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1、-1-軟弱圍巖隧道爆破施工技術方案本文主要介紹了在軟弱圍巖地段隧道爆破施工技術，分析了光面爆破設計及安全施工對策，并對鉆爆法的設計施工組織為同類工程提供參考。一、軟弱圍巖隧道爆破開挖方案確定隧道嚴格按新奧法原理組織施工，施工原則為“管超前、嚴注漿、短進尺、弱爆破、強支護、早封閉、勤量測”的原則。在開挖過程中應根據圍巖類別（或級別）選用合理的爆破參數和掏槽形式、爆破材料、起爆方式、裝藥結構及堵塞材料，盡量減小爆破對圍巖和鄰近洞室的擾動和破壞，嚴格控制超欠挖和爆破震動速度，充分保護圍巖的自承能力。前一洞室爆破對相鄰洞室爆破震動速度的影響應控制在5cm/s 之內。二、鉆爆設計2.1 鉆爆設計方案總的2、設計思想是拱部采用光面爆破,邊墻采用預裂爆破,核心采用控制爆破，掏槽采用拋擲爆破的綜合控制爆破技術。根據開挖方法分別采用半斷面及全斷面兩種爆破方式，采用非電毫秒雷管爆破網路。對級和級圍巖采用半斷面臺階方式爆破，為減輕爆破對圍巖的擾動，開挖斷面采用多段位非電雷管進行網路設計。2.2 掏槽眼爆破設計光面爆破作為一項較為先進的控制爆破技術，在其掏槽眼、輔助眼和周邊眼中，掏槽眼的主要作用是爆破出新的自由面，為其他炮眼創造有利的爆破條件；輔助眼的作用是進一步擴大和延伸掏槽的范圍；周邊眼的作用是控制隧道斷面規格形狀。因此，掏槽成敗是光面爆破的關鍵，它不僅影響周邊眼的爆破，而且關系到進尺長短。掏槽形式基本上3、有直眼掏槽和斜眼掏槽兩大類。2.2.1 直眼掏槽直眼掏槽的特點是掏槽眼都垂直于工作面，其中幾個炮眼為空眼，為裝藥炮眼碎脹提供所需空間。直眼掏槽要求鉆孔密度大，精度高，一般還需要大臨空孔，作業時間長。2.2.2 斜眼掏槽斜眼掏槽的特點是掏槽眼與自由面斜交，其優點是所需掏槽眼數量較少，易將被破碎的巖石拋出。在隧道光面爆破中運用較多的是楔形掏槽和錐形掏槽，楔形掏槽的炮眼分為兩組，線型對稱分布，眼底也同樣對稱分布于該對稱軸，炮眼間距為-2-0.25 0.6，傾斜度為60 70，掏槽眼數為個10 個，掏槽眼深為1.8 2.6，適用于中硬巖石、斷面積 40m2以上的隧道，合理進尺為1.5 2.2；錐形掏槽4、的炮眼則以相同的角度向眼底集中，此種掏槽方法一般適用于較硬或急傾斜巖層、隧道斷面4m2以上導坑開挖。2.2.3 組合斜眼掏槽設計對級圍巖軟弱粉砂巖，采用組合式斜眼掏槽，效果顯著，設計圖如“圖 4-1”：根據現場圍巖級別采用直眼掏槽、斜眼掏槽混合使用。眼深小于2m時采用斜眼掏槽。長用炮泥進行堵塞2.3 內圈眼爆破層厚度確定在風化、破碎較嚴重的地質條件下，宜采用光面爆破或輪廓線鉆眼法，或者預留光面層光面爆破開挖修邊。7585掏槽15133313721138038015757585515757207092370113060908080706515475217掏槽眼周邊眼周邊眼輔助眼圖 4-1 鉆爆設5、計圖2.4 底板眼鉆爆要求2.4.1 減少爆破產生的地震強度將底板眼分成幾段分開起爆，這樣能減少底板眼同段起爆，共同作用的炸藥量，改變了底板眼抵抗線的方向，實際上縮小了底板眼的抵抗線，從而可以減小底板眼爆破產生的地震強度。2.4.2 起爆順序起爆順序：掏槽眼掘進眼內圈眼底板眼周邊眼。2.4.3 選擇雷管注意事項選擇雷管段號時注意三點：-3-、合理的段間隔時間。、同一段炮眼的裝藥量應小于最大單段的允許裝藥量；、前一段的爆破要盡量為后段爆破創造良好的臨空面。2.5 爆破參數的選擇通過對爆破試驗確定爆破參數，光面爆破參數表總結如表41：表 41 光面爆破參數表巖石種類飽和單軸抗壓強度 Rb（MPa）6、裝藥不耦合系數 D 周邊眼間距(cm)周邊眼最小抵抗線 W（cm）相對距離E/W 周 邊 眼 裝 藥集中度（kg/m）中硬巖3060 1.5 2.0 4565 6080 0.8 1.0 0.2 0.25 軟巖30 2.0 2.5 3550 6080 0.5 0.8 0.07 0.12 對爆破參數選擇的注意事項：、軟巖隧道采用光面爆破的相對距離（E/W）宜采用表中的最小值。