續(xù)志勇

摘要： 本文依托茅坪山隧道泄水洞施工，提出了富水隧道泄水洞開挖爆破設(shè)計(jì)方案，給出了爆破相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，并詳細(xì)介紹爆破施工工藝及施工操作要點(diǎn)，以期對類似工程提供借鑒。

Abstract： Based on the drain tunnel construction in Maoping mountain tunnel， this paper put forward the discharge tunnel excavation blasting design scheme of the rich water tunnel， gave the design parameters of blasting， and introduced the blasting construction technology and operation points， so as to provide reference for similar projects.

關(guān)鍵詞： 泄水洞；爆破設(shè)計(jì)；施工

Key words： discharge tunnel；blasting design；construction

中圖分類號：TU751.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）13-0122-03

0 引言

隧道光面爆破是指通過正確選擇爆破參數(shù)和合理的施工方法，分區(qū)分段微差爆破，達(dá)到爆破后輪廓線符合設(shè)計(jì)要求，臨空面平整規(guī)則的一種控制爆破技術(shù)，是支撐新奧法原理的重要技術(shù)之一。光面爆破技術(shù)是隧道超挖控制有效手段之一。但由于隧道工程地質(zhì)條件的復(fù)雜多邊形，在實(shí)際過程中施工中“光爆不光”、超挖過大、進(jìn)尺短等現(xiàn)象普遍存在。近年來，光面爆破技術(shù)廣泛應(yīng)用與隧道泄水洞施工，本文依托實(shí)際工程應(yīng)用，采用兩臺階開挖、光面爆破技術(shù)，取得良好的應(yīng)用效果。為此總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，以期對類似工程提供借鑒。

1 工程概況

茅坪山隧道泄水洞位于云貴高原斜坡地帶，地形總體為中部高四周低，泄水洞穿越區(qū)域全為碳酸鹽巖分布區(qū)，具構(gòu)造剝蝕～溶蝕槽谷地貌特點(diǎn)。槽谷的發(fā)育多與大型節(jié)理、斷層等構(gòu)造走向線一致；山體兩側(cè)坡麓自然斜坡陡峭，坡角達(dá)25～40°，常為地下水的集中排泄和地表沖溝源頭。地下水類型主要有松散土層孔隙水、基巖裂隙水、碳酸鹽巖類巖溶水三類。為降低運(yùn)營期間水害風(fēng)險(xiǎn)，起到排水降壓作用，確保襯砌結(jié)構(gòu)及長期運(yùn)營的安全。茅坪山隧道進(jìn)口至左線線路前進(jìn)方向右側(cè)45m處增設(shè)泄水洞，全長2390m。光面爆破技術(shù)憑借其成型規(guī)整且表面光滑度好的特點(diǎn)在泄水洞施工中得到普遍的應(yīng)用。本文將就光面爆破技術(shù)在泄水洞施工中應(yīng)用進(jìn)行闡述。

2 爆破設(shè)計(jì)

泄水洞Ⅲ、Ⅳ級采用全斷面開挖，Ⅴ級采用兩臺階開挖施工方法。洞身開挖采用光面爆破，如此可有效避免超挖、欠挖和減小爆破對周邊圍巖的不利影響。由于光面爆破的效果受到工程地質(zhì)狀況的很大影響，因此在確定爆破參數(shù)時(shí)必須結(jié)合工程地質(zhì)實(shí)際情況，選擇最佳的爆破設(shè)計(jì)方案。鉆眼采用鉆孔臺車，掏槽眼采用斜眼掏槽方式。

2.1 鉆孔方案

采用YT-28型鑿巖機(jī)鉆孔，鉆孔時(shí)按照炮孔布置圖正確鉆孔，嚴(yán)格控制炮孔鉆進(jìn)方向，把誤差減到最小，以確保爆破質(zhì)量。掏槽孔要保證鉆孔角度，周邊孔開眼要在輪廓線內(nèi)5cm，外插腳1°～2°；周邊孔鉆孔誤差環(huán)向不大于5cm，徑向不大于3cm；掏槽孔不大于3cm，其它孔開眼誤差不大于5cm。

2.2 炮眼布置原則

掏槽眼：位于隧道掌子面的中下部，底板眼的上部，為便于打眼一般鉆孔臺架的第一、二層均布設(shè)，每層3～5排，間距a=6～12D（D為炮眼直徑）一般為25～50cm，易爆取大值，反之取小值。掏槽眼開口寬度為隧道半幅寬減50cm，眼底間距20cm，與掌子面夾角為55～70°，垂直深度比設(shè)計(jì)進(jìn)尺深20cm。

周邊眼：布于隧道的開挖輪廓線上，間距E=8～15D，一般為40～50cm。垂直深度比設(shè)計(jì)進(jìn)尺淺20cm，最好為每循環(huán)實(shí)際進(jìn)尺深度。

