高速铁路隧道掘进光面水压爆破施工技术总结报告

隧道掘进水压爆破施工技术争论报告技术总结20236隧道掘进水压爆破施工技术争论报告第一章工程总体状况介绍一、工程概述XX14646m，XXXX733.38m，“S90°；1848.39m，与正线交角60°。隧道内不良地质状况简洁，有2670m应力区，有1315m属于高地应力区；有4055m属于高地温危害区域，最高温度达50.3℃。岚谷斜井正线主攻方向施工任务2150m，该方向作业面的洞内施工环境直接影响该工作面施工问题始终是施工单位需要解决的技术难题，通过理论争论及实际应用，解决了工程爆破存在多年已久的未能充分利用炸药能量和严峻污染环境等两大难题。二、工程地质特征〔1〕地层岩性结凝灰岩为主夹凝灰质粉砂岩、页岩，偶夹石英粗面岩。偶夹石英粗面岩为晚期侏罗世火山活动猛烈爆发的产物，以巨厚层状的熔结较强，含大量晶屑或岩屑的火山碎屑岩为特征，岩石坚硬，受区域构造影响，岩石垂直裂隙较发育，岩石呈块状镶嵌构造。岩石坚硬，受区域构造影响，岩石垂直裂隙发育，岩石呈块状镶嵌构造。三、水文地质特征地下水在地貌上多顺冲沟分布，节理裂隙发育，岩体裂开，导水性较好，地下水较丰富。隧道洞身涌水量及围岩富水程度隧道涌水量及围岩富水程度分区见下表。Qs：隧道通过含水体地段的正常涌水量Qo：隧道通过含水体地段的最大涌水量序号名称序号名称Qs〔m3/d〕Qs〔m3/d〕Qs〔m3/d〕围岩富水程度分区1F12107.8330006.46强富水区2DK521+400337.25500.524.73中等富水区3DK521+8002806.045488.0710.26强富水区4DK522+5002463.524029.8411.54强富水区5F21976.09280013.39强富水区6F33161.74450016.5强富水区7F41261.533503.519.49强富水区8F5703.4910008.07强富水区四、不良地质条件高地应力和岩爆614～1100m，2670m，开挖过程中极有可能发生岩爆。DK524+465～DK525+780366～614m，属于高应力区，长度为1315m，开挖过程中有岩爆可能。高地温≥356.7m的地段〔DK524+395～DK528+4504055m〕的地温温度≥28℃，50.3℃，属存在地温危害区域。高涌水隧道洞身及斜井大局部区段穿越强富水区，强富水区最大涌水量在 2800～5488.07m3/d。五、工程特点与难点及立项的必要性以Ⅱ级围岩为主。隧道围岩主要为凝灰岩，较硬。设2670m应力区，有1315m属于高地应力区；有4055m属于高地温危害区域，最高温度达50.3℃。岚谷斜井正线主攻方向施工任务2150m，该方向作业面的洞内施工环境直接影响该工作面施工进度。量和严峻污染环境等两大难题。立工程的是确保安全、优质、按期完成不良地质段隧道施工，并形成一套完整的施工工2023A立攻关小组，聘请专家，集思广益，经技术创，最终形成了一套行之有效的施工方法，并取得良好的经济和社会效益。六、工程进度安排1、工期目标及开竣工日期XX〔进口段〕202341820231015852天。2、总体进度安排527.4〔20236120231015〕，贯穿里程：DK528+450。其次章关键技术领域的国内外现状目前，修建大路、铁路、兴建水利电力工程，矿山开采国防建设等，无论是隧道还是隧洞开挖，无论是巷道还是坑道开挖，目前根本是承受钻爆方法，所以提高钻爆技术对加快施我国已进展了尝试，但就目前状况分析，不会有很大的进展，其缘由是运输困难、费用高，并不比钻爆法施工优越；在国外，到底实行掘进机开挖好还是钻爆方法好，看法意见也不全都。