、裝藥集中度（q）按照 2 號巖石硝銨炸藥考慮，當采用其它炸藥時應進行換填，換算指標主要是猛度和爆力（平均值）。按下式計算：）還算炸藥爆力號巖石炸藥爆力換算炸藥猛度號巖石炸藥猛度22(21K、采用光面爆破時，爆破振動速度應控制7、在：中硬巖15cm/s，軟巖 5cm/s。要求爆破的振動速度是根據離開挖工作面12 倍洞跨處實測得的，它可以用速度傳感器將所得的信號通過測震儀放大，在光線示波器記錄得到。光面爆破以后，開挖巖面上不應該有明顯的爆震裂縫。2.6 軟弱圍巖光面爆破器材的選擇、掏槽眼、掘進眼選用乳化炸藥。、周邊眼選用低爆速、低密度、高爆力、小直徑、傳爆性好的光爆炸藥。、起爆雷管選用分段微差非電毫秒雷管。分段微差爆破中，各相鄰段間的爆破間隔時間的選擇十分重要，間隔越長，振動信號越不易疊加，但爆破效果差，不利于進度和質量控制；反之，信號疊加范圍越大，但不利于降低振動速度，借鑒以往經驗，采用相鄰兩段間爆破間隔時間大于50m8、s的非電毫秒雷管，以大大減少震動波的疊加而不產生較大的地震動。-4-采用國產的非電塑料導爆系統是一種安全可靠、操作方便的新型起爆系統。我國大瑤山隧道長14.3Km，在施工過程中采用非電導爆系統使用，未發生過因爆炸而發生的安全傷亡事故。圖 42 起爆管構造圖表 42 國產光面爆破炸藥統計表炸藥名稱藥卷直徑（mm）炸藥密度（g/cm3）炸藥爆速（m/s）EL102 乳化油20 1.05 1.30 3500 2 號22 1 21003000 3 號22 1 16001800 2.7 周邊眼參數選用及鉆眼要求2.7.1 周邊眼參數的選用周邊眼參數經驗計算公式：間距：E=(812)d 式中 d 為炮眼直9、徑（cm）；抵抗線：W（1.0 1.5）E,cm 裝藥集中度：q0.04 0.19Kg/m.在具體的施工設計過程中，要考慮以下幾點：、當斷面較小或圍巖軟弱或在曲線、折線處開挖成形要求較高時，周邊炮眼間距 E 應取較小值。、抵抗線W應小于周邊眼間距。軟巖在取較小的周邊眼間距時，抵抗線應適當增大；、對于軟巖或破碎性圍巖，周邊眼的相對距應取較小值。-5-2.7.2 周邊炮眼的布置及鉆眼要求（1）、周邊炮眼沿設計開挖輪廓線布置，沿隧道設計輪廓線的炮眼間距誤差不大于 5cm；（2）、周邊眼外斜率不應小于5cm/m；（3）、周邊眼與內圈眼距離誤差（最小抵抗線）不大于10cm；（4）、除內圈眼的孔深比周邊眼10、深510cm外，其它各類炮眼深度相差不大于10cm。2.8 炮孔設計及施工2.8.1 炮孔布置先布置掏槽眼、周邊眼，再布置底板眼、內圈眼、二臺眼，最后布置掘進眼，掘進眼均勻布置，內圈眼間距為周邊眼間距的1.5 倍，抵抗線為間距的0.7 倍。根據經驗，不至于使底板越爆越高，底板眼設計下插角度；二臺眼、底板眼也要比掘進眼適當加密，確保考慮到先爆破眼的部分石碴堆在上面，減少爆破負荷。2.8.2 炮眼深度確定軟弱圍巖隧道通常以循環進尺作為眼深，掏槽眼加1020。在軟弱圍巖中，根據經驗，一般宜在1.0 1.5m 范圍內考慮，新林隧道根據進度及爆破效果，選擇炮眼深度為1.5m。2.8.3 炮眼數目確定在小11、直徑（35cm42cm）炮眼，開挖斷面積在550m2的條件下，單位面積鉆眼數為 1.5 4.5 個/m2。在計算時注意：軟巖隧道的炮眼平均裝藥系數n 大約在0.2 0.4 的范圍內；單位炸藥消耗量在大斷面爆破與小導坑爆破不同，可參照下表；若采用光面爆破，炮眼數目應增加20左右。2.8.4 光面爆破單孔裝藥量的計算02tkd41LQ kQ單孔裝藥量，g；光面爆破炮眼裝填系數；L 炮眼深度；0炸藥的密度，g/cm3;td炸藥直徑，cm。爆破總裝藥量的計算：LSQQK (Kg)S開挖斷面積，m2；L 炮眼深度，m。-6-2.8.5 鉆孔光面爆破的鉆孔質量，是隧道獲得平整、規則開挖輪廓的基本條件。