內(nèi)圈眼：布于周邊眼的內(nèi)側(cè)于周邊眼平行，距周邊眼距離W=1.0～1.2E，間距a=20～25D，一般為80～100cm，垂直深度與設(shè)計(jì)進(jìn)尺相同。

輔助眼：布于掏槽眼于邊墻內(nèi)圈眼之間的炮眼，根據(jù)斷面大小，一般布設(shè)3～5排，炮眼底部排距b=20～35D，一般為80～130cm；間距a=25～35D，一般100～140cm。垂直深度與設(shè)計(jì)進(jìn)尺相同。

底板眼：位于隧道低部開挖輪廓線上，間距a=15～20D，一般為70～80cm，垂直深度與設(shè)計(jì)進(jìn)尺相同。

3 Ⅴ級圍巖兩臺階開挖炮眼布置圖

以Ⅴ級圍巖兩臺階開挖爆破設(shè)計(jì)方案為例，其炮眼設(shè)置和裝藥量如圖1、圖2和表1所示。

4 施工工藝

4.1 鉆爆作業(yè)施工工藝

施工工藝流程圖如圖3。

4.2 施工工藝要點(diǎn)

4.2.1 鉆孔作業(yè)

鉆孔作業(yè)前，根據(jù)鉆孔設(shè)確定臺車臂作業(yè)區(qū)域，各臂鉆孔的順序，風(fēng)槍鉆孔的配合時(shí)段及作業(yè)時(shí)間，使鉆孔有序進(jìn)行。采用多功能臺架鉆孔時(shí)，劃定每臺風(fēng)槍作業(yè)區(qū)域，規(guī)定作業(yè)時(shí)間，規(guī)定周邊眼、底眼、掏槽眼開孔偏角及插入角，鉆孔時(shí)嚴(yán)格按規(guī)定作業(yè)，力求鉆孔方向、位置滿足設(shè)計(jì)要求，準(zhǔn)確控制周邊眼外插角。

用極坐標(biāo)APS斷面檢測及炮眼定位，先按不同的圍巖斷面尺寸，炮眼布置圖輸入儀器，爆破后輸入相應(yīng)的里程、斷面，儀器通過光束自動(dòng)檢測斷面超欠挖，用油漆按投影布點(diǎn)。鉆孔標(biāo)準(zhǔn)需達(dá)到準(zhǔn)、平、直、齊。

4.2.2 裝藥作業(yè)

開始裝藥作業(yè)前應(yīng)先用高壓風(fēng)清孔，確?？變?nèi)干凈整潔無異物。核對雷管段數(shù)，確認(rèn)其與設(shè)計(jì)一致時(shí)開始裝藥，要求嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裝藥操作，合理控制藥量。裝藥時(shí)，為了防止拉雷管或破損導(dǎo)爆管，藥裝到孔底，起爆藥包用炮棍緩慢送入。裝藥過程中在孔外導(dǎo)爆管上標(biāo)注雷管段數(shù)，復(fù)核雷管段是否存在異常，并核對裝藥長度及藥卷規(guī)格，確保各項(xiàng)參數(shù)都符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，核對完畢后應(yīng)認(rèn)真做好記錄。當(dāng)炮眼全部裝藥后，用炮泥將其堵塞，其長度為30cm。機(jī)械加工炮泥，用炮棍頂進(jìn)，確保封孔嚴(yán)密。

4.3 爆破作業(yè)

開始爆破作業(yè)前，應(yīng)先將無關(guān)的設(shè)備和人員撤離，然后連結(jié)網(wǎng)路開始進(jìn)行爆破作業(yè)。要求為了直觀的判斷網(wǎng)路是否存在異常，應(yīng)盡量保證網(wǎng)路連結(jié)整齊，且最好在靠近眼孔的位置連結(jié)，盡量縮短孔外網(wǎng)絡(luò)。待網(wǎng)路連結(jié)檢查符合要求后，設(shè)好防護(hù)哨，撤離所有在爆破范圍內(nèi)的人員和設(shè)備，只留爆破人員等起爆信號發(fā)出后進(jìn)行爆破作業(yè)，并快速撤離爆破。

4.4 鉆爆效果檢驗(yàn)

為了不斷優(yōu)化鉆爆設(shè)計(jì)，每次掘進(jìn)爆破通風(fēng)排煙后，應(yīng)仔細(xì)檢查記錄好鉆爆效果。檢查記錄內(nèi)容主要包括圍巖的損壞程度、拋擲距離、碴體的破碎程度、平均掘進(jìn)長度、炮孔利用率、光爆效果等。

