李東華
(中鐵十六局集團第五工程有限公司,河北 唐山 063000)
隧道工程項目控制施工工期與保證開挖輪廓的關(guān)鍵是鉆爆作業(yè)。在圍巖條件允許的情況下,大斷面隧道采用全斷面光面爆破技術(shù)開挖,可加快施工進度,提高施工效率[1]。紅廟嶺斜井工程設(shè)計時選擇采用微振控制,進行全斷面光面爆破施工,目的就是充分發(fā)揮圍巖的自承能力,有效減小對圍巖的振動破壞,期望通過科學(xué)設(shè)置爆破參數(shù)取得較為理想的爆破效果和開挖斷面,避免超欠挖現(xiàn)象出現(xiàn)[2]。本文以紅廟嶺斜井開挖施工為背景,對光面爆破施工技術(shù)的應(yīng)用進行分析。
嶺頭鄉(xiāng)隧道位于福建省福州市,進口位于三山陵園附近的程田正境白馬尊王府邊上,出口位于戰(zhàn)扳村園山附近。起訖里程為DK2+895~DK10+772,全長7877m,單洞雙線。隧址區(qū)最高標(biāo)高510m,隧道最大埋深約450m。紅廟嶺斜井在嶺頭鄉(xiāng)隧道線路前進方向右側(cè),在線路左線里程DK8+150 相交,和線路大里程方向交角43°,斜井綜合坡度為2.32%,平距1117m,采用無軌運輸雙車道襯砌斷面。
在爆破施工環(huán)節(jié)中需要準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù),來有效控制開挖輪廓精度。紅廟嶺斜井工程采用全站儀對斷面以及炮孔線進行測量,并由施工人員在掌子面上對開挖輪廓以及炮孔位置進行明確標(biāo)識。
鉆眼使用鉆孔臺車,嚴(yán)格按照炮眼布置圖進行鉆孔,需要注意的是臺車方向應(yīng)該與隧道走線方向保持一致,同時要求掏槽眼和周邊眼精度要高于其他。掘進工要熟悉炮眼布置圖,尤其是在周邊眼鉆進時要具備豐富的經(jīng)驗,確保鉆孔能夠完全吻合布置圖的炮孔設(shè)計位置,從而提升爆破質(zhì)量。此外還要求周邊孔外插角為1°~2°,炮孔線之間相互平行。在鉆掏槽孔時應(yīng)將誤差控制在3cm以內(nèi),其它炮孔開眼誤差控制在10cm以內(nèi)。為了確保不同炮眼的底部在同一個平面上,在實際鉆眼過程中需要基于巖孔位置和巖石的凹凸程度對炮眼深度進行適當(dāng)調(diào)整。
鉆孔作業(yè)結(jié)束之后,先用高壓風(fēng)吹孔后進行鉆孔質(zhì)量檢查,待檢查合格之后進行裝藥。通常按照從上到下方向基于爆破設(shè)計規(guī)定確定裝藥量并進行裝藥。爆破網(wǎng)路連接以及起爆等各項工作一定要嚴(yán)格遵守爆破設(shè)計以及《爆破安全規(guī)程》,確保各個環(huán)節(jié)均符合操作規(guī)范。紅廟嶺斜井選擇塑料導(dǎo)爆管和毫秒雷管起爆系統(tǒng)對電雷管進行引爆;選擇乳化炸藥(Ф32藥卷)。所有裝藥的炮眼均用炮泥堵塞,堵塞長度要超過40cm。
2.4.1 鉆爆設(shè)計
