试论凤凰山隧道光面爆破技术

试论凤凰山隧道光面爆破技术【论文关键词】隧道；光面爆破；技术参数；效果【论文摘要】凤凰山隧道应用光面爆破技术，有效控制隧道的超欠挖，减少了爆破对围岩的扰动，加快了掘进速度，控制施工本钱，获得较理想的爆破效果。文章着重介绍凤凰山隧道光爆参数的选定及爆破效果。一、工程概况〔一〕工程简介新建黄织铁路凤凰山隧道全长6662，是本标段控制工程，也是本线的控制工程；隧道Ⅱ级围岩3559，Ⅲ级围岩906，Ⅳ级围岩2178，Ⅴ级围岩10。〔二〕工程地质隧道通过地带为岩溶中山地貌，山脊与沟谷、岩溶洼地、漏斗相间，第四系土层零星分布，基岩大面积出露。隧道穿越地段按围岩分级划分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩。Ⅱ级围岩岩质新颖、坚硬、裂隙欠发育，岩体为块状构造，围岩稳定。Ⅲ级围岩岩质弱风化，裂隙较发育，多薄层构造，围岩根本稳定。Ⅳ级围岩裂隙发育，岩体为破碎构造，围岩稳定性差，易掉块。隧道开挖采用钻爆法开挖，为保证开挖轮廓成型质量，岩面平整，减少围岩扰动，增强围岩的自身承载才能，保护围岩不被破坏，减小平安隐患，因此,凤凰山隧道施工中采用光面爆破技术。〔三〕施工方案根本情况1．开挖断面大校Ⅳ级围岩断面积为522，每循环需10小时，进尺2.70，采用台阶法开挖。Ⅱ、Ⅲ级围岩断面积为422，每循环需8小时，进尺2.70，采用全断面开挖。2．施工设备装备。凤凰山隧道施工中，采用工字钢、钢管、钢筋等焊接自制成钻孔台架，台架上安装有高压风、钢管、通用闸阀、连接风钻、照明配电盒及照明灯具，可以供15台风钻同时钻眼施工。机械排险后，用装载机将台架抬至工作面，只需5分钟即可就位。就位后，人工在台架的各个区域排险，互不影响，紧接着测量放样，采用15台YT-28式气腿式凿岩机钻孔同时钻眼，钻眼孔径为40。二、光面爆破的优点1．减少超欠挖，减少炸药用量，减少支护混凝土用量；2．爆破后岩面平整，岩碴块度均匀较小，利于装碴，为后期铺挂防水板及二次衬砌施工缩短时间；3．减少支护投入，节约施工本钱，增加效益。三、光面爆破设计1．光面爆破的起爆顺序。起爆顺序：掏槽炮→扩槽炮→内圈炮→周边炮→底板炮→底角炮。2．光面爆破参数确实定〔1〕周边孔间距E。周边眼通常布置在距开挖断面边缘0.1至0.2处,光爆孔的孔底的孔底朝隧道开挖轮廓线方向倾斜3～5°。当爆孔孔径D为40时，周边孔间距E=〔10～16〕D，Ⅱ、Ⅲ级围岩周边眼的间距为0.55，Ⅳ级围岩约为0.50比拟适宜。〔2〕光爆层厚度。光爆层厚度就是周边眼最小抵抗线，它与开挖的隧道断面大小有关。断面大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩石比拟容易崩落，可以大些；断面小，光爆眼受到的夹制力大，光爆层厚度相对要小些。同时，光爆层厚度与岩石的性质和地质构造有关，坚硬岩石光爆层可小些，松软破碎的岩石光爆层可大些。凤凰山隧道光爆层厚度=0.5～0.8，Ⅱ、Ⅲ级围岩取55，Ⅳ级围岩取60。〔3〕密集系数K。周边眼密度系数是周边眼间距E与光爆层厚度的比值，是影响爆破效果的重要因素。K=E/〔K取值0.8〕〔4〕孔深L。围岩循环进尺：L=0.5×B×90%=0.5×6.0×90%=2.70(隧道宽度B=6.0)。除掏槽眼和底角眼取值3.2外，其余各眼炮孔深度取3.0。