高速公路隧道掘进爆破施工技术获奖科研报告

高速公路隧道掘进爆破施工技术获奖科研报告关键词：高速公路；隧道掘进；爆破施工

1高速公路隧道施工技术分析

1.1钻爆施工技术。公路工程完成初期勘察、图纸设计以及机械设备的准备后，需按照隧道现场具体状况，利用钻爆技术实现开挖前期工作。在施工过程中，主要利用硝铵炸药完成爆破后通过机器进行开挖。因其具有巨大的安全风险，因此，需加强施工现场的安全防护，对项目具体状况给予综合的探讨，制定出作为科学的施工方案，通过专业人员完成操作，并由安全防护人员给予全面的监督与防护，最大限度的避免碎石等对施工人员带来安全威胁。

1.2混凝土喷射技术。为了保证隧道的稳定性和使用寿命，对公路隧道施工材料层层把关，选择具有耐潮湿、抗压能力强、环保的材料作为施工材料。在施工过程中，严格控制喷射混凝土配合比及速凝剂用量，保证混凝土后期强度。在初次喷射混凝土之前，应首先对隧道开挖完成后的基岩表面进行排险清除，对松动不稳定的危岩进行机械清除。然后用高压风（水）管来清理基岩表面遗留的淤泥和砾石，避免对混凝土的附着性产生影响。

1.3隧道明洞施工技术。高速公路隧道洞口施工过程中，需在拱部设置自进式锚杆，避免开挖时顶部出现塌落。通常而言，明洞施工大部分采用明挖对墙体以及拱部完成施工。但对内墙进行施工时需利用暗挖的形式进行作业，同时利用混凝土对其完成加固。明洞施工完成后，需及时插入钢筋，并利用混凝土完成浇筑。

1.4锚杆施工技术。由于高速公路隧道施工具有难度大、工艺复杂、工序众多等特征，所以，在施工前期需加强模拟施工，并在图纸上标注基础定位点。在此环节，需利用锚杆钻孔技术给予实现。为了更好的确保施工质量，在利用锚杆施工时，需提升清理，避免杂质以及污渍等钻孔带来影响，产生误差。

1.5防排水技術。洞体塌方在高速公路隧道施工当中问题尤为严重，究其原因，主要因隧道坐在地质繁琐，山体极易受到周边水系或地下水等环境因素的制约，导致其内部壁体发生渗漏，更甚者会导致塌方问题的发生。所以，在加强防排水施工技术的运用。在此过程中，需与项目施工设计需求以及隧道内部构造相结合，完成隧道内的防水以及排水建设，避免其内部发生渗漏等状况，保证项目整体施工质量。

2隧道掘进爆破的发展历史

掘进爆破技术发端于十七世纪初期，当时匈牙利人在进行矿山巷道的掘进时，首次采用了黑火药进行爆破施工，此时的爆破技术非常落后，施工人员采用手工方式开凿炮眼，工作进度缓慢、效率低下，这种方式延续了100多年，到了十八世纪中期，随着风动凿岩机的发明及大规模的使用，手工开凿方式才逐渐被淘汰。在欧洲仙妮丝铁路隧道修建时，第一次采用了药卷方式进行爆破，而在修建圣哥达隧道时，这种技术已经日趋完善了。到了上世纪中期，瑞典人发明了光面爆破技术，该技术通过控制不同的炸药能量，使得爆破后能够较好的维护围岩的完整性，提高围岩的稳定性，减少了超欠挖量。随后，美国人对此技术进行了进一步的改进，并形成了隧道缓冲爆破法、隧道预裂爆破法等一系列先进的爆破方法。

3隧道掘进微振爆破技术的应用

3.1技术原理

微振爆破技术主要是通过通过控制爆破的振动来达到理性爆破状态的一种爆破技术，一般而言，为了降低爆破振动对周边的破坏，都会对炸药的药量进行控制，但是这仅对软弱地质段较为有用，而对于坚硬围岩的爆破效果并不理想。这就需要根据爆破振动波的监测结果，结合隧道内安全振动速度指标来综合设计最大装药量，这个过程就是微振爆破技术的核心内容，在采用微振爆破技术时，可以通过多种方式降震：（1）炸药分散安装：通过加多炮眼数来实现分散装药，多打眼、少装药，有些部位甚至间隔装药，减少单点爆炸释放的能量；（2）截断振动波：在某些可能引发滑坡的低端采用预裂爆破技术，将围岩用预裂缝与爆破体隔开，这样做可以阶段爆破的振动波，起到减震的作用；（3）增加延时段数量：利用露天矿减震的逐孔起爆技术和减震原理，增加爆破雷管的延迟段数量，这样可以降低单响最大装药量，从而减小爆破振动的危害；（4）不耦合装药：通过加大炮孔的直径，可以使炸药在孔内安装时处于不耦合结构，当炸药在爆炸时不直接作用于围岩上，而是直接作用于孔内空气中，再递延到岩壁上，这样就可以有效的减少爆破振动波传递的能量，起到了减振的目的。

3.2方案设计

微振爆破方案设计由多个环节组成：（1）计算最大允许用药量：该药量以允许爆破振动速度来决定，可以由萨道夫斯基公式来计算；（2）确定装药结构：软岩可采用导爆索装药结构，一般情况下要采用小直径连续装药或间隔装药结构，对于眼深小于2米的情况，可以采用空气柱状装药结构，在有瓦斯、煤尘爆炸危险的地段要采用正向装药结构；（3）选定掏槽形式：由于掏槽眼在爆破中形成的振动强度要高于其他部位炮眼的振动强度，所以要选择振动强度小的楔形掏槽形式；（4）明确循环进尺：循环进尺的具体确定要根据工程地质条件来确定，同时要控制各段爆破的段用药量以及一次爆破的总用药量，这样才可以达到减震的目的；（5）底板眼爆破：底板眼爆破一般有两种爆破方法，即同时起爆和分段起爆，前者属于传统方法，这种做法便于出渣，但是同时起爆也存在着振动强度较大的问题。而采用分段起爆可以避免装药量过大，有利于降低振动强度，确保隧道围岩的安全性，所以要根据工程的实际情况，确定底板眼爆破方案。

3.3振动监测

可以通过振动监测设备进行隧道掘进爆破振动的监测，该设备由一个发射换能器和两个接收换能器构成，其工作原理是将该设备置于岩体的钻孔中心，发射换能器辐射的声波，满足入射角等于第一临界角的声线，在岩体孔壁的声波折射角小将等于90度，即声波沿着钻孔孔壁滑行，然后又分别折射回孔中，由两个接收换能器分别接收。根据振动检测的数据，随着测量次数的不断增加，同一深度爆破后比爆破前的波速小，这说明围岩的损伤随着爆破作业的进行在增加，振动强度越强损伤越严重，通过振动监测，可以及时调整爆破方案，使爆破振动始终处于可控范围之内，以保证隧道掘进施工的安全。

结束语

随着社会经济的发展，我国的高速公路建设取得了巨