成兰铁路云屯堡隧道控制爆破施工

成兰铁路云屯堡隧道控制爆破施工

陈枭

中铁二局成兰铁路项目指挥部四川阿坝州623300

摘要：超欠挖是当今隧道开挖施工中普遍存在的现象，直接影响到施工安全及经济效益，而光面爆破技术有效的控制了超欠挖现象，只有光面爆破做得好，围岩自身的承载力才能充分发挥；开挖质量才能得到保证，不至造成由于过大的超、欠挖而导致岩体开挖后出现应力集中的现象。

关键词：光面爆破；超欠挖

1.工程概况

1号横洞地质主要为砂岩、板岩、灰岩、千枚岩互层，节理裂隙发育，多为张节理，局部有方解石脉及石英脉充填，节理裂隙发育，遇水软化易掉块、坍塌，地质条件，不利于施工过程开挖断面稳定和超欠挖控制。因此，制定一套快速、安全的隧道控制爆破施工方案，有效的控制飞石、振动对周围房屋的危害，有效控制隧道断面超欠挖，确保隧道施工质量和施工过程的安全，成为施工中的重难点问题。

2.光面爆破特点及原理

光面爆破施工，可以减少对围岩的扰动，增强围岩的自承能力，特别是在不良地质条件下效果更为显著，不仅可以减少危石和支护的工程量，而且保证了施工的安全。由于光面爆破使开挖面平整，岩石无破碎，减少了裂隙，这样可以大大减少超欠挖量。光面爆破与普通爆破相比，不但减少出碴量，而且还很大程度的减少了支护的工作量，从而降低的成本，加快了施工进度。

一般认为，炸药起爆时，对岩体产生两种效应；二是爆炸气体膨胀做功所起的作用。光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波的叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气的膨胀合裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。

3．施工方案

3.1钻爆设计

横洞Ⅲ级围岩开挖采用全断面法，Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法施工；正洞Ⅲ、Ⅳ级围岩采用台阶法，Ⅴ级围岩采用台阶法加临时仰拱，每次开挖进尺根据围岩情况而定。开挖主要采用光面爆破掘进作业，严格控制超欠挖，尽量减小扰动围岩。在施工中根据光面爆破设计结合现场地质情况进行爆破试验，不断修正爆破参数，达到最优爆破效果。

3.1工艺流程图

工艺流程图见下图3-1-1

3.2爆破特点及要求

装药结构及封堵：周边眼采用不偶合装药法，利用空气达到间隔装药，导爆索连接，确保周边眼炸药起爆后衍生的切线方向的拉应力大于两个炮眼连线方向上围岩的抗拉强度，使光爆层内岩石被拉断形成贯穿裂缝及光爆面。掏槽眼及辅助眼内采用连续装药的装药方法，孔口采用炮泥填塞紧密。

3.3爆破要求

炮眼利用率大于90％；半眼痕保存率大于80％；爆破后围岩面应圆顺平整，无欠挖，平均线性超挖面不超过20cm，且围岩面上无粉碎岩石和明显裂隙，以减少对围岩的施工扰动。

3.4钻爆设计原则

根据工程地质及现场施工条件，通过合理布孔、控制装药量和起爆爆炸力、起爆顺序等，得到设计要求的开挖轮廓面，从而减少超欠挖，减轻对围岩的破坏作用，达到爆后壁面圆顺、平整，缩短排查清除危岩的时间。同时节省炸药，确保施工安全和加快施工进度，又能提高工程质量和降低成本。

3.5钻爆设计

周边眼间距E是直接控制开挖轮廓面平整度的主要因素，借助于经验公式E=（8～12）d（d为炮眼直径）；抵抗线W＝（1.0～1.5）E。光面爆破参数见表3-5-1。

（1）各炮眼药量分配

围绕爆破关键技术，遵循药包对殉爆距离的要求，通过多个循环爆破效果对比分析，优化炮眼中炮泥回填堵塞长度的最佳比例，后对各部位炮眼进行药量分配，掏槽眼、底板眼、辅助眼及内圈眼采用连续装药，其装药量按照递减的原则进行分配；周边眼采用间隔装药。

（2）炮眼堵塞

堵塞作用是使炸药在受约束条件下能充分爆炸，以提高能量利用率，堵塞长度因炮眼不同而不同。最小堵塞长度不小于30cm。采用炮泥机现场加工炮泥，要求堵塞密实，不能有空隙或间断。

（3）爆破器材

采用塑料导爆管、导爆索、毫秒雷管起爆系统，毫秒雷管采用15段别毫秒雷管，引爆采用火雷管。炸药采用乳化炸药，选用φ25、φ32两种规格，其中周边眼使用φ25或φ32药卷，掏槽眼及掘进眼使用φ32硝铵岩石乳化药卷。