就目前国内实际状况，承受钻爆法是隧道掘进施工的主导，长大隧道掘进施工是工程的关键，洞内施工环境、掘进进尺及充分利用炸药的性能等诸多技术难题有待解决，否则直接影响到施工安全、施工质量、施工进度、施工本钱等诸多方面问题。本课题就是在这样一个背景下提出的，旨在对隧道掘进水压爆破施工技术作些探讨和研究。第三章 争论课题业环境，提高施工作业效率，保证隧道施工安全，降低施工本钱。二、争论过程1、隧道掘进水压爆破代替炮眼无回填堵塞爆破进钻爆技术的进展上了又一个大台阶。利用炸药能量这一难题，经专家鉴定，该项技术为国内领先，国际先进。战略方针，有宽阔惊异的应用前景。隧道掘进常规爆破〔周边眼常用纸壳塞入炮孔口。钻爆设计主要在高压富水的凝灰岩地段，以典型的b129.5m2。Ⅲ级围岩b断面的常规钻爆设计如下：197〔含光爆周边眼4.0m，全断面289.6kg。各种炮眼的深度、装药量、装填系数见表2-1，炮眼分布、起爆挨次2-1。炮眼分类炮眼个数炮眼深度(cm)水平垂直单孔装药量(kg)装填系数炮眼分类炮眼个数炮眼深度(cm)水平垂直单孔装药量(kg)装填系数小计装药量(kg)掏11821557901.60.8528.8槽21835857902.60.8546.8眼31843960903.20.8257.6197289.6kg。关心眼4238090901.60.7467.2底板眼2238590971.90.8841.8周 拱部6538090900.60.63(承受39边 边墙1438090900.6间隔装药)8.411开挖线911开挖线97 7997 5 3 1 1 3 5 791171199 7557 93 1 12-1炮孔分布及起爆挨次图3.8m2.2.爆破效果3.8m，3.1～3.5m，3.3m，平75.4％2-2。2-2常规爆破效果表爆破类型爆破类型常规爆破单位岩石炸药实际消耗量(kg/m3)0.678平均炮眼利用率75.4%爆渣块度(cm)/抛距(m)95/37.4爆破后粉尘浓度(mg/m3)15.3循环时间(min)570注：本表中的抛距是碴堆得抛距，个别飞石可能较远；循环时间是指钻孔到出碴完毕的作业时间，不包括初期支护耗时；粉尘浓度的测点为掌子面601min隧道掘进水压爆破钻爆设计2-3。炮眼分类炮眼个数炮眼深度(cm)炮眼角度(0)水平垂直单孔装药量(kg)装填系数炮眼分类炮眼个数炮眼深度(cm)炮眼角度(0)水平垂直单孔装药量(kg)装填系数小计装药量(kg)197272kg。掏11821557901.30.7523.4槽21835857902.30.7841.4眼31843960902.90.7752.2关心眼424290901.651.669.3底板眼222290972.11.946.2周 拱部6538090900.50.53(承受32.5边 边墙1438090900.5间隔装药)7炮孔装药构造炮孔的装药构造从炮孔底部至炮孔口依次为药卷、水袋和炮泥，见图3-2。装药前，先用尺量出炮孔深度，依据实测的炮孔深度计算出装药量及水袋、炮泥的长度后，将炸药、水袋和炮泥按挨次装填入炮孔中。需要说明的是，仅需在试验阶段准确测量每个炮孔的深度，在实际施工时，装填构造参数确定后，就不需要重复此项工作了。水袋、炮泥在炮孔中的长3:4。雷管雷管炸药水袋炮泥导爆索爆破根本状况