在实际操作中应视掌子面的凹凸情况，调整各炮眼钻孔长度，使所有炮眼眼底处于同一垂直面上。〔5〕装药量Q。一是确定炸药单耗量q，炸药单耗量对装药效率、炮孔利用率、开挖壁面的平整程度和围岩的稳定性都有较大的影响。它取决于岩性、断面积、炮孔直径和炮孔深度等多种因素。q取值1.2kg/3。二是装药集中度Q。光面爆破装药量的计算，主要是确定周边目光爆层炮眼装药集中度，即Q=qEQ确定为0.11～0.30kg/。〔6〕炮孔数量N。炮孔数量取决于掘进断面积、岩石性能和炸药性能。孔数过少将造成大块增多，周壁不平整，甚至会出现炸不开的情况；相反，孔数过多将使凿岩工作量增大。N=0.0012qS/ad2式中N—炮孔数量，个；q—单位炸药消耗量,取1.2kg/3；S—开挖断面面积，〔Ⅳ级围岩S=522，Ⅱ、Ⅲ级围岩S=422〕a—炮眼装填系数，取0.62；d—炸药直径，硝铵炸药为32。Ⅱ、Ⅲ级围岩炮孔数量N=95个，Ⅳ级围岩炮孔数量N=118个。3．装药构造。周边眼装药采用径向不偶合间隔装药构造，不偶合系数为1.5～2.0。所有爆眼统一装φ32标准药卷，周边眼间隔装药，岩石炸药与乳化炸药混装，周边眼药卷不需绑在竹片上，直接装入，孔口用炮泥堵塞。光面爆破装药过程中，假如只注意控制周边眼用药量而无视内圈辅助眼的药量控制，很难到达理想的爆破效果。因此，为保证光爆效果，司钻手定岗定位，掏槽眼、底板眼、辅助眼、周边眼〔又分拱部、拱墙、边墙〕都实行专人负责。4．起爆方法。隧道爆破从掏槽眼到辅助眼至周边眼，采用多段微差毫杪雷管起爆由里向外起爆，其中周边眼比辅助眼要跳2段，间隔时间为25～100毫秒，且用同一段雷管同时起爆。四、光面爆破参数的调整光面爆破是一项能有效控制岩体开挖轮廓减少超欠挖的爆破技术，通过对隧道周边进展正确的钻孔和爆破，可以保存完好的周边轮廓及减少对围岩的扰动。确定合理的光爆参数，是获得良好光面爆破效果的重要保证。凤凰山隧道钻孔直径为φ40，钻孔深度为3〔除掏槽眼和底角眼取值3.2〕，爆破中使用2号岩石铵梯炸药和乳化炸药。在施工中分别对周边眼间距为40，50，55，60，65，70、光爆层厚度及炮孔数量等进展屡次现场爆破试验，总结出以下爆破技术参数：1．周边眼间距E：当爆孔孔径D为40时，Ⅱ、Ⅲ级围岩周边眼的间距为0.55，Ⅳ级围岩约为0.50比拟适宜。2．Ⅱ、Ⅲ级围岩光爆层厚度取55，Ⅳ级围岩取60。3．密集系数K。K取值0.84．孔深L。隧道光面爆破，周边眼的深度，取决于钻眼精度。本隧道钻眼深度L取值3.0，进尺2.70。5．装药量Q。经过现场试验和施工经历数据，装药量Q确定为0.20kg/。6．炮孔数量N。N=0.0012qS/ad2。考虑到周边眼适当加密,不同围岩级别相应增加8～10个炮孔，Ⅱ、Ⅲ级围岩炮眼总数选取104个，Ⅳ级围岩炮眼总数选取128个。五、爆破效果1．周边轮廓根本符合设计要求，爆破后岩石壁面根本平整，起伏度在15以内。2．爆破后岩面保存有半眼孔痕，整体性好的围岩半眼率大于85%。3．爆破后，在围岩壁面上无粉碎损伤，无明显新生裂隙，对围岩破坏细微。4．爆破后围岩稳定，根本无剥落现象，大的危石浮石少。5．循环进尺理想。当炮眼深度达3.0时,每循环进尺到达2.7以上。6．石碴最大块40，碴堆集中，抛距30。六、结论1．爆破设计是隧道开挖的关键技术，在进展爆破设计时应根据隧道断面大孝围岩级别、机械设备等进