摘要:相對(duì)于傳統(tǒng)爆破方式,光面爆破能有效控制周邊眼炸藥爆破,減少圍巖的爆震裂縫,增強(qiáng)圍巖自身的承載力,保證施工安全、快速地進(jìn)行,因而逐漸在隧道工程施工中得到廣泛應(yīng)用。文章分析了光面爆破施工中存在的問題,并結(jié)合工程實(shí)例,對(duì)高速公路隧道光面爆破施工技術(shù)及質(zhì)量控制進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞:高速公路隧道;光面爆破;施工技術(shù);質(zhì)量控制
0 引言
光面爆破是指通過對(duì)爆破參數(shù)和施工工藝進(jìn)行合理的選擇,分區(qū)分段微差爆破,使圍巖不受到嚴(yán)重破壞,并使爆破后開挖輪廓成形規(guī)則、巖面平整的爆破技術(shù)。光面爆破與噴錨支護(hù)、監(jiān)控量測(cè)都是新奧法施工中的一個(gè)重要組成部分。采用光面爆破施工,可以減少對(duì)圍巖的擾動(dòng),增強(qiáng)圍巖的自承能力,能夠極大程度地防止因振動(dòng)干擾過大而導(dǎo)致塌方等不利現(xiàn)象,增強(qiáng)了施工安全性,特別是對(duì)于松軟破碎巖層其作用和效果尤為顯著。采用光面爆破施工,不僅可以減少炸藥的使用量和出碴的數(shù)量,而且能減少隧道的超欠挖和支護(hù)的工作量,節(jié)省大量混凝土施工,加快施工進(jìn)度,降低工程成本。采用光面爆破施工,圍巖的壁面平整、凹凸很少,可以避免局部坍落,減弱應(yīng)力集中,提高圍巖的穩(wěn)定,減少隧道的維護(hù)量,并為支護(hù)施工創(chuàng)造有利條件。但是光面爆破是一個(gè)綜合過程,涉及到許多方面,在光面爆破開挖的過程中,稍不注意,就容易出現(xiàn)兩炮銜接臺(tái)階大,凸凹度大,炮痕率低,對(duì)圍巖的破壞性和擾動(dòng)性大,嚴(yán)重的會(huì)影響到圍巖的穩(wěn)定,而且超挖現(xiàn)象較為嚴(yán)重,造成出渣量、混凝土用量超方嚴(yán)重等問題,直接影響到施工質(zhì)量、施工進(jìn)度和施工成本。因此在光面爆破過程中,應(yīng)進(jìn)行爆破參數(shù)設(shè)計(jì)及優(yōu)化,改進(jìn)施工工藝,加強(qiáng)施工質(zhì)量控制,確保整個(gè)施工階段的安全和質(zhì)量。
1 工程概況
本案例高速公路隧道為分離式長隧道,左線長1 989 m,右線長1 990 m。隧道范圍內(nèi)中線地面高程為615.5~909.5 m,最大相對(duì)高差為294 m。隧道軸線走向方位角約為230°,屬中低山地貌,地形起伏較大。本隧道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高,沉降控制要求嚴(yán),施工環(huán)境復(fù)雜,施工展開困難。隧道地質(zhì)差,Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖占隧道累計(jì)長度的37.5%,且存在斷層、淺埋,施工中存在坍塌、冒頂、涌水等施工風(fēng)險(xiǎn)。因此,本工程隧道開挖掘進(jìn)采用光面爆破,有[KG(0.05mm]利于降低對(duì)圍巖的擾動(dòng),充分利用圍巖的自穩(wěn)能力,提高開挖質(zhì)量,確保施工安全。光面爆破施工能有效地控制超欠挖,在保證開挖質(zhì)量的同時(shí),減少支護(hù)的工程量和防水材料的浪費(fèi),從而降低生產(chǎn)成本。
2 光面爆破施工技術(shù)及質(zhì)量控制
2.1 光面爆破設(shè)計(jì)
本工程隧道光面爆破施工工藝流程如圖1所示。
2.2 光面爆破設(shè)計(jì)
本工程根據(jù)不同的圍巖類型及開挖工法進(jìn)行初步爆破設(shè)計(jì),并對(duì)圍巖實(shí)際爆破效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析,根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)施效果不斷優(yōu)化爆破設(shè)計(jì),以便達(dá)到理想的爆破效果。
