石灰岩地区隧道Ⅲ级和Ⅳ级围岩光面爆破施工（精选2篇）
介绍了新建武广铁路客运专线SDⅢ标大瑶山2号隧道Ⅲ级,Ⅳ级围岩光面爆破的适用范围条件、材料要求、施工工艺、施工质量控制要点及施工注意问题,积累了围岩光面爆破施工经验.
作 者：秦生华 QIN Sheng-hua 作者单位：中铁十二局集团有限公司,山西太原,030024 刊 名：山西建筑 英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE 年，卷(期)：2009 35(2) 分类号：U455.4 关键词：石灰岩地区 隧道 围岩 光面爆破 施工工艺
关键词：石灰岩地区,隧道,围岩,光面爆破,施工工艺
在工程爆破技术中,隧道爆破占有重要地位,这不仅是因为隧道爆破价格昂贵,而更重要的是爆破成功与否,直接影响着隧道安全、支护类型及投资。从一些事故调查中可知,隧道塌方落石所造成的人身伤亡事故,都直接或间接与隧道爆破技术有关。大瑶山2号隧道开挖采用光面爆破法,对保护围岩、减少超挖、节约投资具有很大意义。迄今为止,隧道爆破在国内还没有一套较为系统的设计理论和方法,隧道光面爆破技术也未得到大力推广和应用,因此进一步提高和发展隧道爆破技术意义重大。
1 工程概况
大瑶山2号隧道位于广东省韶关市境内,隧道进口里程DK1920+530,出口里程DK1924+536,隧道全长4 006 m。该隧道主要以灰岩夹泥质灰岩为主,节理发育岩体较破碎,隧道围岩主要有Ⅲ级,Ⅳ级,Ⅴ级。受断层的影响,岩溶发育,易造成大规模涌泥、涌水和突水。
2 适用的范围条件
本法适用于石灰岩地区隧道开挖施工。
主要围岩级别为Ⅲ级,Ⅳ级。岩质主要为:下伏石炭系下统灰岩、角砾状灰岩局部夹有炭质页岩、 灰岩夹泥质灰岩、下伏石炭系下统石蹬子组灰岩、弱风化;石炭系下统岩关阶灰岩、下伏石炭系下统灰岩、泥质条带灰岩、钙质页岩、粉砂岩和石英砂岩。
3 材料要求
材料要求见表1。
4 施工工艺流程
4.1 施工工艺原理
施工中主要采用的开挖施工方法为爆破法开挖,爆破施工过程中严格控制装药量,减少炮轰波对围岩的扰动,达到爱护围岩的目的。采用YT28型风动凿岩机钻眼,非电毫秒雷管微差起爆。
周边眼采用ϕ25 mm小直径药卷间隔装药方式,其余炮眼采用连续装药,富水地段采用乳化防水炸药,掏槽眼采用复式楔形掏槽。爆破材料采用1段～17段非电毫秒雷管和塑料导爆管起爆,周边眼采用低爆速、低密度、高爆力、传爆性好的小直径2号岩石硝铵炸药(直径25 mm),富水地段采用乳化炸药,厂制炮泥堵塞,导爆管复式网路连接,各部一次起爆。光面爆破受多种因素影响,包括围岩强度、整体性、节理、层理等地质因素,现场围岩地质结构千变万化,爆破参数进行现场设计动态调整。同一类围岩经试爆取得的技术参数,作为初步依据,每一循环爆破作业都要由有经验的爆破工程师根据上一循环爆破效果,以及本循环围岩特征进行适当调整,选择一组最佳技术参数。上一循环是下一循环的预设计和试爆破。
4.2 施工工艺流程图
施工工艺流程图见图1。
4.3 施工作业说明
4.3.1 施工顺序
测量放样→标出孔位→钻正顶孔→钻孔→装药连线→起爆。
钻爆采用YT28型风动凿岩机,凿岩台车钻孔作业:固定人员司钻,固定部位孔眼,严格控制外插角和周边眼间距。在拱部周边眼钻孔完毕后,利用装药平台进行装药连线作业。
4.3.2 钻孔技术要求和质量标准
1)钻孔要做到“准、顺、平、齐”。
准:按周边孔参数要求,孔位要选准;