（4）装药结构

周边眼：间隔不耦合装药结构，导爆索装药结构如图3-5-2。

（5）装药连线网路

装药时，每2人一组，分片按照钻爆设计图确定的装药量自上而下进行装药，起爆网路采用复式联结网路，每一簇即“一把握”，导爆管在自由端15cm以上处，安装2个引爆雷管，各簇导爆管在自由端10cm以上处安装2各引爆火雷管，各联结均采用黑胶布包扎，以保证起爆的可靠性和准确性。联结时应注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；网路连接好后，要有专人负责检查。

（6）炮眼布置原则

①掏槽炮眼布置在开挖断面的中部采用直眼掏槽，炮眼方向在岩层层理或节理明显时，不得与其平行，应呈一定角度并尽量与其垂直。

②周边炮眼沿设计开挖轮廓线布置，以保证爆出的断面符合设计要求。

③辅助眼交错均匀布置在周边眼和掏槽眼之间，力求爆下的石碴块度适合装碴的需要。

④周边眼与辅助眼的眼底应在同一垂直面上，以保证开挖面平整，但掏槽炮眼应s加深10-20cm。

⑤炮眼布置数量视隧道开挖断面的大小和围岩情况而定。

（7）起爆顺序，如下图7-1-1。

3.4不同围岩钻爆设计

根据地质情况，不同围岩采用不同的爆破方法，在施工中根据光面爆破设计结合现场地质情况进行爆破试验，不断修正爆破参数，达到最优爆破效果，开挖后及时完成初期支护。

横洞Ⅲ级围岩全断面光面爆破炮眼布置见图3-4-1；

横洞Ⅳ、Ⅴ级围岩全断面光面爆破炮眼布置见图3-4-2；

正洞Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩台阶法光面爆破炮眼布置见图3-4-3。

4控制要点

（1）采用光面爆破技术和微震控制爆破技术，严格控制装药量，以减小对围岩的扰动，控制超欠挖，控制洞碴粒径以利于挖堀装载机装碴。

（2）隧道开挖每个循环都要进行施工测量，控制开挖断面，在掌子面上用红油漆画出隧道开挖轮廓线及炮眼位置，误差不超过5cm。并采用激光准直仪来控制开挖方向。

（3）钻眼必须按设计指定的位置进行。钻眼时掘进眼保持与隧道轴线平行，除底眼外，其它炮眼口比眼底低5cm，以便钻孔时的岩粉自然流出，周边眼外插角控制在3～4°以内。掏槽眼严禁互相打穿相交，眼底比其它炮眼深20cm。

（4）装药前炮眼用高压风吹干净，检查炮眼数量。装药时，专人分好段别，按爆破设计顺序装药，装药作业分组分片进行，定人定位，确保装药作业有序进行，防止雷管段别混乱，影响爆破效果。每眼装药后用炮泥堵塞。

（5）起爆采用复式网络、非电起爆系统，联接时，每组控制在12根以内；联接雷管使用相同的段别，且使用低段别的雷管。雷管联接好后有专人检查，检查雷管的连接质量及是否有漏联的雷管，检查无误后起爆。

（6）开挖过程中注意观察石质的变化情况及爆破效果，及时调整钻爆设计。

（7）控制隧道底超欠挖，保证底面平顺。保持临时排水系统畅通，防止积水浸泡围岩。

5.安全措施

（1）不同厂家生产的不同品种的电雷管不得掺混使用。

（2）工作面装药时，人员要撤到安全地点，划出警戒线，严禁一切人员通过，放炮时，必须先发出警号。

（3）放炮完毕待炮烟吹散后安全员、爆破员必须检查放炮地点的瓦斯、顶板、支架、瞎炮、残炮、通风等情况，确实无危险时，才能解除警戒。

（4）爆炸物品管理，应做到随用随取，对每次爆破所用器材数量进行登记，剩余爆炸物品及时归还炸药库，并且做好记录。

（5）对爆破器材的运输，储藏和使用应当严格按国家有关爆破物品使用管理规定执行。

6.结束语

通过云屯堡隧道光面爆破施工技术的实施和应用，总结以下几点：

（1）爆破设计是隧道开挖的关键技术，在进行爆破设计时应根据隧道断面大小、围岩级别、机械设备等进行综合考虑。对不同级围岩，根据其岩石构造、破碎程度等不同情况，选取不同的光爆参数，可获得比较好的理想效果。

（2）合理选用炸药品种和优化装药结构是保证光爆质量的重要因素，提高测量画线布眼精度是保证光爆质量的一项重要措施。加强对起爆顺序和光爆孔起爆时差的控制，可以为光爆孔提供良好的爆破条件。

（3）实施光面爆破，有效的控制了隧道超欠挖，使超欠挖量降至5%左右，爆破后岩面平整，为后续喷射混凝土初期支护、防水板铺设等工序创造了有利条件，提高了施工质量，加快了施工进度，降低了工程成本，取得了较好的经济效益。

（4）光面爆破运用后取得的较好的效果，开挖轮廓需要精确放样做保障，周边眼间距根据围岩条件适时调整，才能取得较好的爆破效果，在平常管理过程中需要加强测量放样管理才能确保光爆效果，取得较好的经济效益。

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