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        公路隧道不同圍巖下光面爆破技術(shù)控制要點(diǎn)

        2018-04-02 07:29:50劉金興
        科技視界 2018年3期
        關(guān)鍵詞:導(dǎo)爆索光面炮眼

        劉金興

        (重慶鐵發(fā)建新高速公路有限公司,中國(guó) 重慶 400700)

        0 引言

        高速公路隧道施工中,目前均采用光面爆破施工技術(shù),該工藝以其成本低廉,施工工藝簡(jiǎn)單,能減少爆破炸藥用量,加快施工進(jìn)度,取得了良好的爆破效果和經(jīng)濟(jì)效益。本文以石黔高速連湖隧道為例,介紹光面爆破在不同圍巖條件下技術(shù)參數(shù),供同類工程參考。

        1 工程簡(jiǎn)介

        石黔高速公路全長(zhǎng)83.064公里,橋隧比高達(dá)76%,除三義隧道和連湖隧道進(jìn)口圍巖巖性主要為灰白色、灰色灰?guī)r外,其余隧道圍巖均以鈣質(zhì)泥(頁(yè))巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖為主,受不同風(fēng)化程度影響,分部呈深褐色、深灰色。針對(duì)每個(gè)隧道不同的圍巖巖性、完整程度、節(jié)理構(gòu)造面產(chǎn)狀、巖質(zhì)軟弱強(qiáng)度等工程特性,通過(guò)開(kāi)展高速公路雙車道隧道光面爆破施工應(yīng)用,進(jìn)行技術(shù)攻關(guān),使光面爆破施工技術(shù)具體應(yīng)用于工程實(shí)踐中,以降低工程成本。

        首先制定隧道光面爆破技術(shù)攻關(guān)目標(biāo):(1)炮眼利用率大于90%;炮痕保存率大于85%;爆破后圍巖面圓順平整,無(wú)欠挖,拱部最大超挖值不超過(guò)25cm,邊墻平均線性超挖值不超過(guò)10cm,且圍巖面上無(wú)粉碎巖石或明顯裂隙。(2)降低工程成本:鑒于常規(guī)爆破進(jìn)尺2.65m(鉆眼深3.0m),通過(guò)應(yīng)用水壓爆破技術(shù),使隧道單循環(huán)進(jìn)尺不僅要達(dá)到2.8m以上,而且降低炸藥消耗15%以上。

        2 光面爆破鉆爆設(shè)計(jì)及施工

        2.1 光面爆破技術(shù)要點(diǎn)

        (1)根據(jù)圍巖特點(diǎn),合理選定周邊眼的間距和最小抵抗線,控制循環(huán)進(jìn)尺及周邊眼鉆孔角度。

        (2)嚴(yán)格控制周邊眼的裝藥量,盡可能將藥量沿眼長(zhǎng)均勻分布間斷裝藥,采用導(dǎo)爆索起爆。

        (3)采用臺(tái)架鉆孔時(shí)嚴(yán)格控制各臺(tái)之間的孔位間距、角度,尤其是實(shí)踐摸索出各類炮眼司鉆工相對(duì)固定,比如左架和右架、上架和下架,發(fā)揮工人熟練程度,盡可能避免鉆孔精度誤差。

        (4)為滿足裝藥結(jié)構(gòu)要求,必須采用導(dǎo)爆索來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣間隔裝藥起爆。要安排好起爆順序,使光面爆破層具有良好的臨空面。

        (5)孔口堵塞是隧道(洞室)光面爆破的又一技術(shù)關(guān)鍵,常規(guī)作業(yè)中往往忽視。實(shí)踐表明,從掏槽眼、輔助眼至周邊眼,孔口堵塞是光面爆破中充分發(fā)揮爆破能量、減少圍巖擾動(dòng)的又一技術(shù)關(guān)鍵。孔口堵塞采用自制的 “膠泥+沙”的炮泥材料,堵塞長(zhǎng)度為20cm左右。

        (6)周邊眼間距和最小抵抗線是光面爆破的2個(gè)重要參數(shù)??刂圃瓌t是:軟巖和層理、節(jié)理發(fā)育的巖層上,眼距應(yīng)小而抵抗線適當(dāng)調(diào)大;在堅(jiān)硬穩(wěn)定的巖層上,眼距應(yīng)大些,抵抗線應(yīng)小些。在同一循環(huán)施工時(shí),根據(jù)各段落圍巖情況可調(diào)整最小抵抗線。

