京滬高速鐵路滕州隧道光面爆破施工技術(shù)

1、京滬高速鐵路三標段滕州隧道光面爆破施工技術(shù) 京滬高速鐵路三標滕州隧道，采用上下臺階光面爆破施工，順利通過了進出口長大淺埋地段、洞內(nèi)巖溶復(fù)雜地層。取得了十分滿意的爆破效果。光面爆破炮眼半眼保存率高達95 100%，光爆面平滑整齊，實現(xiàn)月掘進175米的施工進度,平安、優(yōu)質(zhì)、高效提前45天完成隧道貫穿。京滬高速鐵路濟南指揮部頒發(fā)了“綠卡給予獎勵。中鐵十六局集團為了推廣滕州隧道光面爆破經(jīng)驗，于2021年5月11日在滕州隧道召開了集團公司有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)干部現(xiàn)場觀摩會，學(xué)習(xí)、借鑒滕州隧道光面爆破施工經(jīng)驗。 今天重點介紹滕州隧道、級圍巖地段上下臺階光面爆破施工以及我們的認識與體會。 1 工程概況 京滬高速鐵

2、路三標滕州隧道位于山東省棗莊市木石鎮(zhèn)大峪廟村西的蟠龍山,為低山丘陵區(qū)。進出口地勢較平緩，各有約230m淺埋地段，埋深約5米。山頂附近植物茂盛，出口大局部基巖裸露，植物稀少。隧道全長1504m，隧2 施工重難點2.1 環(huán)保要求高 滕州隧道位于城鎮(zhèn)、村莊、工廠密集地區(qū)，河流較多。由于過度開發(fā)，自然環(huán)境相對脆弱，特別是隧道工程施工，要嚴格做好水源保護，施工中必須序號圍巖級別單位圍巖長度(m)初期支護1m972初期支護濕噴C25號混凝土2m170初期支護濕噴C25號混凝土3m348初期支護濕噴C25號混凝土加格柵拱架4m14初期支護濕噴C25號混凝土加格柵拱架表1 滕州隧道圍巖級別數(shù)量表道最大埋深為1

3、30m。隧道通過地層為灰?guī)r，鮞狀、隱晶質(zhì)、塊狀構(gòu)造，厚層中厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，含泥質(zhì)條帶，以薄層狀為主，夾中厚層鮞狀灰?guī)r及竹葉狀灰?guī)r，強風(fēng)化弱風(fēng)化，地表多溶溝，充填粘土。隧道圍巖為級，滕州隧道是京滬高速鐵路第二長大隧道。做好各類環(huán)保設(shè)施，最大限度減小施工對環(huán)境的影響，將滕州隧道建設(shè)成為綠色、環(huán)保工程。滕州隧道位于棗莊市木石鎮(zhèn)大峪廟村西的蟠龍山森林公園區(qū)域內(nèi)，森林公園有大量的珍貴林木，隧道施工要對森林公園的珍貴林木進行重點保護，以防止對環(huán)境造成破壞。2.2 不良地質(zhì)多根據(jù)地質(zhì)資料分析，隧道通過地層沿節(jié)理裂隙方向巖溶較發(fā)育，巖溶多表現(xiàn)為窄而高的溶縫式溶洞分布，大局部充填較松散的粘性土。巖溶發(fā)育地

4、段巖石較破碎，溶溝、溶槽寬度一般0.22m,長度幾米幾十米不等，局部具貯水功能。隧道開挖斷面大，內(nèi)輪廓設(shè)計采用單洞雙線斷面，開挖斷面約121.35m。隧道地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，不良地質(zhì)和特殊質(zhì)多，隧道級軟弱圍巖所占比例大，隧道進出口埋深較淺，對超前地質(zhì)預(yù)報、監(jiān)控量測及施工過程控制要求高。3 隧道開挖方法根據(jù)隧道通過的地質(zhì)條件及隧道的設(shè)計斷面，洞身開挖采用臺階法施工， 隧道上部半徑7.10m的半圓形斷面為上臺階，隧道下部高2.97m,寬14.2m的矩形斷面為下臺階。隧道全斷面面積：121.35m2,隧道上部半圓拱形斷面積：79.18m2，隧道下部矩斷面積：42.17m2。上臺階布置炮眼140個，下臺階為

