月湖泉隧道光面爆破施工技术

月湖泉隧道光面爆破施工技术中铁一局集团第一工程有限公司晋济项目部本文结合山西省晋济高速公路月湖泉隧道的设计及施工情况，主要通过合理地布置周边孔眼，控制炸药的用量、起爆爆炸力和起爆顺序，得到设计要求的开挖轮廓线，从而减少超挖、欠挖、减轻对围岩的破坏等内容，总结了光面爆破施工技术的成败经验，以其独特的施工方式为以后同类围岩隧道的施工提供较详实的资料，具有一定的参考价值。关键词：隧道光面爆破施工技术摘要：一、工程概况1、晋城至济源段高速公路是交通部规划的国家重点公路干线太原至澳门重点公路的重要组成部分，是我国中西部贯通南北、走出国门的大通道。我标段施工的月湖泉隧道右洞起止里程K24+000～K26+219，长2219m；左洞起止里程LK24+027.78～LK26+242.55,长2214.77m,线路长2214.77m。施工内容为月湖泉隧道出口端。2、月湖泉隧道为分岔式隧道，晋城端为上下行分离式隧道，济源端为小净距过渡到连拱隧道，隧道洞门型式为端墙式，隧道建筑限界宽9.75m、高5.0m。隧道左线最大埋深为337m（分离段），最小埋深为55m（连拱段），右线最大埋深约330m，最小埋深为52m。3、隧道进口端左右洞室净距为35m，小净距段左右洞室净距为5.5～20.5m，连拱段左右洞室净距为3.5～5.5m，洞口加强段左右洞室净距为3.5m。4、进出口段均位于直线段上，左右线洞身段位于左偏平曲线半径为1700m的曲线上。隧道纵坡为：左线隧道纵坡为-1.4942%过渡到-1.700%的坡度，右线隧道纵坡为-1.500%过渡到-1.700%的坡度。二、光面爆破设计1、光面爆破方案的确定目前，大断面隧道光面爆破施工有2种方法：一是预留光爆层法；二是全断面一次性开挖法，月湖泉隧道根据施工现场的实际条件及围岩情况，采用全断面一次性开挖法。2、爆破参数确定光面爆破参数选择主要与地质条件有关，其次是炸药的品种与性能，隧道开挖断面的形状与尺寸，装药结构与起爆方法。月湖泉隧道主要为IV、V类围岩，全断面的面积为74.41m2，炸药采用规格为φ25×200、φ32×200两种2号岩石铵梯炸药，雷管采用非电毫秒微差雷管。严格控制周边眼的装药量，采用合理的装药结构，尽可能的使药沿药眼长均匀的分布，这是实现光面爆破的重要条件。a、装药结构1）堵塞段：堵塞段的作用是延长爆生气体的作用时间，且保证孔口段只产生裂缝而不出现爆破漏斗，对深孔爆破该段长一般取0.5～1.5m。2）孔底加强段：段长大体等于堵塞段，由于孔底受岩石夹持作用，故需用较大的线装药密度。3）均匀装药段：该段一般为轴向间隔不偶合装药，并要求沿孔轴线方向均匀分布，轴向间隔装药须用导爆索串联各药卷起爆。为保证孔壁不被粉碎，药卷应尽量置于孔的中心。国外一般用炮孔中心定位器定位,国内一般是将药卷及导爆索绑于竹片进行药卷定位。b、炮眼深度：Ⅳ-Ⅴ类围岩L=3.0～3.5mc、周边眼：名称计算式备注间距E=（8～12）DD=42为炮孔直径抵抗线W=（1～1.5）E装药集中度Q=0.1～0.4kg/md、掏槽眼、底板眼爆破的段装药量，一般取最大允许装药量的70%。最大允许装药量：Qm=R3（VKP/K）3/a式中：Qm—最大允许装药量；R—爆源中心到振速控制点的距离；VKP—质点振动速度控制标准（cm/s）；a—爆破振动衰减系数。e、合理选择段间隔时差，Ⅳ、Ⅴ类围岩选用100ms～500ms。全断面开挖钻爆设计图13炮眼及雷管布置图12853714119说明：1.本图尺寸以厘米计；2.采用2号岩石铵梯炸药，非电毫秒雷管起爆；3.此爆破设计适用于全断面开挖。五大孔直眼掏槽41610331310310全断面开挖钻爆设计图1、放样布眼钻眼前，测量人员用经纬仪和水准仪，准确定出隧道中心线和拱顶面高程；用红油漆画出开挖轮廓线，并标出炮眼位置，其误差不得超过5cm；每次测量放线的同时，要对上次爆破断面进行检查，及时调整爆破参数，以达到最佳爆破效果。四、光面爆破施工工艺2、钻眼要求掏槽眼：深度、角度按设计施工，眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm。