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1、淺析趙家巖隧道鉆爆的施工方案摘要：本文根據多年從事隧道工程的工作經驗，以趙家巖隧道為例，闡述光面爆破在隧道施工中的設計過程及其鉆爆施工的要點，并進行總結。 關鍵詞：施工 ， 隧道，光面爆破Abstract: the author according to many years engaged in the tunnel project work experience, to ZhaoGuYan tunnel as an example, this paper expounds the tunnel construction of smooth blasting the design proce2、ss and the main points of drilling and blasting construction, and summarized.Keywords: construction, tunnel, smooth blasting中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：前言：炸藥爆炸時，對巖體產生了兩種效應：一是藥卷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周圍作徑向傳播，相鄰炮眼的沖擊相遇，則產生切向拉力，拉力的最大值發生在相鄰炮眼中心連接線的中點上，當巖體的極限抗拉強度小于此拉力時，巖體便被拉裂3、，在炮眼中心連線上形成裂縫，隨后，爆炸空氣的膨脹進一步擴展，形成平整的爆破面。光面爆破是通過選擇爆破參數和合理的施工方法，達到爆破后壁面平整規則，輪廓線符合設計要求，同時減少對圍巖擾動，保持圍巖穩定的一種控制爆破技術。一工程概括蘭州至海口高速公路是8條西部大通道之一，是國家高速公路網“7981”網中，9條南北縱線中的第8縱。蘭州至海口高速公路姚渡（甘川界）至廣元段趙家巖隧道位于仰天窩向斜南翼，龍門山前山斷裂的北延部分（馬角壩羅家壩斷裂帶），地形主要表現為陡峻的坡面山地和山間狹小的深切割“V”字形溝谷相連，共穿越3條斷層破碎帶，巖性主要為粉砂質泥巖、灰巖、泥巖互層、斷層角粒巖、輝綠巖，以IV、V4、級圍巖為主。二工藝流程光面爆破工藝流程(見下圖)三光面爆破技術的幾個重要參數光面爆破就是將周邊眼范圍內的巖石爆下來，形成規整的輪廓，壁面光滑并盡可能多的保留半邊眼痕跡和減少對圍巖的擾動。要把圍巖“爆下來”主要與裝藥集中度（q）、最小抵抗線（W）有關；“成型規整”主要與炮眼間距（E）、炮眼密集系數（E/W）、最小抵抗線有關；“保留半邊眼痕跡和減少對圍巖的擾動”主要與不耦合系數（d炮眼/d炸藥）有關；即與下列幾個重要參數有關：孔徑d炮孔直徑，隨鉆孔機械變化而變化，一般為：d（3848）mm；孔距E周邊眼間距，E（1015）d，一般取E（4070）mm；最小抵抗線W光爆層厚度，即周邊眼與最近掘進輔助5、眼間的最短距離，一般應根據爆破漏斗試驗來確定，經驗數值計算為：W=E/k，K為光爆孔密集系數，一般取0.60.8；線裝藥密度q單位炮眼長度裝藥量，一般取q（40400）g/m；裝藥不耦合系數炮眼直徑與藥卷直徑比值，d/，一般1.11.4；單位耗藥量k爆破單位體積巖石的炸藥平均消耗量，kg/m3；炮孔利用率實際開挖進尺與炮眼鉆眼長度之比。四光面爆破設計1光面爆破設計的主要內容及方法光面爆破設計應依據施工圖及相關地質資料、現場條件、施工要求、施工機具、爆破材料等綜合考慮設計。設計主要內容有：周邊眼間距、炮眼密集系數、最小抵抗線、裝藥集中度、不耦合系數、裝藥結構及起爆方式等。設計的方法工程類比法、半6、經驗半試驗法、理論計算法等。在施工中主要采取前兩種設計方法。2光面爆破設計的技術要點 選擇合理的掏槽方法隧道爆破為只有一個臨空面的單自由面爆破，形成第二個臨空面的掏槽技術是光面爆破設計的要點。隧道爆破掏槽方法有直眼掏槽和斜眼掏槽兩種。對于大斷面隧道來說，斜眼掏槽和直眼掏槽相比，具有對地質條件的適應性好、對鉆眼精度要求較低、炸藥用量及雷管段數相對少的優點。 根據圍巖特點合理選擇周邊眼間距和周邊眼的最小抵抗線周邊眼的間距比一般爆破的間距小，周邊眼的最小抵抗線亦要相應減少，具體應視巖石的抗爆性、炸藥性能、炮眼直徑和裝藥量而定。為了保證周邊眼孔之間貫通裂縫優先形成，須使周邊眼的最小抵抗線大于炮眼間距，7、一般取E/W0.8為宜。 