5、50個，其炮眼分布、起爆順序見圖1、圖2，炮眼參數(shù)見表1。圖1 隧道上臺階光面爆破炮孔布置圖圖2 隧道下臺階光面爆破炮孔布置圖序號炮孔類型孔徑孔深孔距藥卷直徑藥卷長度藥卷單位重單孔裝藥mmmcmmmcmg/節(jié)Kg/節(jié)1周邊孔404.05032202000.8/42內(nèi)圈孔404.06032202001.6/83輔助孔404.08032202002.2/114輔助孔404.09032202002.4/125輔助孔404.011032202002.4/126底板孔404.05532202002.8/147掏槽孔404.5707432202002.8/14表1 隧道光面爆破各類炮孔藥量填裝表3.1光面

6、爆破參數(shù)選定 光面爆破主要針對斷面周邊一層巖體的爆破，要求在爆落巖體的同時，應(yīng)形成光滑、平整的邊界。光面爆破的主要參數(shù)有：炮孔數(shù)目、最小抵抗線、炮孔密集系數(shù)、線裝藥密度、孔距和起爆順序和起爆時差等。 周邊孔間距 光面爆破周邊孔間距比主爆孔小，它與炮孔直徑、巖性和裝藥量等參數(shù)有關(guān)?？拙噙^大，難以爆出平整光面,且產(chǎn)生大塊。孔距過小會增加鑿巖費用,合理的孔距可按炮孔直選取，一般按以下經(jīng)驗公式確定： a=1015d2 式中d2 為炮孔直徑，取40mm；周邊孔間距a取0.5m。 周邊孔密集系數(shù)密集系數(shù)過大，爆破后可能在光爆孔間留下巖埂，造成欠挖，達不到光面爆破效果，反之那么可能出現(xiàn)超挖。由此可見，周邊孔

7、密集系數(shù)是光面爆破的一個重要參數(shù)。實踐中多取0.50.8,即最小抵抗線大于孔距,具有小孔距、大抵抗線的特點。炮眼密集系數(shù)計算公式為：K=a/w=0.5/0.7=0.71式中：K-周邊孔密集系數(shù)；a-周邊孔間距,取a=0.5；W-光爆層厚度周邊孔最小抵抗線,周邊孔最小抵抗線W取0.7m。 線裝藥密度 線裝藥密度是指單位長度炮孔的裝藥量，又稱裝藥集中度，用計算式為：Q1=qaW 式中 q-單位體積耗藥量kg/m3)；a-光爆炮眼間距m；w-光爆層厚度m。取q為0.5kg/m3,密集系數(shù)Ql=0.175 kg/m,實際取Ql為0.2kg/m； 炮孔裝藥結(jié)構(gòu) 周邊孔采用軸向空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)，如圖3所示

8、，在光爆炮眼深4m中安放4個藥包每個藥包0.2kg,用導(dǎo)爆索起爆，每個光爆炮眼用同一段毫秒雷管13段。要特別指出，炮眼堵塞長度不小于0.7m。圖3 光爆炮眼裝藥結(jié)構(gòu) 光爆炮眼起爆間隔時間光爆炮眼與內(nèi)圈炮眼起爆時間間隔為190ms,即內(nèi)圈炮眼為11段，周邊孔為13段。3.2 光爆炮眼施工光面爆破效果的好壞與炮孔的孔形、周邊炮孔外插率、炮孔深度、周邊孔的孔距誤差、周邊孔最小抵抗線誤差，炮孔裝藥、堵塞連線等諸多環(huán)節(jié)有很大關(guān)系。 測量布孔鉆孔前，測量人員用全站儀測量出隧道中心線和拱頂高程；用激光斷面儀測量出隧道開挖輪廓線，用紅油漆畫出隧道開挖輪廓線，并標出炮孔位置。鉆孔周邊孔沿隧道斷面開挖輪廓線上按周