特別12、是對于周邊光面爆孔，更應認真鉆鑿，要求司鉆人員鉆孔必須做到開孔準確，其開口誤差不得大于3cm，方向偏差不得大于5，并隨時掌握鉆孔的方向、角度和深度，以及周邊孔與孔眼之間是否互相平行，并且所鉆孔眼底部應落在同一平面上，為了保留下一循環的鉆孔凈空位置，周邊孔在鉆孔時要有一定的外插角度，角度的大小是根據鉆孔深度而確定。2.8.6 裝藥結構及堵塞方式裝藥前，須先清孔并對炮孔的參數進行檢查驗收。符合設計后，按設計仔細進行裝藥和堵塞，避免錯裝雷管段位和損壞光爆孔的裝藥結構。周邊孔眼采用不偶合裝藥，周邊眼藥串預先在加工房按設計全部加工成型備用。光面爆破裝藥結構圖如圖 43：圖 4 3 光面爆破裝藥結構圖2.13、9 爆破效果監測及爆破設計優化2.9.1 爆破效果檢查經過統計，爆破效果滿足表43 要求：表 43 軟弱圍巖光面爆破效果統計表序號項目中硬巖(級)軟巖（級）1 平均超挖量(cm)15 10 2 最大超挖量(cm)25 15 3 炮眼痕跡保存率(%)60 4 局部欠挖量(cm)5 5 5 炮眼利用率(%)90 95-7-2.9.2 爆破設計優化每次爆破后檢查爆破效果，分析原因及時修正爆破參數，提高爆破效果，改善技術經濟指標。、根據巖層節理裂隙發育、巖性軟硬情況，修正眼距、用藥量，特別是周邊眼。、根據爆破后石碴的塊度修正參數。石碴塊度小，說明輔助眼布置偏密；塊度大說明炮眼偏疏，用藥量過大。、根據爆14、破振速監測，調整單段起爆炸藥量及雷管段數。、根據開挖面凹凸情況修正鉆眼深度，爆破眼眼底基本上落在同一斷面上。2.10 鉆爆作業鉆爆作業必須按照鉆爆設計圖進行。當開挖條件出現變化時，爆破技術隨圍巖條件變化而作相應改變。鉆眼前繪出開挖斷面中線、水平和斷面輪廓，并根據爆破設計圖，用紅油漆將炮孔布置在齊頭面上；鉆孔滿足精度要做到“準、平、直、齊”四要素，并滿足以下要求：掏槽孔開孔定位誤差不大于3cm；其余各孔不大于5cm。鉆孔方向（不平行）誤差：掏槽孔不大于3cm/m，其余各孔不大于5cm/m。各炮孔底部應盡量在同一平面內，參差誤差不大于炮孔深度的5%。裝藥前將炮眼內泥漿、石粉吹洗干凈，按設計藥量裝藥15、，當開挖面凹凸不平時，其各孔裝藥量隨炮孔深淺變化作相應的調整。裝藥過程中，注意雷管的塑料導爆管腳線不得打死結、彎折，不被巖石和其它東西刺破。各炮孔用炮泥堵塞，周邊孔堵塞長度不小于30cm，其余各孔不小于20cm。-8-圖 44 引爆裝置圖表 4-4 隧道級圍巖鉆爆參數表序號炮眼名稱眼深（m）眼數（個）裝藥結構裝藥量（kg）起爆段別每孔藥量小計上半斷面1 掏槽眼1.8 10 323.5 250mm連續0.70 7.00 16、24 2 掘進眼1.6 15 322.5 250mm連續0.50 7.50 36、59 3 周邊眼1.6 20 252.5 200mm間隔0.30 6.00 7 20 4 16、底板眼1.7 8 322.5 250mm連續0.50 4.00 98 合計53 24.50 下半斷面1 掘進眼1.6 26 322.5 250mm連續0.50 13.00 18、38、57、73 2 周邊眼1.6 11 252.5 200mm間隔0.30 3.30 9 11 3 底板眼1.7 8 322.5 250mm連續0.50 4.00 118 合計45 20.30 共計98 44.80 開挖面積(m2)47.1 炮眼密度(個/m2)2.08 單位裝藥(kg/m3)0.63 炮眼利用率(%)94 循環進尺(m)1.5 三、爆破效果在新林隧道軟弱圍巖(、級)爆破施工中，對鉆爆設計進行優化，從直眼掏槽到斜眼掏槽方式及組合斜眼掏槽方式進行優化，爆破效果顯著，線性平均超挖13.2cm,炮眼利用率均達到90 5，邊墻光面爆破炮眼保存率62，采用預-9-裂爆破可達80（級圍巖），幾乎每茬炮進尺均達1.5（孔深1.7）。這一效果極具經濟價值。四、結語（）軟弱圍巖隧道爆破施工中，宜采用臺階法施工，對爆鉆設計，先現場試驗，再不斷的總結，不斷的完善。（）對于水平平行狀巖采用預裂爆破效果較好，在傾斜狀層狀圍巖中實施光面爆破效果較好。（）對于軟弱圍巖隧道鉆爆法施工是一個長期發展的施工方法，可以采用工程類比法和現場試驗法相結合選擇爆破參數，要不斷的總結。