        (7)對(duì)于導(dǎo)爆索和雷管,在使用前需對(duì)外觀檢查,若發(fā)現(xiàn)有裂口、折斷、發(fā)霉、黑斑及變色等,則不宜使用。在切割導(dǎo)爆索是需用鋒利刀子切割,禁止鋸割、錘砸、折斷等。

        圖1 兩臺(tái)階開(kāi)挖鉆孔臺(tái)架加工大樣圖

        2.2 隧道開(kāi)挖臺(tái)架制作

        圖1所示為兩臺(tái)階開(kāi)挖鉆孔臺(tái)架,開(kāi)挖臺(tái)車尺寸及高度綜合考慮施工工法、開(kāi)挖斷面、施工機(jī)具作業(yè)空間、掏槽眼開(kāi)口間距等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。

        2.3 鉆孔爆破施工設(shè)計(jì)

        (1)鑿巖機(jī)具選取

        根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)確定的爆破方案,隧道爆破機(jī)具選用YT28型氣腿式鑿巖機(jī),Φ42mm直徑的鉆頭為 “一”字型硬質(zhì)合金鋼,鉆桿規(guī)格為中空六棱形,鉆桿長(zhǎng)度分別為 1.5m、2.0m、2.5m、3.5m四種規(guī)格。

        (2)爆破器材選取

        1)炸藥:采用2號(hào)巖石乳化炸藥,采用標(biāo)準(zhǔn)藥卷φ32mm。

        2)雷管:連接件及孔內(nèi)均采用非電毫秒微差雷管(1~15段),起爆雷管用電雷管。

        3)導(dǎo)爆索:周邊眼間隔裝藥,采用導(dǎo)爆索傳爆。

        4)裝藥結(jié)構(gòu):周邊眼采用間隔不耦合裝藥形式,使用導(dǎo)爆索連結(jié)各藥卷(根據(jù)實(shí)際情況,周邊眼也可非電雷管起爆φ32mm巖石乳化炸藥,采用空氣間隔裝藥、堵塞方式)。其它炮孔采用孔底正向起爆。

        (3)灰?guī)r地質(zhì)巖層爆破設(shè)計(jì)

        項(xiàng)目三義隧道、連湖隧道進(jìn)口圍巖以三級(jí)、四級(jí)灰?guī)r為主,灰色、灰白色,中厚層狀,結(jié)構(gòu)面常見(jiàn)白色帶狀方解石條脈,脈寬小于1cm,經(jīng)取樣試驗(yàn),巖石天然單軸抗壓強(qiáng)度大于30mpa。多呈潮濕狀。據(jù)此展開(kāi)爆破設(shè)計(jì)。

        1)炮眼布置。沿開(kāi)挖臺(tái)車一架二架采用四排掏心眼布置;壓頂炮眼布置兩排;輔助眼、周邊眼、底板眼各一排。如圖2。

        圖2 灰?guī)r地層隧道光面爆破炮眼布置圖

        2)參照光面爆破常用參數(shù)表結(jié)合實(shí)際情況確定預(yù)裂眼間距為48cm,光面眼間距為80cm,巖石環(huán)厚度60cm。起爆順序?yàn)樘筒垩邸鷶U(kuò)槽眼→掘進(jìn)眼→內(nèi)圈眼→周邊眼→底板眼。

        3)布眼特點(diǎn):充分利用開(kāi)挖臺(tái)架進(jìn)行布眼。除常規(guī)爆破周邊眼間距與輔助眼間距為1.25倍外,次排輔助眼與輔助眼間距也控制的比周邊眼與輔助眼間距小。保證輔助眼起爆時(shí)內(nèi)側(cè)抵抗線大于外側(cè)抵抗線,起到保護(hù)周邊眼作用。

        4)起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

        圖3 炮眼布置橫斷面圖

        周邊眼采用導(dǎo)爆索傳爆;其余眼均用非電毫秒1段雷管雙發(fā)連接,用電雷管引爆。堵塞材料采用炮泥。堵塞質(zhì)量要求密實(shí),除周邊孔堵塞0.3m~0.5m以外,其他裝藥后余孔全部堵滿堵實(shí)。