3-2炮孔装药构造202363001140m，在4.0m，3.6～4.0m，平均每循环进3.8m93.4％2-4。爆破类型单位岩石炸药实际消耗量(kg/m爆破类型单位岩石炸药实际消耗量(kg/m3)0.553平均炮眼利用率93.4%爆渣块度(cm)/抛距(m)65/27.6爆破后粉尘浓度(mg/m3)循环时间(min)水压爆破9.6570注：本表中的抛距是碴堆的长度，个别飞石较远；循环时间是指钻孔到出碴渣完毕的作业时间，不包括初期支护耗时；粉尘浓度的测点为掌子面601min技术经济指标分析比照技术指标XX〔进口段〕实行常规爆破掘进时，在正常状况下，从开头钻眼到出碴完毕，平炮眼利用率仅为75.4％。每一循环实际用药量为289.6kg，实际单位用药量为0.678kg/m3。95cm，37.4m15.3mg/m32-5。XX〔进口段〕承受水压爆破300570min平行作业的结果。93.4％，3001140m345.518d。272kg，0.553kg/m3，单位耗药量比18.4％。水压爆破后，岩石块度最大仅为65cm，裂开度提高了；爆堆长仅为27.6m，与常规爆破相比缩短了26.2％。由爆碴裂开和爆堆短了，致使装碴速度比常规爆破快了不少。9.6mg/m337.3％2-5。工种采样时间样品(滤膜)采样工种采样时间样品(滤膜)采样流量采样前 采样后滤膜重 滤膜重浓度常规爆破水压爆破监测日期测定地监测日期测定地点2023.5.13距掌子2023.5.14面602023.5.15处2023.6.27距掌子2023.6.28面602023.6.29处(min)编号(L/mg)量(mg)量(mg)1013081.0486.2417.331023082.3486.6014.201033082.1886.4914.371093082.8585.629.2310103083.5486.519.9010113083.5586.459.67监测者：XX 仪器型号与名称：TH-40E型恒流粉尘采样器经济指标0.5m，17.6kg，14421379.5虑进去，每延米节约的费用比379.5元更多。XX〔进口段〕379.51140m45.58170m326129d。三、课题争论取得的主要成果〔周边眼常用纸壳塞入炮孔口。增大的结果。3／44、水压爆破后掌子面粉尘浓度比常规爆破明显降低。第四章施工方法1XX该隧道掘进实际光爆炮眼常规装药构造与水压爆破装药构造如图4-1至图4-3。2+0.5节Φ322+0.5节Φ32导爆索0.5节Φ32药卷0.5节Φ32药卷4-1〔单位：cm〕1节水袋1节水袋雷管7节Φ25药卷7节水袋炮泥导爆管4-2水压光面爆破拱部周边眼装药构造〔单位：cm〕1节水袋雷管1节Φ32药卷+7节Φ25药卷 6节水袋 炮泥

导爆管4-3水压光面爆破边墙周边眼装药构造〔单位：cm〕6.2cm，边墙为5.4cm，91％〔78.％。光面炮眼水压爆破最大的优111381526.8％。除此之外，还能起到进一步降低粉尘浓度和防止岩爆的作用。光面水压爆破与常规光面爆破的爆破材料用量比照见表4-1。4-1爆破方法每循环炸药量每循环毫秒雷管每循环导爆索每循环爆破材料费(kg)(个)(m)(元)常规光面爆破47.4121501113水压光面爆破39.56508157.58.34.2破材料费用。从表中可看出，光面水压爆破与常规光面爆破相比每循环可节约爆破材料费26.8％。现场承受水压爆破施工工艺，围岩光面爆破效果如以以以下图进口段〕多个循环所总结的阅历，爆破炮眼装药构造浓缩为三种不同装药构造：①炮眼无回填堵塞；②炮眼用水袋炮泥回填堵塞；③炮眼底水袋与水袋炮泥回填堵塞。