淺談千枚巖地質(zhì)條件下的隧道爆破施工

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     摘要：本文首先分析了千枚巖地質(zhì)條件下的爆破方案選擇；其次，從掏槽、周邊眼間距、裝藥結(jié)構(gòu)及藥量等方面介紹爆破方案；第三部分論述爆破地震效應(yīng)措施，最后闡述爆破效果。
    千枚巖是一種顯微變晶片理發(fā)育面上呈絹絲光澤的低級(jí)變質(zhì)巖。千枚巖典型的礦物組合主要有綠泥石、石英和絹云母，有的還含有少量的長(zhǎng)石以及碳質(zhì)和鐵質(zhì)等物質(zhì)。有些千枚巖中還少量的含有方解石、雛晶黑云母以及黑硬綠泥石或錳鋁榴石等類型的變斑晶。一般的千枚巖表現(xiàn)為細(xì)粒鱗片變晶結(jié)構(gòu)，粒度一般也都小于0.1毫米，在片理面上常有小皺紋構(gòu)造出現(xiàn)。千枚巖的原巖一般為黏土巖、粉砂巖或中酸性凝灰?guī)r，是低級(jí)區(qū)域變質(zhì)作用的產(chǎn)物，其巖石強(qiáng)度一般較差。鉆爆法是隧道施工中較為常用的方法，其中光面爆破是關(guān)鍵。千枚巖地質(zhì)條件比較特殊，其巖石強(qiáng)度差，巖石破碎，飽和單軸抗壓強(qiáng)度低，所以，研究通過(guò)光面爆破技術(shù)使此類巖石爆破參數(shù)得以優(yōu)化，減輕爆破給巖石造成的影響，確保隧道輪廓的完整，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
     隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技術(shù)和施工管理的總稱。隧道施工方法的選擇主要依據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，并結(jié)合隧道斷面尺寸、長(zhǎng)度、襯砌類型、隧道的使用功能和施工技術(shù)水平等因素綜合考慮研究確定。
    1.確定爆破方案
    在千枚巖地質(zhì)條件下，一般采取臺(tái)階法開(kāi)挖方式，具體方法是：在超前于洞身拱部三到五米的地方起挖，為新奧法施工提供平臺(tái)，其次，洞身下半部與洞身拱部同時(shí)開(kāi)挖，并同時(shí)進(jìn)行錨噴支護(hù)。
    所用到的周邊切縫藥包巖石定向斷裂爆破技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有：首先，炮孔藥量較少，爆破給周圍巖石的破壞性降低；其次，可以控制爆破成型，使爆破給圍巖造成的影響減小；最后，減少炮孔數(shù)量，是炸藥爆破能量利用率提高。
    2.爆破方案
    2. 1掏槽方式及間距的確定
    在隧道開(kāi)挖爆破中，掏槽爆破一直是一項(xiàng)比較關(guān)鍵的爆破技術(shù)，掏槽爆破的主要作用是掘進(jìn)。其目的是在只有一個(gè)臨空面的條件下，首先在工作面中央形成較小但有足夠深度的槽穴，然后通過(guò)槽穴進(jìn)行爆破。因此，從這個(gè)角度來(lái)看，這個(gè)槽穴也是整個(gè)地下坑道、隧道等施工開(kāi)挖中的先導(dǎo)。掏槽方式以及間距的確定就顯得尤為重要了。一般來(lái)說(shuō)，隧道爆破掘進(jìn)中常用的掏槽方法有三種，分別是斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽。斜眼掏槽適用干各類巖石，一般而言，炮服與工作面夾角通常為55度到70度，這個(gè)夾角會(huì)隨著巖石堅(jiān)硬程度的提升而變小，每個(gè)掏槽眼間距一般去3到5分米，并且隨著巖石堅(jiān)硬度的提高，間距的取值也越小夾角越小；直眼掏槽一般是設(shè)置空眼作為自由面，然后依次起爆臨近空眼的炮孔，逐步擴(kuò)大，待擴(kuò)大到400~800mm時(shí)，即為輔助眼形成了足夠的自由面?；旌咸筒燮鋵?shí)就是直眼和斜眼掏槽混合布置，在實(shí)質(zhì)上還是直眼掏槽，只是在擴(kuò)大槽孔時(shí)采用斜眼。結(jié)合千枚巖的地質(zhì)條件，千枚巖地層隧道的圍巖宜采用混合掏槽。對(duì)于掏槽眼來(lái)說(shuō)，一般的地質(zhì)條件下可以采用大間距的楔形掏槽，這種掏槽對(duì)口掏槽眼距可以達(dá)到5m 左右，能夠起到少鉆眼，少裝藥以及加快施工進(jìn)度的目的。但是，在千枚巖地質(zhì)條件下，采用大間距的爆破效果往往很難保證，因此，可以適當(dāng)?shù)臏p小楔形掏槽眼間距，一般的，V 級(jí)千枚巖地層掏槽眼間距可以確定為3米。
     2. 2周邊眼間距和周邊眼最小抵抗線的選擇
     實(shí)際上，周邊眼間距和周邊眼最小抵抗線并沒(méi)有一個(gè)確定的量。它們的選擇是要根據(jù)千枚巖本身的抗爆性、采用的炸藥性能以及炮眼直徑和裝藥量而定的。在一般的情況之下，周邊眼的間距應(yīng)該要小于其它炮眼的間距，周邊眼的最小抵抗線也要相應(yīng)地減小。通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐的總結(jié)，一般周邊眼間距可以取E = 320到 720毫米，最小抵抗線可以取W = 500到800毫米。從減小爆破產(chǎn)生的振動(dòng)效應(yīng)，降低對(duì)周邊圍巖的破壞和減少爆破引起的圍巖穩(wěn)定性出發(fā)，采用了周邊切縫藥包巖石定向斷裂爆破技術(shù)，根據(jù)隧道層狀巖體相似模擬爆破試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)爆破地震動(dòng)測(cè)試，進(jìn)行了千枚巖地段的爆破參數(shù)設(shè)計(jì)，并結(jié)合爆破數(shù)值模擬，提出了相應(yīng)的減震措施，從而達(dá)到隧道后期安全快速施工的目的，并為類似工程爆破施工提供了較好的借鑒。
     2.3裝藥結(jié)構(gòu)