        表1?、蠹?jí)灰?guī)r上臺(tái)階鉆爆參數(shù)表

        5)下臺(tái)階及仰拱開(kāi)挖炮眼布置圖

        6)光面爆破現(xiàn)場(chǎng)照片圖4

        2.4 頁(yè)巖地質(zhì)巖層爆破設(shè)計(jì)

        以連湖隧道出口為例,多以四級(jí)、三級(jí)中風(fēng)化鈣質(zhì)、粉砂質(zhì)頁(yè)巖為主,灰色、深灰色,薄層狀構(gòu)造,裂隙較發(fā)育,巖質(zhì)較軟,經(jīng)取樣試驗(yàn),巖石天然單軸抗壓強(qiáng)度35mpa左右。地下水不發(fā)育,多呈潮濕狀。據(jù)此展開(kāi)爆破設(shè)計(jì)。

        (1)炮眼布置。沿開(kāi)挖臺(tái)車一架二架采用四排掏心眼布置;壓頂炮眼布置兩排;輔助眼、周邊眼、底板眼各一排。

        表2 各眼位雷管、炸藥統(tǒng)計(jì)表

        (2)周邊眼間距取 40cm,周邊眼距輔助眼排間距30cm,形成光爆結(jié)構(gòu)。起爆順序?yàn)樘筒垩邸鷶U(kuò)槽眼→掘進(jìn)眼→內(nèi)圈眼→底板眼→輔助眼→周邊眼。

        (3)上臺(tái)階光面爆破采用毫秒延時(shí)雷管順序起爆:選用單數(shù)段位,1-13段。 掏槽眼使用 1、3、5、7、9段,底板眼使用9段,頂層內(nèi)圈眼使用9段,底板眼使用9段,周邊眼使用13段,其余輔助眼使用11段。起爆網(wǎng)絡(luò)采用“一把握”式復(fù)合網(wǎng)絡(luò),電雷管引爆。

        圖4 

        圖5 

        圖6 

        (4)光面爆破現(xiàn)場(chǎng)照片

        圖7 

        3 光面爆破技術(shù)實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

        (1)采用光面爆破施工,能有效控制超欠挖,減少后期支護(hù)量。連湖隧道右洞光爆實(shí)施后,炮眼殘存率達(dá)到90%—95%,基本杜絕了隧道超欠挖現(xiàn)象,大大降低了施工成本,經(jīng)實(shí)際測(cè)試,所取得經(jīng)濟(jì)效益如表 1、表 2,經(jīng)濟(jì)效益顯著。

        (2)光面爆破后基本杜絕了由于爆破不到位二次補(bǔ)炮的現(xiàn)象,循環(huán)作業(yè)時(shí)間大大減少,加快了施工進(jìn)度。

        (3)光面爆破同普通爆破相比,使得圍巖應(yīng)力分布均勻,對(duì)圍巖擾動(dòng)小,有利于圍巖穩(wěn)定,可有效減少應(yīng)力集中引起的塌方,減少落石,安全效益明顯。

        圖8 

        圖9 

        圖10 

        表3 每循環(huán)光面爆破前后經(jīng)濟(jì)對(duì)比表

        表4 光面爆破后砼節(jié)超統(tǒng)計(jì)表

        4 結(jié)論及建議

        在連湖隧道工程實(shí)例中,成功采用了光面爆破技術(shù),提高了光面爆破質(zhì)量,避免了常規(guī)爆破光爆面凹凸不平的現(xiàn)象;提高了炸藥能量利用率;提高了施工效率,加快施工進(jìn)度;降低了工程成本,提高了經(jīng)濟(jì)效益。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]顧毅成,史雅語(yǔ),金驥良.工程爆破安全[M].合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2009.

        [2]李夕兵.鑿巖爆破工程.中南大學(xué)出版社,2011.

        [3]JTG/T F60-2009公路隧道施工技術(shù)細(xì)則.

        [4]何廣沂著.工程爆破新技術(shù),中國(guó)鐵道出版社,北京:2000.

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