參照類似隧洞爆破經(jīng)驗、紅廟嶺斜井圍巖性質(zhì)和隧洞面積,采用Ф42孔徑;根據(jù)圍巖性質(zhì),開挖斷面尺寸和爆破效果,對具體的單位炸藥消耗量q值與炮孔布置進行不斷的調(diào)整,最后達(dá)到合理的施工進度與成本[3]。掏槽孔采用中空孔直眼掏槽或二級楔形掏槽(見圖1所示),中空孔直眼掏槽孔距為30cm,排距為30cm,共計6個掏槽孔,二級楔形掏槽孔距為0.3m、0.6m,排距為0.4m,共計8個掏槽孔,掏槽孔比其他炮孔超深20cm。輔助孔的主要目的是擴大掏槽體積,便于周邊孔爆破。輔助孔應(yīng)在周邊孔與掏槽孔之間交錯均勻布置,輔助孔也垂直鉆孔,爆下的石渣塊體大小適合裝渣要求。周邊孔(光面孔)是指沿邊緣輪廓線布設(shè)的炮孔,孔口離開挖輪廓線10cm。線裝藥密度取0.2kg/m,周邊孔裝藥結(jié)構(gòu)采用不偶合間隔裝藥,用導(dǎo)爆索連接各藥卷,并用竹片固定藥卷。掏槽孔、輔助孔裝藥一定要連續(xù),周邊孔采用不耦合間隔裝藥,雷管綁扎導(dǎo)爆索后入孔,孔外采用毫秒導(dǎo)爆管雷管連網(wǎng)起爆。布孔圖如圖2所示。
圖1 掏槽孔布置示意圖
圖2 斜井?dāng)嗝媾诳撞贾脠D
2.4.2 起爆網(wǎng)路設(shè)計
紅廟嶺斜井工程爆破采用分段微差起爆方法,孔內(nèi)電子雷管起爆順序按1(0ms)、3(50ms)、5(110ms)、7(200ms)、9(310ms)、11(460ms)順序起爆,通過數(shù)碼起爆器設(shè)定毫秒延時順序,如圖3所示。
圖3 隧洞起爆網(wǎng)絡(luò)示意圖
紅廟嶺斜井隧洞周邊眼采用光面爆破,如用導(dǎo)爆索連接,導(dǎo)爆索采用搭接、水手結(jié)等方法連接;搭接時兩根導(dǎo)爆索搭接長度不應(yīng)小于15cm,中間不得夾雜異物或者炸藥,捆扎應(yīng)牢固,支線與主線應(yīng)<90cm,雷管的聚能穴應(yīng)朝向?qū)П鞯膫鞅较颉?/p>
對于瞎炮應(yīng)該及時進行原因分析,并采取相應(yīng)處理措施。若是孔外導(dǎo)爆管損壞造成的瞎炮,爆破專業(yè)作業(yè)人員就要把損壞部分去除,然后重新連接導(dǎo)爆管,作業(yè)人員在操作中需要注意的是接頭應(yīng)盡量靠近炮眼,若是孔內(nèi)導(dǎo)爆管損壞以及其它原因造成的瞎炮,需要基于《爆破安全規(guī)程》進行相應(yīng)處理。
光面爆破是掏槽眼首先起爆并形成臨空面,然后掘進眼在該臨空面形成后起爆,接著周邊眼在其它炮眼起爆后才一起起爆,最終形成圓順的開挖輪廓。預(yù)裂爆破順序為先周邊眼起爆,然后掏槽眼起爆,最后掘進眼起爆,周邊眼首先起爆擠壓周圍巖石可以形成預(yù)裂縫,接著對里面的巖石進行起爆,里面巖石爆破形成的爆破波就會被預(yù)裂縫進行有效地反射與阻隔,防止隧道開挖輪廓外的圍巖遭受破壞。
(1)光面爆破周邊眼間距E=(8~16)D=40~80cm,E/W=0.8~1.0(W為周邊眼與二圈眼之間的長度,即周邊眼抵抗線),要求E 表1 光面爆破參數(shù) (2)周邊眼炸藥選取不僅要求爆速與猛度低,并且要求傳爆性能良好。為有效降低爆破破壞程度,一般使用小藥卷間隔裝藥,周邊眼的裝藥集中度q=0.07~0.4kg/m,如果巖石較為破碎,為了最大限度減少對周圍巖體的震動破壞,可采用只裝導(dǎo)爆索,或周邊眼間隔裝藥或不裝藥的方法。 (3)周邊眼應(yīng)同時起爆,使相鄰周邊眼之間形成疊加應(yīng)力波,便于形成裂縫。預(yù)留光面層爆破開挖時,首次開挖沒有達(dá)到設(shè)計輪廓線,預(yù)留40~60cm保護層,防止隧道爆破時對周圍巖體的破壞,后面施工中再開挖到位。 