淺談高速公路山嶺隧道光面爆破設計與施工

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一、工程概況

　　汕昆高速公路板江段小長沖隧道為上下行分離的雙向四車道高速公路隧道,最大埋深210m,屬山嶺隧道;左線起訖樁號ZK29+398～ZK30+824.628,設計全長1426.628m,Ⅴ級圍巖長度為76.628m,Ⅳ級圍巖長度為343m,Ⅲ級圍巖長度1007m,右線起訖樁號YK29+359～YK30+815,設計全長1456m,Ⅴ級圍巖長度為116m,Ⅳ級圍巖長度為312m,Ⅲ級圍巖長度1028m,其中Ⅲ級圍巖長度占隧道全長的70.6%,巖性單一,全部為弱風化白云質灰?guī)r,為隧道進行光面爆破創(chuàng)造了條件,為此決定Ⅲ級圍巖段采用光面爆破施工。主要設計標準見表1。

　　二、光面爆破參數(shù)的確定 　

　1.炮孔直徑D的確定

       炮孔直徑的選擇要本著以下幾點:第一,要根據(jù)現(xiàn)場鑿巖工具的使用情況,盡量使用一種型號,以免經(jīng)常更換鉆頭;第二,要根據(jù)現(xiàn)場炸藥的使用情況,盡量不去定制特殊藥卷;第三,考慮到洞身圍巖為硬質巖,根據(jù)《公路隧道施工技術規(guī)范》(JTG F60-2009)不耦合系數(shù)選用1.3。本工程鑿巖設備采用YT-28型氣腿式鑿巖機,炸藥選用巖石硝銨炸藥,藥卷直徑為32mm,綜合以上考慮,炮孔直徑以42mm為宜,即D=42mm。

　　2.周邊眼間距E的確定

　　考慮到圍巖為硬質巖(30MPa≦Rc≦60MPa)根據(jù)規(guī)范,周邊眼間距選用55cm。

　　3.各炮孔裝藥量的確定

　　首先確定隧道單位耗藥量,然后根據(jù)一次爆破開挖量算出總藥量,根據(jù)各炮眼作用的不同進行藥量分配,分配藥量時,按一卷藥量的整數(shù)倍進行取整。分配藥量時,應適當加大隧道角隅眼的藥量,因為該處自由面少,而且多有石渣堆積。各炮眼裝藥量詳見表2。

　　4.裝藥結構的確定

　　根據(jù)工地現(xiàn)有條件和成本方面考慮,周邊眼采用空氣柱間隔裝藥

　　5.炮眼布置及原則

　　(1)掏槽眼:隧道爆破采用中空直眼掏槽形式,為保證掏槽鉆眼精度,掏槽位置選擇在隧道中線偏下的位置。(2)周邊眼:根據(jù)光面爆破選定的周邊眼間距,沿開挖輪廓線布眼,嚴格控制水平度外插角以保證光爆效果及減少超挖。(3)輔助眼:掘進炮眼,其炮孔間距,視巖石堅硬程度、裝運手段、巖石破碎程度的要求等因素而定,一般取0.7m～1.2m,巖石堅固取小值,反之取大值。(4)底板眼:底板眼沿開挖輪廓線布置,并適當增加藥量起翻渣作用,使爆落的巖渣翻松,便于裝載設備裝渣。

　　三、隧道鉆爆施工要求

　　(1)鉆爆施工按新奧法原則實施,鉆爆設計為光面爆破,同時增加雷管段別,減少一次性起爆藥量,實施可控非電爆破。(2)鉆孔孔位依據(jù)測量定出的中線、腰線及開挖輪廓線確定。(3)周邊眼必須在斷面輪廓線上開孔,要從嚴控制孔位位置、方向、角度、深度,不合要求,則廢孔重鉆,一般周邊眼和掏槽眼的孔位偏差不大于5cm,其他炮孔孔位不得大于10cm。(4)周邊炮眼與輔助炮眼的眼底應在同一垂直面上,掏槽炮眼應加深10～20cm,炮孔須落在爆破設計圖規(guī)定的平面上。(5)鉆孔完成后,要對鉆孔實施高壓風清孔,清孔后設專人對鉆孔進行驗收并記錄,檢查合格后方可進行裝藥。(6)裝藥嚴格按爆破設計進行,炮孔的裝藥、堵塞和引爆線路的聯(lián)結,由經(jīng)考核合格的炮工負責。(7)所有裝藥后的炮孔,必須用膠泥認真堵塞,嚴禁不堵孔起爆。(8)導爆管聯(lián)結要結實可靠,采用雙起爆管路,確保起爆成功。(9)起爆要有專人對裝藥、堵孔、聯(lián)線進行檢查、記錄確認合格后方能起爆,鉆爆施工要嚴格執(zhí)行各項安全規(guī)定,確保施工安全。(10)每次起爆后,要驗證效果記錄資料,并進行分析,據(jù)此及時修正爆破設計,后一循環(huán)要處理先前一循環(huán)的欠挖部位。同時在開挖過程中注意保護混凝土襯砌和支護結構不受損壞。

　　四、隧道爆破質量標準

　　(1)殘留炮孔痕跡在開挖輪廓面上均勻分布。(2)隧道周邊眼痕跡保存率:硬巖在80%以上,中硬巖在60%以上。(3)相鄰兩孔間的巖面平整,孔壁不應有明顯的爆震裂隙。(4)相鄰兩茬炮之間巖面的不平整度不應大于15cm。(5)爆破后,大的危石、浮石較少。

　　五、保證鉆孔質量措施

　　(1)實行分區(qū)、定位、定質、定量、定人的崗位責任制,開孔做到“準、直、平、齊”。(2)勤量勤測,找準中線水平,標定周邊眼及掏槽眼的孔位。(3)在拱頂1m處,定一臨時中線,以保證炮眼沿隧道中線鉆進;然后在標準孔內插上炮棍,作為其他炮孔的鉆進方向標志。(4)根據(jù)要求的鉆孔深度在鉆桿上做好標記,使孔底落在同一平面上。周邊眼孔深不超過輔助眼孔深。(5)嚴格清孔及炮眼堵塞控制,確保清孔干凈及炮眼堵塞符合要求。

　　六、開挖中的超欠挖控制

　　雖然施工中超欠挖難免,但制定和掌握一定的技術措施是非常重要的,必須嚴格按如下的技術規(guī)范執(zhí)行。

　　(1)嚴格控制欠挖,爆破開挖嚴格按施工圖紙所標明的開挖輪廓線進行放線,不允許任何形式的欠挖。(2)盡量減少超挖,確保不同圍巖的地質條件下的允許超挖值符合技術規(guī)范要求。(3)根據(jù)地質條件選擇合適的爆破方法和鉆爆參數(shù),采用光面爆破和預裂爆破相結合的方法。(4)光面爆破使用低密度、低爆速、低猛度、高爆力的炸藥。要合理選用起爆雷管段數(shù),掌握好周邊眼的爆破效果。(5)測量放樣要正確,必須嚴格畫出隧道開挖輪廓線的炮孔位置,保證開挖輪廓線的準確位置。(6)加強鉆孔技術管理,提高鉆孔精度,嚴格控制裝藥量。(7)建立健全開挖、測量、爆破質量管理檢查制度,嚴格按照設計標準施工和驗收。

　　七、實施效果

　　2035m長的Ⅲ級圍巖的光面爆破均達到規(guī)范和設計要求,線性超挖量平均控制在5cm以內,周邊眼痕跡保存率在85%以上,得到監(jiān)督單位和業(yè)主的好評。