光面爆破在隧道施工中的应用

1光面爆破在隧道施工中的应用第五工程有限公司四公司张杰王秋红殷凤荣摘要文章介绍了光面爆破的设计及在施工中的应用。并总结出影响光面爆破效果的主要原因及施工中采取的措施。关键词光面爆破隧道设计施工一、前言温家冲隧道是渝怀铁路线上的工程项目，该隧道全长540m，地质围岩为砂质泥岩夹砂岩，其中有Ⅲ级240m，Ⅳ级240m，Ⅴ级60m，在隧道掘进施工中，采用了光面爆破，取得了良好的效果。二、施工方案的选择本隧道采用上下两部分开挖，上部打通后，再进行下部开挖，上部包括拱部和边墙2m，在施工中，上部采用光面爆破，全断面一次爆破法施工。三、上部断面爆破开挖的设计1、掏槽形式的选择本隧道围岩f值在2~6之间，石质较软可采用楔形掏槽，另外，在光面爆破中，特别软质围岩，要减少振动，因此，在施工中我们采用三级复式楔形掏槽（见图一三级复式楔形掏槽图单位：cm）图一三级复式楔形掏槽每级均尽量同时起爆，级间间隔时差不应太短，以25~50ms较合适，以保证前段已爆破岩石的破碎与抛掷。2、循环进尺L循环进尺L与超欠挖高度h的关系如下：h=Ltan（θ/2）+e2θ为周边眼的外插角，e为开口误差。由此可见，随着L的增大，h值将增大。因此较小的L对于控制超欠挖和保证良好的光爆效果是有利的，根据实际情况和工期要求，在施工中，循环进尺L=2.0m。3、爆破器材合理的爆破器材可以减少振动，取得良好的光爆效果。炸药的选择：主炮孔采用φ32mm2﹟岩石乳化炸药，周边孔应选用低爆速，低猛度的炸药，采用φ25mm2﹟岩石乳化炸药，同时自制了光爆药卷。毫秒雷管的选择：毫秒导爆管应有足够的段数，为了避免振动，并且满足光爆孔比临近主炮孔迟发50~100ms，毫秒雷管应跳段使用。为了达到间隔装药效果，工地上还购买了导爆索。4、周边眼的设计周边眼的主要参数包括孔径D、药径d、线装药密度q、最小抵抗线W、孔间距E。4．1孔径D的确定本隧道采用YT-28型风动凿岩机，钻头直径40mm，孔径按42mm计。4．2药径d的确定光爆药卷直径必须满足能获得一定的不耦合系数的要求，不耦合系数一般应大于2，也就是D/d≥2，最小不能小于1.5，施工中，采用φ25mm药卷和自制的φ20mm光爆药卷。4．3炮孔间距E在光面爆破中，经验公式方法，周边孔间距E=（8~18）D，在施工中经过反复试验，确定周边孔间距E在50cm~60cm之间。4．4最小抵抗线W在光面爆破施工中，炮眼密集系数m值小于1.0，当m值等于0.8，即E/W=0.8时，爆破效果最好，最后确定最小抵抗线在65cm~75cm之间。4．5线装药密度q线装药密度是影响爆破效果的最主要参数，随着围岩的变化，将不断的调整。在相同的条件下，最优的q值为0.18kg/m~0.28kg/m。4．6周边孔的装药结构第一种是间隔装药，按设计药量将药卷绑扎在导爆索上，用竹片使之形成一个断续的炸药串，并在孔底放加强药包；第二种是连续装药，采用φ20mmPVC管，管内贯穿一根导爆索，然后在管内装填炸药，形成自制的连续光爆药卷。（见图二光面爆破装药结构）3图二光爆孔装药结构图炮泥;2导爆索;3直径25mm药卷;4直径20mmPVC管;5炸药;6直径32mm加强药包.经过实验，第二种方法比第一种效果好。5临近主炮孔的设计均匀的光爆层是有效实现光面爆破的重要环节，因此，临近光爆孔的主炮孔的设计也显得至关重要。炮孔间距我们选择1.5E，装药量以其炮孔产生的裂隙破坏区不超过周边孔的裂隙破坏区。爆破振动速度计算的经验公式V=70Q0.7/R1.5，V----振速，在70~100cm/s之间；Q----单孔装药量，R----爆破破坏距离。当V=70cm/s时，根据周边孔的药量求得R1。再根据主炮孔的药量计算出R2。当R2R1+W时需调整临近主炮孔的q值，最终使之满足R2R1+W，此时q值为临近主炮孔的最佳药量。6上部断面爆破设计图图三III级围岩上部断面炮眼布置图(单位:cm)四、影响光面爆破的主要因素及施工中采取的措施实践表明，影响光面爆破的主要因素有：地质条件、钻孔精度和爆破技术。6．1地质条件的影响4在相同的爆破条件下，超挖值与f值的关系：f值越高，超挖量越少，反之，则较大。另外，断层大而密的节理易导致超挖。在施工中，根据地质条件的变化逐渐调整爆破参数。地质较差的部位可适当减小间距和线装药密度，有时还可在两孔间加一个不装药的导向孔；在地质好的部位则反之。6．2钻眼精度的影响光面爆破中，周边孔的主要参数E和W都与钻眼精度有很大的关系，影响钻眼精度的因素主要包括：开眼误差、钻眼角度误差、测量放样误差等我们采用在掌子面上标出炮眼位置来减小开眼误差。采用打标准孔的方法减小钻眼角度的误差。在施工过程中，我们坚持每个掌子面都用仪器测量放线，并用五寸台坐标法放出拱部开挖轮廓，从而使测量放样误差得以消除。6．3爆破技术的影响爆破技术的影响包括很多方面，在施工中，我们严格按照爆破设计施工，同时也注意了几个重要环节：一是光爆孔应同时起爆。在施工中，我们采用一根主导爆索将所有光爆孔内的导爆索联接起来，在主导爆索上放有毫秒雷管，使之起爆，达到齐爆。二是炮眼的堵塞对光爆的效果影响也较大，施工中，我们加强对炮眼的堵塞，其长度为炮眼深度的四分之一。五、爆破效果在温家冲隧道的掘进施工过程中，光面爆破的效果较好，炮眼保留率达到85%，半眼率大于50%，炮眼利用率达到95%，平均线性超挖小于15cm，爆破后围岩稳定、不剥落，减少了初期支护的工程量，尤其是大大减少了超挖量；在砼衬砌施工中，以整体式砼浇筑避免了回填，节省了衬砌材料，直接经济效益30万元，大大提高了衬砌的速度。5