2.2.1 光面爆破參數(shù)的選擇
通過爆破試驗(yàn)確定爆破參數(shù),按照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)修正。本工程光面爆破參數(shù)表如表1。
根據(jù)圍巖特點(diǎn),本工程爆破設(shè)計(jì)周邊眼按照Ⅲ級(jí)50~55 cm、Ⅳ級(jí)45~50 cm、Ⅴ級(jí)40~45 cm間距布置。
2.2.2 進(jìn)尺與鉆眼深度的選擇
隨著鉆眼深度的增加,鉆眼速度會(huì)下降得越快,使孔間誤差過大,影響爆破效果。根據(jù)本工程隧道斷面、圍巖地質(zhì)條件、機(jī)械設(shè)備能力等,Ⅲ級(jí)圍巖地段開挖依據(jù)新奧法原理采用全斷面法開挖施工,每循環(huán)為3 m左右比較理想;正洞Ⅳ級(jí)圍巖地段采用臺(tái)階法開挖施工,每循環(huán)進(jìn)尺1.5~2 m比較理想;正洞Ⅴ級(jí)圍巖地段采用臺(tái)階法加臨時(shí)橫撐法或加臨時(shí)仰拱法開挖施工,每循環(huán)進(jìn)尺0.5~1.0 m比較理想。
2.2.3 掏槽方式
根據(jù)實(shí)際操作效果及圍巖特性不同采用楔形掏槽。
2.2.4 爆破器材的選定
(1)根據(jù)常用的火工品比較,該隧道使用32乳化炸藥。該類炸藥主要性能如下:
藥卷密度:0.951.25 g/cm3;
殉爆距離:≥3 cm;猛度:≥12 mm;
爆速:≥3 200 m/s;爆力:≥320 mL。
(2)雷管使用非電毫秒導(dǎo)爆管雷管,起爆的時(shí)差間隔為50~75 ms。該類雷管主要性能如下:
起爆能力:能炸穿厚度為5 mm的鉛板;
抗水能力:普通型在1 m水深容器中可保持8 h起爆;
起爆感度:40 ℃~50 ℃溫度范圍內(nèi)用一發(fā)工業(yè)8號(hào)雷管可同時(shí)起爆20發(fā)導(dǎo)爆雷管;
雷管跳段使用共分17段,其中為加強(qiáng)掏槽效果加大掏槽眼間間隔段數(shù)。
2.2.5 裝藥結(jié)構(gòu)
為了增加不偶合系數(shù)和爆炸力對(duì)開挖輪廓處圍巖的緩沖作用,本工程周邊眼采用小直徑藥卷(32 mm)空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu),空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)如圖2所示。
2.3 爆破施工
2.3.1 放樣布眼
鉆眼前,測(cè)量人員先測(cè)量出隧道中心位置并用紅油漆準(zhǔn)確繪出,放出拱頂設(shè)計(jì)高程,并定出隧道開挖斷面輪廓線,標(biāo)出炮眼位置,其誤差不得超過5 cm,經(jīng)檢查合格后方可進(jìn)行鉆眼。在直線段可用激光導(dǎo)向儀控制開挖方向和開挖輪廓線,以減少測(cè)量時(shí)間和提高測(cè)量精度。
2.3.2 定位開眼
采用鉆孔臺(tái)車鉆眼時(shí),應(yīng)根據(jù)鉆爆設(shè)計(jì),確定臺(tái)車施工區(qū)域,確保鉆孔不發(fā)生相互干擾而有序進(jìn)行,同時(shí)臺(tái)車要與隧道軸線保持平行,確保鉆眼精度。
2.3.3 鉆眼
鉆孔時(shí)嚴(yán)格按操作規(guī)程作業(yè),確保鉆眼鉆進(jìn)方向和角度。周邊眼沿隧道斷面開挖輪廓線上按周邊孔間距均勻布置,控制好內(nèi)圈炮眼與周邊眼的距離。確保周邊眼有準(zhǔn)確的外插角,以避免出現(xiàn)作業(yè)凈空或欠挖。盡可能使炮眼底不超過隧道斷面開挖輪廓線15 cm,便于下一循環(huán)鉆孔。對(duì)開挖面平整性進(jìn)行觀察,可按實(shí)際情況適時(shí)調(diào)整炮眼深度,以保證炮眼底在同一平面上。掏槽眼采用楔形掏槽,鉆孔精度要高,誤差在3 cm之內(nèi),炮眼的深度和角度符合設(shè)計(jì)要求。
