1、-1-軟弱圍巖隧道爆破施工技術(shù)方案本文主要介紹了在軟弱圍巖地段隧道爆破施工技術(shù)，分析了光面爆破設(shè)計及安全施工對策，并對鉆爆法的設(shè)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(yīng)根據(jù)圍巖類別（或級別）選用合理的爆破參數(shù)和掏槽形式、爆破材料、起爆方式、裝藥結(jié)構(gòu)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(yīng)控制在5cm/s 之內(nèi)。二、鉆爆設(shè)計2.1 鉆爆設(shè)計方案總的
2、設(shè)計思想是拱部采用光面爆破,邊墻采用預(yù)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(shù)。根據(jù)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(wǎng)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(wǎng)路設(shè)計。2.2 掏槽眼爆破設(shè)計光面爆破作為一項較為先進的控制爆破技術(shù)，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(chuàng)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(guī)格形狀。因此，掏槽成敗是光面爆破的關(guān)鍵，它不僅影響周邊眼的爆破，而且關(guān)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(yè)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(yōu)點是所需掏槽眼數(shù)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(shù)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(dǎo)坑開挖。2.2.3 組合斜眼掏槽設(shè)計對級圍巖軟弱粉砂巖，采用組合式斜眼掏槽，效果顯著，設(shè)計圖如“圖 4-1”：根據(jù)現(xiàn)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(nèi)圈眼爆破層厚度確定在風(fēng)化、破碎較嚴重的地質(zhì)條件下，宜采用光面爆破或輪廓線鉆眼法，或者預(yù)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(shè)
5、計圖2.4 底板眼鉆爆要求2.4.1 減少爆破產(chǎn)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(chǎn)生的地震強度。2.4.2 起爆順序起爆順序：掏槽眼掘進眼內(nèi)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(yīng)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(chuàng)造良好的臨空面。2.5 爆破參數(shù)的選擇通過對爆破試驗確定爆破參數(shù)，光面爆破參數(shù)表總結(jié)如表41：表 41 光面爆破參數(shù)表巖石種類飽和單軸抗壓強度 Rb（MPa）
6、裝藥不耦合系數(shù) 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(shù)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(dāng)采用其它炸藥時應(yīng)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(yīng)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(jù)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(yīng)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(zhì)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(jīng)驗，采用相鄰兩段間爆破間隔時間大于50m
8、s的非電毫秒雷管，以大大減少震動波的疊加而不產(chǎn)生較大的地震動。-4-采用國產(chǎn)的非電塑料導(dǎo)爆系統(tǒng)是一種安全可靠、操作方便的新型起爆系統(tǒng)。我國大瑤山隧道長14.3Km，在施工過程中采用非電導(dǎo)爆系統(tǒng)使用，未發(fā)生過因爆炸而發(fā)生的安全傷亡事故。圖 42 起爆管構(gòu)造圖表 42 國產(chǎn)光面爆破炸藥統(tǒng)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(shù)選用及鉆眼要求2.7.1 周邊眼參數(shù)的選用周邊眼參數(shù)經(jīng)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(shè)計過程中，要考慮以下幾點：、當(dāng)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(yīng)取較小值。、抵抗線W應(yīng)小于周邊眼間距。軟巖在取較小的周邊眼間距時，抵抗線應(yīng)適當(dāng)增大；、對于軟巖或破碎性圍巖，周邊眼的相對距應(yīng)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(shè)計開挖輪廓線布置，沿隧道設(shè)計輪廓線的炮眼間距誤差不大于 5cm；（2）、周邊眼外斜率不應(yīng)小于5cm/m；（3）、周邊眼與內(nèi)圈眼距離誤差（最小抵抗線）不大于10cm；（4）、除內(nèi)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(shè)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(nèi)圈眼、二臺眼，最后布置掘進眼，掘進眼均勻布置，內(nèi)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(jù)經(jīng)驗，不至于使底板越爆越高，底板眼設(shè)計下插角度；二臺眼、底板眼也要比掘進眼適當(dāng)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(huán)進尺作為眼深，掏槽眼加1020。