4.5 控制超欠挖措施

不同的鉆爆參數(shù)適用于不同的地段，因此應(yīng)結(jié)合地段實(shí)際情況，選擇科學(xué)的鉆爆參數(shù)：采用一炮一分析制度，每次鉆爆循環(huán)后，對比分析多方面的測量和數(shù)據(jù)，包括巖碴塊度、堆碴高度、拋碴距離、殘眼深度及數(shù)量、裝藥量、炮痕保存率、爆破震動(dòng)速度等，從而確定最佳的鉆爆參數(shù)，使鉆爆設(shè)計(jì)更加完善。

4.5.1 控制打眼精度、爆破影響和裝藥封堵質(zhì)量

首先利用全站儀在隧道底測出與隧道中線平行的臺車軸線位置，然后安排臺車在測設(shè)位置準(zhǔn)確定位，開孔位置禁止>±2cm，炮眼軸線以激光指向?qū)颍@周邊眼時(shí)插上炮桿，使側(cè)墻孔在一條垂線上。

全斷面一次爆破中掏槽眼與擴(kuò)槽眼的起爆雷管選用的是1～15段毫秒雷管，其它炮眼配裝秒差為50ms的3～11段等差雷管，取得了良好的效果，因?yàn)楹撩肜坠?段、2段、3段、5段…間，延期秒差小于50ms，因此除掏槽眼外跳段使用。

嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)裝藥量和間隔距離，將雷管、導(dǎo)爆管、竹片按綁扎成藥串，然后開始裝藥，要求藥量適當(dāng)，且禁止混裝和錯(cuò)裝雷管。炮眼裝藥后，用炮泥嚴(yán)密堵實(shí)。

4.5.2 加強(qiáng)地質(zhì)預(yù)報(bào)工作

為提高爆破效果，更好地控制超欠挖，應(yīng)采取有效措施加強(qiáng)地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，具體比如配備專業(yè)工程師做好掌子面地質(zhì)描述，配合有關(guān)設(shè)備或儀器作出開挖前方的地質(zhì)預(yù)報(bào)等。

4.5.3 堅(jiān)持?jǐn)嗝鏅z測及信息反饋

為不斷完善鉆爆設(shè)計(jì)，當(dāng)開挖放炮后，應(yīng)及時(shí)將爆破效果、斷面超欠挖情況等記錄在案，并進(jìn)行必要的對比分析，由此我們能夠得到一些數(shù)據(jù)。比如平均線性超挖、最大欠挖、最大超挖等，從而分析出超欠挖部位的位置，有的放矢地采取修正措施，因此通過堅(jiān)持?jǐn)嗝鏅z測及信息反饋，能夠不斷優(yōu)化鉆爆設(shè)計(jì)。

5 結(jié)論

茅坪山隧道泄水洞采用上述爆破方案，有效保障了工程進(jìn)度、質(zhì)量和安全。在施工過程中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)和建議如下：

①采用光面爆破技術(shù)，嚴(yán)格控制實(shí)施爆破的方案，Ⅴ級圍巖采用二臺階開挖法施工，單循環(huán)進(jìn)尺2.3m，最大一段藥量9.6kg。

②爆破后巖面保留有半眼孔痕，中等強(qiáng)度巖石的半眼率>60%，高等強(qiáng)度巖石的半眼率>80%。

③在正式開始施工前，結(jié)合圍巖地段的實(shí)際情況和初擬的鉆爆設(shè)計(jì)，應(yīng)先進(jìn)行鉆爆試驗(yàn)，如此既有利于優(yōu)化爆破參數(shù)，因?yàn)橐坏┰诒圃囼?yàn)中發(fā)現(xiàn)效果不理想，就可及時(shí)地采取修正措施，也有利于判斷爆破振動(dòng)對已支護(hù)段是否危害，幫助分析爆破設(shè)計(jì)是否科學(xué)完善。

④通過控制打眼精度、爆破影響和裝藥封堵質(zhì)量、加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和爆破斷面持續(xù)檢查工作，有效控制了隧道超欠挖現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：

[1]張超，王海亮，劉玲玲.淺埋隧道光面爆破減振施工技術(shù)[J]. 國防交通工程與技術(shù)，2015（06）：71-73.

[2]王小波.張家溝隧道光面爆破設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].山西建筑，2015（10）：165-166.

[3]劉萍.小斷面隧道光面爆破技術(shù)探索[J].價(jià)值工程，2015（09）：198-201.

[4]徐林生，王知遠(yuǎn).隧道光面爆破超欠挖現(xiàn)象分析與控制技術(shù)措施[J].公路隧道，2015（01）：54-56.

[5]羅毅，任華林.岑溪大隧道光面爆破設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[J].公路交通技術(shù)，2015（01）：98-101.

[6]M. Ramulu，A.K. Chakraborty，T.G. Sitharam. Damage assessment of basaltic rock mass due to repeated blasting in a railway tunnelling project——A case study[J]. Tunnelling and Underground Space Technology incorporating Trenchless Technology Research， 2008 （2）.