嚴格控制周邊眼的裝藥量，應使藥量沿炮眼全長合理分布，并合理選擇炸藥品種和裝藥結構。周邊眼裝藥量應具有破壞巖所需的應力能量，又不致對圍巖造成的嚴重破壞，因此周邊眼的裝藥量和裝藥密度要減少，并使炸藥沿炮眼全長均勻分布。宜采用小直徑藥卷和低爆速、低猛度、爆力較大的炸藥，借助傳爆線以實現空氣間隔裝藥。炮眼、藥卷直徑不耦合系數控制在1.21.25間。 周邊眼同時起爆一般周邊眼采用同段毫秒雷管起爆，炮眼間通過爆炸力共同作用，比較容易形成平面。光面爆破的分區起爆順序是：掏槽眼輔助眼周邊眼底板眼，輔助眼則應由里向外逐層起爆。為使光面爆破有良好的效果，除上述技術要求外還應使輔助爆破后盡8、量接近開挖輪廓，即使光面爆破層厚度盡可能一致。五光面爆破設計步驟1收集基本資料，確定爆破方法包括開挖斷面的大小，是采用預留光爆層分部開挖，還是全斷面開挖，一次循環的進尺，巖體的種類、構造發育程度以及巖石物理力學性質等方面的資料。2光爆主要參數的選擇光面爆破主要的技術參數通過工程類比法，根據經驗值表查取，再進行現場實踐后調整。3選擇合理的掏槽形式“有進尺看掏槽”，掏槽方式很多，至關重要。對于高速公路雙車道隧道來說，其圍巖自身夾制作用可忽略不計，掏槽方式應本著操作簡單、實用性好的原則，同時結合鉆爆工技術水平。4炮眼布置設計圖在周邊眼和掏槽眼參數確定后，其它輔助掘進眼、底板眼等設置通過炮眼布置設計圖9、來完善。炮眼布置遵循幾個原則：輔助眼的作用是將槽腔進一步擴大，為后續炮眼的爆破提供良好的臨空面條件，為保證爆破效果輔助眼應適當加密；內圈眼裝藥量過大或過于集中，均會引起對圍巖的破壞，因此必須適當加密，使炸藥量能在內圈眼均勻分布，減少對圍巖的爆破破壞；由內向外，逐層均勻布置，逐層起爆，逐步接近開挖斷面輪廓形狀。需要說明的是，隧道光面爆破的設計與隧道主爆區的炮孔布置，是不能截然分開的。主爆孔的爆破結果直接影響到光面爆破的效果，同樣，由于采用光面爆破，為了滿足進行光爆的要求，也必然影響到主爆孔的布置。因此，兩者必須互相結合，整體考慮，不能顧此失彼，影響總體效果。5炮眼藥量計算硬巖掏槽眼、底板眼藥量一10、般除孔口3040cm炮泥外，其余連續裝滿；周邊眼單孔裝藥量Q周L（炮眼長度）q，輔助眼裝藥數量根據地質條件、炮眼布置間距等選擇，主要采用工程類比法。6合理段落間隔時間的選擇依據有關資料統計表明，每段間隔時差大于50ms時，爆轟波波形基本無疊加現象。從有利于后段炮眼的爆破出發，后段炮眼的起爆應在前段炮眼爆破卸載后開始，即每段起爆的間隔時間應大于從炸藥暴轟到開始移動這一時間；但每段起爆間隔時間又不宜過長，間隔時間太長，能量不能互相利用，后段爆破不能起到補充前段爆破的破碎和拋擲作用。因而，本隧道采用119段非電毫秒雷管。7確定起爆方法及網路的連接形式。光面爆破的起爆順序前面已提到，實現這一目標，主要11、采用塑料導爆管非電起爆法，其連接方式不再詳述，在此主要針對周邊眼傳爆線（導爆管）的連接作下表述。傳爆線具有足夠的起爆能量，可以直接引爆炸藥，其本身需用雷管起爆，起爆傳爆線的雷管應用膠布扎緊在距傳爆線端頭1015cm處，雷管的底部應指向其傳播方向。傳爆線應用鋒利的刀子切割，用分段并聯搭接法連接，接頭搭接長度不得少于10cm，一定注意搭接方向均向一邊，即干線爆炸波的傳播方向。六光面爆破效果檢查標準及調整光面爆破效果檢查標準及調整可分為兩部分：1、外觀質量爆破后圍巖的穩定情況應符合硬巖無剝落，中硬巖基本無剝落，軟巖無大的剝落和坍塌。如不符合應調整周邊眼間距、藥量、裝藥方式等。光面爆破后都要在巖面上留12、下足夠的半邊鉆孔痕跡，稱為半孔率，不同巖性殘留半孔率（炮眼痕跡保存率）的質量標準應符合：硬巖 80 ，中硬巖 60；并在開挖輪廓面上均勻分布。如不符合應調整周邊眼的參數E、W值。開挖輪廓符合設計要求，開挖面平整。如出現大超大欠，應抓好測量放樣、鉆孔精度等。爆破進尺達到設計要求。如不符合說明炮眼利用率低，改進掏槽方式，加大用藥量。線性超挖應符合相關規定。如不符合應將鉆孔開口位置內移至設計輪廓線內510cm。爆破后掌子面垂直平整。如不符合應確保炮眼深度一致。2、經濟指標炸藥單位耗藥量、比鉆眼數應在合理范圍內。如不符合應減少單孔用藥量、調整炮眼間距以調整炮眼數量。結語：趙家巖隧道采用光面爆破法并取得了成功，形成了一套完整的工法，對今后類似的工程施工可提供技術借鑒。并得到西南交大研究院專家的高度評價，組織全線各標段觀摩學習。同時證明光面爆破對隧道開挖具有較好的經濟效益和推廣價值。