處理。光面爆破操作其它事宜可參照TBJ204-86《鐵路隧道施工規(guī)范》和TBJ404-87《鐵路隧道安全技術(shù)規(guī)則》有關(guān)規(guī)定實施。四、隧道光面爆破質(zhì)量檢驗標準(一)超欠挖爆破后的圍巖面應圓順平整，無欠挖，超挖量(平均線性超挖)應控制在10cm(眼深3m時)和18cm(眼深5m時)以內(nèi)。半眼痕保存率圍巖為整體性好的堅硬巖石時，半眼痕保存率應大于80%，中硬巖石應大于70%，軟巖應大于50%。(三)對圍巖的破壞程度爆破后，圍巖面上無粉碎巖石和明顯的裂縫，也不應該有浮石（巖性不好時應無大浮石)。(四)炮眼利用率應大于90%。五、主要施工設(shè)備主要施工設(shè)備見表2。主要施工設(shè)備表2六、勞動組織測量工：3人，負責測量放線。炮工：6人，負責吹眼、裝藥、連線、點炮。風槍手：8人，負責鉆眼。司鉆工：采用液壓鉆孔臺車作業(yè)時每臺車4人或每2臺車7人。修理工：2人，負責臺車維修及充氮。效益分析光面爆破是隧道鉆爆法開挖的先進技術(shù)之一，它不僅使圍巖爆破松弛帶比普通爆破小一倍以上，能較好地保持隧道圍巖的穩(wěn)定，有利于安全施工，而且?guī)r面平整，為錨噴、襯砌等工序創(chuàng)造有利條件，同時還可減少超挖和回填混凝土數(shù)量。鐵路隧道采用光面爆破，其平均線性超挖比普通爆破少10~30cm，合每延米少挖1.7~5.1m3(單線)和2.6~7.8m3(雙線)。按超挖1m3增加直接費用200元(開挖費50元，回填混凝土150元)計算，每延米節(jié)約的費用分別達到340~1020元和520~1560元，經(jīng)濟效益十分顯著。八、工程實例(一)XX線XXX隧道出口段1.基本情況：XX灣雙線鐵路隧道，全長5058m，石質(zhì)為淺灰色白云巖。出口段長2740m，穿過Ⅳ、Ⅴ類圍巖段長2500m，采用鉆爆法全斷面開挖，用瑞典產(chǎn)液壓鉆孔臺車鉆眼，土臺車裝藥，美制980C裝載機裝碴，英制阿維林030型25t傾卸車運輸，組成一條機械化掘進作業(yè)線。出口段掘進共耗時20個月零10天，單口月掘進速度達到231m。2.使用的爆破器材：雷管為1~15段非電毫秒雷管。炸藥為：Ф40×350、重500g的2號抗水銷銨炸藥，Ф20×350、重200g的1號抗水銷銨炸藥，Ф35×150、重200g的乳化油防水炸藥。周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)見圖2。3.炮眼布置：Ⅴ類圍巖段炮眼布置見圖3，掏槽眼見圖4。周邊眼的外插角為3°，底眼下插角為4°。藥量配備見表3。4.周邊眼參數(shù)：炮眼直徑：48mm；炮眼間距：60cm(Ⅴ類圍巖)最小抵抗線：58cm(Ⅳ類圍巖)80cm(Ⅴ類圍巖)75cm(Ⅳ類圍巖)5.爆破效果：重點觀測DK171+120~DK171+300段，該段最高循環(huán)進尺為5m，平均循環(huán)進尺4.73m，平均炮眼利用率94.6%，炮痕保存率為91%(拱部)和76%(邊墻)，平均線性超挖18.5cm。實施光面爆炮地段，由于圍巖整體性好，爆后圍巖穩(wěn)定，無浮石，施工中未采用臨時支護。(二)XX省XX市XX公路上行隧道。1.基本情況：XX公路隧道，是一座具有通風、通訊、信號、監(jiān)控、照明和消防等功能的現(xiàn)代化公路隧道，該隧道分上行、下行，長度均為1210m，石質(zhì)為灰色和肉紅色花崗巖。上行隧道分兩期建成(一期工程僅挖毛洞)。我們在一期工程施工中，對Ⅲ類以上圍巖地段采用全斷面鉆爆法開挖，組成一條土洋結(jié)合的掘進作業(yè)線：在土臺車上人工手持8臺風動鑿巖機同時鉆眼，以美制980C裝載機裝碴，德制奔馳2628型15t自卸汽車運輸。平均月單面掘進81m，單面最高月掘進114m。表32.使用的爆破器材：采用1~15段非電毫秒雷管一次起爆，炸藥為φ32×200、重150g的4號抗水硝銨炸藥和φ20×350、重200g的1號抗水硝銨炸藥。3.炮眼布置及藥量配備炮眼布置及所用雷管段數(shù)見圖5，其周邊眼外插角為3~4°，底眼下插角為5~10°。掏槽眼布置見圖6，藥量配備見表4。4.周邊眼參數(shù)：炮眼直徑：38mm炮眼間距：60cm最小抵抗線：80cm裝藥集中度：320g(Ⅵ類圍巖