為有效避免超欠挖情況的發(fā)生,在鉆爆施工中需要科學(xué)合理地采取多種處理措施。 (1)基于現(xiàn)場實際地質(zhì)情況科學(xué)設(shè)置鉆爆參數(shù),并合理選擇爆破器材,優(yōu)化改進爆破工藝,進而提升爆破效果[4]。大量工程實踐表明該措施對于光面爆破來說效果非常顯著。 (2)采取有效措施提升畫線以及鉆眼精度,特別是通過準(zhǔn)確測畫中線高程以及開挖輪廓線,有效控制周邊眼精度,避免超欠挖現(xiàn)象。 (3)提升裝藥質(zhì)量,嚴(yán)禁隨意裝藥,避免出現(xiàn)雷管混裝情況。 (4)對斷面輪廓進行質(zhì)量檢查,對開挖之后斷面各個點位情況進行及時了解,如果發(fā)現(xiàn)超欠挖情況,應(yīng)該及時分析超欠挖產(chǎn)生的原因,并對爆破設(shè)計等進行優(yōu)化調(diào)整,降低誤差量。同時還應(yīng)該配專職測量人員對已經(jīng)開挖的斷面進行量測,在眼深3m 情況下確保超挖量不超過10cm,在眼深5m情況下確保超挖量不超過13cm。 (5)建立完善的施工管理體系,確保在施工過程中各項技術(shù)及措施能夠得到落實。具體來說應(yīng)該形成科學(xué)合理的績效考核體系以及獎懲激勵機制,顯著提升施工人員的積極性和責(zé)任意識[5]。 鉆爆作業(yè)均需要嚴(yán)格按照施工設(shè)計進行,如果開挖條件發(fā)生變化,則需要重新對施工設(shè)計進行評估,對于部分內(nèi)容及時進行優(yōu)化調(diào)整。在鉆孔之前需要準(zhǔn)確繪制開挖斷面中線、水平線以及斷面輪廓線等,清晰標(biāo)出炮眼位置,然后對上述工作進行檢查。只有通過檢查之后才能夠進行鉆爆施工。具體來說鉆爆施工要求包括以下方面: (1)對掌子面的虛渣以及危石等進行清理,基于炮眼布置圖實施鉆孔; (2)嚴(yán)格按照要求進行掏槽眼施工,要求平面誤差以及垂向誤差均不能超過5cm; (3)輔助井眼施工時其平面誤差和垂向誤差均不能超過10cm; (4)在周邊眼設(shè)計時允許其位置在輪廓線進行調(diào)整,但是誤差不能超過5cm,同時眼底距離開挖面輪廓線的最大距離不超過15cm; (5)內(nèi)圈炮眼在施工時如果炮眼深度≥2.5m,應(yīng)確保其斜率與周邊眼一致,同時其與周邊眼的排距誤差不能超過5cm; (6)如果開挖面凹凸情況較為明顯時,應(yīng)對炮眼深度進行適當(dāng)調(diào)整,讓所有炮眼眼底基本一致; (7)鉆孔作業(yè)結(jié)束之后,進行質(zhì)量檢查并做好詳細(xì)記錄,對于不符合的炮眼需要重鉆; (8)在裝藥前需要應(yīng)用高壓風(fēng)清除炮眼中的巖粉,并確保內(nèi)部無堵塞物,然后采用分片分組方式進行裝藥,雷管段別對應(yīng)正確。 綜上所述,在光面爆破施工過程中任一環(huán)節(jié)把控不到位,就會影響到斜井洞身的施工安全與施工質(zhì)量,進而影響到嶺頭鄉(xiāng)隧道正洞施工進度。紅廟嶺斜井工程開挖施工實踐證明,采用光面爆破施工技術(shù)具有明顯優(yōu)勢,可以有效克服傳統(tǒng)隧道開挖施工中存在的問題,顯著提升施工效率和質(zhì)量,保障施工人員的安全,對隧道圍巖的損傷較小,圍巖穩(wěn)定,施工效果較好。3 超欠挖控制措施
4 鉆爆施工要求
5 結(jié)束語