顺:侧墙孔孔口要顺开挖轮廓线布置,使孔底均位于开挖允许的超欠范围内;
平:各炮眼相互平行(孔口和孔底距相等);
齐:孔底要落在同一平面上,爆出的断面要整齐,便于下一循环作业。
2)保证钻孔质量措施。
光爆钻孔时,由爆破设计技术员统一指挥协调行动,认真实行定人、定位、定机、定质、定量的“五定”岗位责任制;分区按顺序钻孔,避免相互干扰、碰撞、拥挤;固定钻孔班,以便熟练技术,掌握规律,提高钻孔的速度和准确性。
按各断面炮孔爆破设计装药量装药连线,塑料导爆管起爆网络连接采用复式连接网路。炮孔孔口采用炮泥堵塞,炮泥由炮泥机加工成型。
4.4 钻爆设计
4.4.1 炮眼布置原则
1)掏槽眼:
正洞Ⅲ级围岩采用中空直眼掏槽,为保证掏槽钻眼精度,掏槽位置选择在隧道中线偏下的位置;正洞Ⅳ级围岩采用斜眼掏槽。
2)周边眼:
根据光面或预裂爆破选定的周边眼间距,严格控制外插角以减少超欠挖。
3)内圈眼:
内圈眼的位置在周边眼抵抗线的边缘,内圈眼的孔距稍大于周边眼抵抗线(w)。
4)辅助眼:
掘进炮眼,其炮孔间距,视岩石坚硬程度、装运手段、岩石破碎程度的要求等因素而定,一般取0.65 m～1.2 m,岩石坚硬取小值,反之取大值。
5)底板眼:
底板眼沿开挖轮廓底线布置,并适当增加药量起翻碴作用,使爆落的岩碴翻松,便于装载设备装碴。
4.4.2 装药结构与堵塞
1)根据不同炮眼直径和不耦合系数选择不同的药卷。周边眼采用间隔装药。岩石很软时,可采用导爆索起爆。2)装药后用黄泥或聚氯乙烯、聚乙烯等薄膜加工的专制水袋装满水后充当炮泥放在炮孔中对炮孔进行堵塞,炮眼堵塞长度不少于30 cm。
4.4.3 周边眼起爆方法
周边眼采用导爆索起爆。
4.4.4 起爆顺序
掏槽眼→辅助眼→内圈眼→周边眼→底板眼。
光面爆破成功与否,不仅取决于孔网参数的设计和装药量及结构,更重要的是布孔的正确与否和钻孔偏差的大小。现在无论哪种类型的钻机在钻周边光爆孔时,都有2°～4°的偏角、仰角或俯角,这样实际上无法形成完整的平面,易导致超挖。这种超挖随着一次爆破进尺加深而增大,如偏角为4°时,每进尺1 m则超挖7 cm,每进尺2.5 m则超挖17.5 cm。正确做法是采用所谓的“欠挖法”布孔,即测量布孔时,按欠挖5 cm左右布孔,这样可以最大限度地减少超挖量。
光爆孔的炸药最好采用小药卷,并按一定间距捆扎在导爆索和竹片上做成炸药串装入炮孔,通常在竹片底部捆扎1/2条～1条直径32 mm～35 mm的药卷作为起爆药和底部装药。在装药过程中,为了保证内圈孔爆炸时不破坏光爆孔内的药串,药串上的竹片不能露出孔口外,且内圈孔的堵塞长度不得小于炮孔间距的80%。邻近光爆孔的内圈孔装药也很重要,内圈孔所受夹制较大,在爆破中如果装药量过大,这些孔爆破时所产生的裂缝可能扩展到最终形成的断面以外,因此对内圈孔进行仔细均衡装药非常重要。
5 施工质量控制要点
1)做好超前地质预报工作,准确判定围岩的岩性,合理设计爆破参数,为提高光面爆破效果提供前提条件。
2)钻爆作业严格按爆破设计图进行钻眼、装药、接线和引爆。如开挖条件出现变化需要变更设计时,由主管技术人员确定。
3)钻眼前按设计爆破图用红油漆标出炮眼位置及开挖轮廓线,经检查符合设计要求后才可钻眼。
4)装药分片分组,按爆破技术参数及炮孔布置规定的单孔装药量、雷管段分别“对号入座”。周边眼采用不耦合装药方式,装药前将炮眼内泥浆、石粉吹洗干净。所有装药的炮眼均堵塞炮泥,周边眼的堵塞长度大于20 cm,仔细连线并检查有无漏连现象。
6 结语