在軟弱圍巖中，根據(jù)經(jīng)驗，一般宜在1.0 1.5m 范圍內(nèi)考慮，新林隧道根據(jù)進度及爆破效果，選擇炮眼深度為1.5m。2.8.3 炮眼數(shù)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(shù)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(shù)n 大約在0.2 0.4 的范圍內(nèi)；單位炸藥消耗量在大斷面爆破與小導(dǎo)坑爆破不同，可參照下表；若采用光面爆破，炮眼數(shù)目應(yīng)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(shù)；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(zhì)量，是隧道獲得平整、規(guī)則開挖輪廓的基本條件。特別
12、是對于周邊光面爆孔，更應(yīng)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(yīng)落在同一平面上，為了保留下一循環(huán)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(jù)鉆孔深度而確定。2.8.6 裝藥結(jié)構(gòu)及堵塞方式裝藥前，須先清孔并對炮孔的參數(shù)進行檢查驗收。符合設(shè)計后，按設(shè)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(jié)構(gòu)。周邊孔眼采用不偶合裝藥，周邊眼藥串預(yù)先在加工房按設(shè)計全部加工成型備用。光面爆破裝藥結(jié)構(gòu)圖如圖 43：圖 4 3 光面爆破裝藥結(jié)構(gòu)圖2.
13、9 爆破效果監(jiān)測及爆破設(shè)計優(yōu)化2.9.1 爆破效果檢查經(jīng)過統(tǒng)計，爆破效果滿足表43 要求：表 43 軟弱圍巖光面爆破效果統(tǒng)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(shè)計優(yōu)化每次爆破后檢查爆破效果，分析原因及時修正爆破參數(shù)，提高爆破效果，改善技術(shù)經(jīng)濟指標。、根據(jù)巖層節(jié)理裂隙發(fā)育、巖性軟硬情況，修正眼距、用藥量，特別是周邊眼。、根據(jù)爆破后石碴的塊度修正參數(shù)。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(jù)爆
14、破振速監(jiān)測，調(diào)整單段起爆炸藥量及雷管段數(shù)。、根據(jù)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(yè)鉆爆作業(yè)必須按照鉆爆設(shè)計圖進行。當(dāng)開挖條件出現(xiàn)變化時，爆破技術(shù)隨圍巖條件變化而作相應(yīng)改變。鉆眼前繪出開挖斷面中線、水平和斷面輪廓，并根據(jù)爆破設(shè)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(yīng)盡量在同一平面內(nèi)，參差誤差不大于炮孔深度的5%。裝藥前將炮眼內(nèi)泥漿、石粉吹洗干凈，按設(shè)計藥量裝藥
15、，當(dāng)開挖面凹凸不平時，其各孔裝藥量隨炮孔深淺變化作相應(yīng)的調(diào)整。裝藥過程中，注意雷管的塑料導(dǎo)爆管腳線不得打死結(jié)、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(shù)表序號炮眼名稱眼深（m）眼數(shù)（個）裝藥結(jié)構(gòu)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(xù)0.70 7.00 16、24 2 掘進眼1.6 15 322.5 250mm連續(xù)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(xù)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(xù)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(xù)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(huán)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(shè)計進行優(yōu)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(yōu)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(yù)-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(jīng)濟價值。四、結(jié)語（）軟弱圍巖隧道爆破施工中，宜采用臺階法施工，對爆鉆設(shè)計，先現(xiàn)場試驗，再不斷的總結(jié)，不斷的完善。（）對于水平平行狀巖采用預(yù)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(fā)展的施工方法，可以采用工程類比法和現(xiàn)場試驗法相結(jié)合選擇爆破參數(shù)，要不斷的總結(jié)。
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