2.3.4 成孔檢查及清孔
鉆孔完成后,由專人對(duì)成孔進(jìn)行檢查驗(yàn)收,應(yīng)逐孔檢查孔深、孔的角度和孔間距,發(fā)現(xiàn)有不符合要求的炮眼應(yīng)重新鉆孔。在檢查驗(yàn)收的同時(shí),根據(jù)開挖面的平整情況局部修正裝藥量。裝藥前用高壓風(fēng)清孔,吹干凈孔內(nèi)積水和石屑,并用炮棍檢查孔內(nèi)是否有堵塞物等。
2.3.5 裝藥
裝藥時(shí),要按鉆爆設(shè)計(jì)的裝藥結(jié)構(gòu)及藥卷規(guī)格、藥量裝藥,藥裝到孔底,用炮棍將藥卷緩慢送入,使炮眼內(nèi)的各藥卷間彼此密接,雷管要“對(duì)號(hào)入座”。所有炮眼裝藥后,用炮泥進(jìn)行堵塞,堵塞長度≥20 cm??刹捎萌斯し謱訐v實(shí)法進(jìn)行堵塞,堵塞過程要妥善保護(hù)網(wǎng)路。
2.3.6 聯(lián)結(jié)起爆網(wǎng)路
對(duì)裝藥檢查無誤,開始連結(jié)網(wǎng)路。保證起爆的可靠性和準(zhǔn)確性。本工程起爆網(wǎng)路為復(fù)式網(wǎng)路,采用電雷管起爆。連結(jié)時(shí)盡可能靠近眼孔,連結(jié)系統(tǒng)盡量短,不能打結(jié)和拉細(xì),防止損壞導(dǎo)爆管。網(wǎng)路聯(lián)結(jié)好后應(yīng)有專人負(fù)責(zé)檢查驗(yàn)收,應(yīng)認(rèn)真檢查每個(gè)眼孔的起爆藥卷連結(jié)是否正確,檢查是否有網(wǎng)路漏聯(lián)等現(xiàn)象。
2.3.7 警戒和起爆
對(duì)爆破網(wǎng)絡(luò)檢查合格后,由警戒人員對(duì)爆破區(qū)域進(jìn)行清場,待所有設(shè)備和人員撤離至安全地點(diǎn)后,再將起爆網(wǎng)絡(luò)與起爆器連接,并做好爆破警戒后,方可由爆破工起爆。
2.3.8 爆后檢查
爆破后必須經(jīng)過15 min通風(fēng)排煙后,檢查人員方可帶防護(hù)器材進(jìn)入爆破地點(diǎn),檢查有無“盲炮”及可疑現(xiàn)象,在妥善處理并確認(rèn)無誤后,其他工作人員方可進(jìn)入開挖面工作。
2.3.9 爆破效果檢查
每次爆破通風(fēng)排煙后,指派專人對(duì)鉆爆效果進(jìn)行檢查。對(duì)爆破進(jìn)尺、炮痕保存率、超欠挖、爆方石塊大小、拋擲距離、圍巖的損壞程度等情況進(jìn)行綜合分析。效果欠佳時(shí)應(yīng)分析原因及時(shí)優(yōu)化鉆爆設(shè)計(jì),以達(dá)到滿意的鉆爆效果。
2.4 施工效果
本隧道的光面爆破施工過程中,采取相應(yīng)的施工控制措施,在開挖地段取得了良好的施工效果:(1)孔壁沒有明顯的爆震裂縫,超挖量得到有效控制,較以往減少了4%~6%;(2)爆破后的輪廓線圓順平整,應(yīng)力集中小,巖碴塊度較小亦均勻,石碴塊徑一般≤40 cm,利于裝碴,節(jié)省裝運(yùn)時(shí)間;(3)節(jié)約炸藥,降低振動(dòng),不致造成對(duì)圍巖的嚴(yán)重破壞,保證整個(gè)施工階段的安全和質(zhì)量。
本隧道的光面爆破施工已經(jīng)順利完成,得到了建設(shè)單位、監(jiān)理單位和設(shè)計(jì)單位的一致好評(píng),取得了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
3 結(jié)語
總之,光面爆破效果直接影響到高速公路隧道的施工質(zhì)量和成本控制,要取得理想的爆破效果,就要在施工過程中,根據(jù)工程地質(zhì)條件選擇合理的爆破參數(shù)和施工工藝,采取有效的控制措施,提升爆破施工效果,確保按期優(yōu)質(zhì)安全高效完成施工任務(wù)。
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作者簡介:文志榮(1983—),工程師,主要從事高速公路隧道工程施工管理工作。