王 將，張乙彬，劉 豪

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550001)

1 前 言

隧道錨作為懸索橋主要的承力結(jié)構(gòu)物，其與周邊巖體承擔(dān)主纜傳遞而來的橋梁纜索拉力，是一種對環(huán)境擾動小、性價比高的錨碇結(jié)構(gòu)形式。在技術(shù)上，隧道錨較重力錨技術(shù)工藝復(fù)雜、施工難度更大。

砂泥巖是自然界中巖體結(jié)構(gòu)分布最為廣泛的一種形式，砂泥巖的風(fēng)化程度直接導(dǎo)致了巖體在受力、變形等方面具有明顯的各向異性，爆破后難以形成光滑的開挖輪廓線，且在爆破設(shè)計不當(dāng)?shù)那闆r會加劇周邊圍巖節(jié)理裂隙的發(fā)展。同時，砂泥巖在破壞過程中其破壞節(jié)理、破壞方式也明顯不同于其他類型的巖體。因此，研究軟巖區(qū)錨碇隧洞控制爆破技術(shù)，可有效降低錨碇硐室圍巖損傷范圍，達(dá)到控制圍巖松動圈的目的。另一方面，隧道硐室爆破施工中，開挖爆破工程造價可達(dá)到整個隧道工程造價的30%以上，控制爆破對減少隧洞超欠挖，節(jié)約成本和加快施工進(jìn)度具有重要的意義。

2 工程概況

軟巖區(qū)懸索橋隧道錨控制爆破施工研究依托工程為太洪長江大橋南岸錨碇隧洞，錨碇隧洞錨塞體嵌入中風(fēng)化圍巖以內(nèi)。隧洞縱向開挖掘進(jìn)深度約96.8 m。其中，前錨室長度35 m，錨碇隧洞錨塞體長度58 m，候錨室長度3.8 m，傾角40°。洞底最大單洞截面尺寸為18 m×19 m，拱頂半徑9 m，左右洞最小凈距47.271 m。

南岸隧道錨碇位于中風(fēng)化砂巖、泥巖地層，中厚層狀構(gòu)造，巖芯較完整，呈柱狀，局部巖芯較破碎，呈碎塊狀，裂隙較發(fā)育。巖體完整程度為破碎～較破碎，圍巖級別為Ⅴ類，土石等級為Ⅴ級，土石類別為次堅巖石。

3 鉆爆優(yōu)化設(shè)計

3.1 裝藥量參數(shù)設(shè)計

(1)掏槽孔參數(shù)

根據(jù)類似工程地質(zhì)，楔形掏槽孔的相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 楔形掏槽主要參數(shù)表

(2)輔助孔參數(shù)

輔助孔是起擴(kuò)槽和崩落巖體作用，一般采用垂直于掘進(jìn)面的鉆孔，根據(jù)經(jīng)驗，一般間距和線裝藥量低于掏槽，本項目根據(jù)圍巖情況，硬巖取大值，軟巖取小值，如表2所示。

表2 輔助孔參數(shù)

(3)周邊孔參數(shù)優(yōu)化

周邊孔主要是起光爆效果，周邊孔線裝藥密度小，一般為不耦合、間隔裝藥，藥卷間用導(dǎo)爆索連接傳爆，根據(jù)經(jīng)驗，周邊孔鉆孔方向稍向巖壁外傾斜5～10°，周邊孔對鉆鑿角度的要求較高，需要各個孔之間的鉆孔角度保持在一個平面上才具有較好的較果，如表3所示。

表3 周邊孔參數(shù)表

3.2 錨碇隧洞光面爆破(周邊孔)技術(shù)參數(shù)優(yōu)化

對錨碇隧洞周邊眼形式、爆眼的大小與間距、藥卷與雷管類型、半管裝藥耦合技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，獲得錨碇隧洞光面爆破技術(shù)參數(shù)。再通過試爆段對爆破技術(shù)參數(shù)進(jìn)行對比、分析、修正，最后以達(dá)到減小隧道硐室圍巖松動圈的目的。

(1)錨碇隧洞爆破周邊眼形式，大小與間距

周邊眼爆破控制是光面爆破的關(guān)鍵步驟，是決定隧道開挖圍巖損傷范圍、超欠挖等重要工序。本項目采用間隔裝藥形式對周邊眼形式、大小與間距進(jìn)行優(yōu)化，利用空眼的導(dǎo)向作用達(dá)到控制光面效果。

(2)半管裝藥技術(shù)

通過選擇適當(dāng)?shù)乃幘?，通過半管裝藥耦合技術(shù)對周邊眼爆破進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，達(dá)到控制隧道開挖圍巖損傷范圍、控制錨碇隧洞圍巖的松動圈。

(3)爆破器材優(yōu)化

選擇適當(dāng)?shù)谋破鞑?，可以改善爆破效果，本項目采?號巖石及乳化炸藥(直徑32 mm的炸藥長200 mm，重200 g)，電雷管，毫秒導(dǎo)爆管雷管、導(dǎo)爆索。鉆孔設(shè)備選用風(fēng)動鑿巖機(jī)，鉆孔直徑42 mm。

4 施工控制要點(diǎn)

(1)爆破采用近距離低烈度措施來達(dá)到減震、光面效果，少對圍巖的擾動。

(2)注意爆破施工時炮孔角度的控制，定向、定量進(jìn)行爆破，保護(hù)隧道錨圍巖的完整性。

(3)為減小地震波和沖擊波，采用周邊光面控制爆破，毫秒雷管，跳段使用。

(4)爆破振動在中部掏槽爆破時最大，對周邊建筑物的影響也最大，必須對掏槽的爆破方案進(jìn)行特殊設(shè)計。

(5)根據(jù)巖層節(jié)理裂隙、巖性軟硬情況，修正孔距、用藥量，特別是修正周邊孔參數(shù)。

(6)空氣沖擊波的控制措施：禁止裸露爆破，采用減弱松動爆破，使其缺少產(chǎn)生空氣沖擊波的多余能量；加強(qiáng)填塞，嚴(yán)禁不充填；采用分?jǐn)辔⒉畋萍夹g(shù)，減少單位時間內(nèi)的能量適施；設(shè)置阻擋墻，改變和減弱沖擊波的傳波影響。據(jù)經(jīng)驗，阻波墻能減弱防護(hù)方向的沖擊波鋒面壓力70%～85%左右。

5 錨碇隧洞爆破效果

表4 觀測點(diǎn)爆破振速

通過對太洪長江大橋懸索橋錨碇隧道的圍巖聲波監(jiān)測數(shù)據(jù)，對測點(diǎn)圍巖振動速度均小于2.5 cm/s。

6 結(jié) 論

(1)本項目爆破控制適用于砂泥巖地層錨碇隧洞施工，可以彌補(bǔ)砂泥巖地層錨碇隧洞施工爆破技術(shù)參數(shù)方面的空白，并指導(dǎo)現(xiàn)場施工，減少或防治爆破引起錨碇隧洞圍巖松動圈損傷過大。

(2)本項目實(shí)施的微振動控制爆破效果良好，形成圓順?biāo)淼垒喞€，達(dá)到充分發(fā)揮圍巖自穩(wěn)能力的目的，減少超欠挖工程量，減少了工程建設(shè)期內(nèi)的施工成本。

(3)本項目的實(shí)施解決了限制隧道錨大規(guī)模發(fā)展的瓶頸，通過軟巖區(qū)隧道錨施工控制爆破使其在圍巖較差的環(huán)境中可以得到廣泛的應(yīng)用。