这三种不同装药构造见图4-4：炸药 导爆管(a)无回填堵塞〔常规爆破〕炸药 水袋 炮泥 导爆管(b)水袋炮泥回填堵塞水袋 炸药 水袋 炮泥 导爆管(c)炮眼底水袋与水袋炮泥回填堵塞4-4炮眼三种不同装药构造需要进一步比较，所以以后施工内容中还保存了炮眼水袋炮泥回填堵塞，其目的是为了与实际爆破效果比照。4-5,3.8米，炮眼数量、炮眼深度、起爆挨次及间隔时间等不变。上述炮眼三种不同装药构造实际爆破效果见表4-2。炮眼装药构造炮眼无回填堵塞〔常规爆破〕炮眼水袋与炮泥复合回填堵塞炮眼装药构造炮眼无回填堵塞〔常规爆破〕炮眼水袋与炮泥复合回填堵塞炮眼底水袋及水袋炮泥复合回填堵塞装药量〔Kg〕实际单位用节约炸药〔%〕实际进尺〔m〕炮眼利用率〔%〕提高进尺〔%〕289.60.6783.375.42720.553183.893.4152670.543203.893.415776543211238图4-5 常规爆破炮眼分布〔单位：cm〕2、爆破效果分析从表4-2可以看出，炮眼底水袋与水袋炮泥回填堵塞，其爆破效果略好于炮眼水袋炮泥回填堵塞，其实前者最大的优点还表现在降尘和防岩爆方面：由于炮眼最底部有水袋，可以作用不但更进一步裂开岩石，而且水渗入到掌子面的岩石中，对防止岩爆起了很好的作用。从表4-2可以进一步看出，水压爆破与常规爆破相比，更具有显著的“三提高一改善”20%；0.513298此外还有防岩爆作用。二、隧道掘进水压爆破施工工艺1、工艺原理隧道爆破法与目前全国普遍承受的隧道爆破掘进无回填堵塞相比显著提高了炸药能量利用率，即炸药爆破产生的应力波和爆炸高压气体利用率提高，格外有利于围岩裂开。2-1布满，一旦炸药爆炸，压缩空气大大损失了击波的能量，这就相应的减弱了在围岩中传播的应力波能量，降低了应用波的强度，不利于岩石的裂开；同时，由于炮眼无回填堵塞，爆炸气体膨胀从炮眼口冲出，因而损失了膨胀气体大局部的能量，从而减弱了膨胀气体进一步裂开岩石的作用。4-6隧道掘进爆破眼无回填堵塞示意图4-7中传播的击波对水不行压缩，爆破能量没有损失的经过水传递到炮眼围岩中，格外有利于围岩裂开，由于用特地设备制成的炮泥回填堵塞炮眼，抑制膨胀气体冲出炮眼口，提高了爆炸能量使用效率。4-7炮眼堵塞水袋炮眼装药构造示意图2、工艺流程炮孔填塞水袋爆破与隧道掘进常规爆破相比主要区分在于增加了以下两道工序：炮眼注水工艺往炮眼中注水的工艺是先把水灌入到塑料袋中密封，然后把水带填入炮眼底部和中部。PSP-1100×600×40〔mm0.85KW，电源AC220V50HZ，0.8mm200mm~300mm，35mm~40mm炮泥制作工艺炮泥是由近几年研制成功的PNJ-11712×590×129〔mm200~400作炮泥材料为一般粘土。制好的炮泥以外表光滑。用手略微一捏可以变形为宜。为了保证制15%左右。拌合均匀，待混合均匀以后，200mm~300mm施工工艺流程图炮孔填塞水袋隧道爆破炮眼装药构造如图4-8所示4-8炮眼装药构造示意图L1—眼底水袋长；L2—炸药长；L3—炮眼中间水袋；L4—炮泥回填堵塞长其关系为L=L1+L2+L3+L4L1L2L3L4则水的作用不大，假设L3L4水袋、炸药、炮泥填装回填堵塞的炮泥要用炮棍捣固坚实。材料材 料 表序号 名 称雷管炸药

备 注非电毫秒雷管33水袋聚乙烯塑料制成4炮泥粘土制成施工留意事项导致炸药受潮。水袋要盛满水，封口密实，不漏水，合格的水袋坚实直立，便利装填炮眼中。在使用前2h~3h制作炮泥，以避开时间过长，炮泥失水变硬。第五章投入的人力和机械设备一、劳力组织〔见表1〕序工种人数职责序工种人数职责号1现场指挥1现场指挥、