辅助眼：深度、角度按设计施工，眼口排距、行距误差均不大于10cm。周边眼：开眼位置在设计断面轮廓线上允许沿轮廓线调整其误差不得大于5cm；炮眼方向可以3%～5%的斜率外插，眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm，最大不得超过15cm。内圈眼至周边眼的排距；误差不得大于5cm；内圈眼与周边眼应采用相同的斜率。钻眼装药率调整，当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度（相应调整装药量），力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一平面上。钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮眼重钻，经检查合格后，方可装药爆破。3、炮眼布置要求a、先布置掏槽眼，其方向在岩层层理明显时应尽量垂直于层理，掏槽眼应比其他眼加深50cm。b、周边眼严格按设计开挖轮廓线布置，周边眼的眼口在断面设计轮廓线上，眼底超出轮廓线小于10cm.c、辅助眼根据上稀下密，中部均匀分布的原则布置。4、清孔装药装药前用小直径高压风管将炮眼内石屑吹净，装药需分片，分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”不得混装。所有炮孔均用炮泥堵塞，堵塞长度周边眼不小于20cm，其他眼不小于35cm。周边眼采用小药卷配导爆索，以增加不耦合系数和爆破时的缓冲作用，炮孔装药均采用反向装药结构。5、连接起爆网络起爆网络采用复式网络，以保证起爆的可靠性和准确性。导爆管采用四通管连接，不能打结和拉伸，各类炮眼雷管连接段数相同。引爆雷管应用绝缘胶布包扎在离一根导爆管自由端15cm处，聚能穴背向传爆方向，网络连好后要有专人负责检查后再起爆。6、爆破顺序掏槽眼——辅助眼——周边眼——底板眼。采用多段微差起爆（由内向外），其中主爆区的周边眼比辅助眼眼跳2段起爆，并用同一段雷管。主爆区使用非电毫秒雷管。7、光面爆破施工技术措施a、对所有爆破作业人员进行岗前培训，使他们充分了解光面爆破的重要性及一些有效可行的施工方法，以提高操作熟悉程度。b、选用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的2号岩石铵梯炸药。c、用不耦合装药结构，光面爆破不耦合系数为1.5～2.0，但药卷直径不应小于该炸药的临界直径，以保证稳定传爆。d、严格掌握与周边眼相邻的内圈眼的爆破效果，为周边眼爆破创造临空面。炮眼深度大于2.5m时，内圈眼应与周边眼有相同的外插角，周边眼应尽量同时起爆。e、控制装药集中度，必要时采取间隔装药结构，为克服眼底岩石的夹制作用，可在眼底加强装药。f、当岩石层理明显时，炮眼方向应尽量垂直于层理面，如节理发育，炮眼应尽量避开节理，以防卡钻和影响爆破效果。月湖泉隧道光面爆破效果图（一）月湖泉隧道光面爆破效果图（二）1、光爆效果月湖泉隧道开挖掘进工作已接近尾声，隧道开挖全部实行光面爆破，除开始的试验段外，现已开挖地段光爆效果良好。a、破后炮眼痕迹率达95%以上，两茬炮衔接台阶最大尺寸为11cm，超欠挖量仅为4%-7%左右，比非光面爆破的超欠挖量（达15%-20%）要低得多。b、岩碴块度较小亦均匀，利于装碴，节省装运时间。c、减少支护投入，降低工程造价。d、岩面平整，应力集中小，减少安全隐患。五、光面爆破实施效果与经济效益2、经济效益a、节省时间：光面爆破施工钻眼及装药延长20min，清理危石或补炮缩短20min，初期支护缩短20min，装碴及出碴缩短20min，并方便了后续的挂土工布、防水板施工。b、节省材料：光面爆破比非光面爆破减少超挖量11%-13%，按现行规范标准平均超挖值为150cm，即每延米少开挖约2.6m3。减少同标号喷射混凝土超挖回填量约2.6m3，同时也节省了火工品和因非光面爆破所造成的围岩破碎所需钢支撑、锚杆、钢筋网等初期支护的工程量。汇报完毕，请多提宝贵意见！谢谢大家！演讲者：魏德智2006年12月20日