9、邊孔間距均勻布置，允許沿斷面輪廓線調(diào)整的范圍不大于5.0cm，以3%5%的斜率外插，并根據(jù)炮孔深度來調(diào)整斜率，孔底不超過隧道斷面開挖輪廓線10cm，力求孔底在同一垂直面上。4光面爆破參數(shù)的調(diào)整實施原那么4.1根據(jù)圍巖變化調(diào)整在隧道開挖施工過程中，圍巖級別會發(fā)生變化，為了確保隧道光面爆破效果，光面爆破設(shè)計參數(shù)應(yīng)針對圍巖變化情況而調(diào)整。滕州隧道進口局部地段是不均質(zhì)巖體，掌子面圍巖左側(cè)較破碎、夾有多條帶狀紅色黏泥，右側(cè)掌子面圍巖整體性較好，各占隧道斷面近二分之一，在鉆爆施工作業(yè)時對左側(cè)周邊孔孔距與光爆層厚度以及各類炮孔的孔距、排距作了相應(yīng)的調(diào)整，加大左側(cè)周邊孔孔距與光爆層厚度，減少斷面左側(cè)的炮孔數(shù)量

10、和孔內(nèi)的炸藥填裝量。經(jīng)過調(diào)整后光面爆破取得了良好的效果。4.2 根據(jù)光爆效果調(diào)整光面爆破參數(shù)經(jīng)過設(shè)計選定后，光面爆破效果可能達不到最正確效果，隧道洞身會出現(xiàn)超欠挖現(xiàn)象，需要對光面爆破參數(shù)進行調(diào)整。隧道洞身出現(xiàn)欠挖，需減小周邊孔距、光爆層厚度、增加炮孔的數(shù)目和炸藥填裝量；隧道洞身出現(xiàn)超挖，需加大周邊孔距、光爆層厚度、減少炮孔的數(shù)目和炸藥填裝量。經(jīng)過二、三個鉆爆循環(huán)作業(yè)參數(shù)的調(diào)整，光面爆破就可以到達最正確效果。5 光面爆破效果滕州隧道開挖長1504m，采取上下臺階兩步爆破開挖，月掘進尺175m，于2021年4月15日，比預(yù)計工期提示前了45天平安順利地貫穿。該隧道開挖不但取得了爆破掘進施工進度快的

11、好成績，而且光爆質(zhì)量極佳，-級圍巖地段上下臺階光面爆破，炮眼半眼保存率高達 100%，如圖4、5、6所示，光面平順整齊，無超欠挖，巖體無裂紋，給人平安感。滕州隧道取得這樣的掘進速度、取得這樣的光面爆破效果，深受業(yè)主和監(jiān)理部門的肯定與好評，于2021年2月25日，京滬高速鐵路濟南指揮部和三標監(jiān)理工程部組織召開了隧道施工及光面爆破現(xiàn)場觀摩會；于2021年4月20日京滬高速鐵路濟南指揮部給施工單位頒發(fā)了“綠卡，給予獎勵。中鐵十六局集團為了推廣滕州隧道光面爆破經(jīng)驗，于2021年5月11日在該滕州隧道召開了集團公司有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)干部現(xiàn)場觀摩會，學(xué)習(xí)、借鑒滕州隧道施工光面爆破施工經(jīng)驗。6 認識與體會6.1

12、要充分認識到實施光面爆破的必要性和重要性 要充分認識到隧道光面爆破是保護圍巖的穩(wěn)定性，即隧道運營時平安。減少超挖降低施工本錢，提高經(jīng)濟效益為目的。目的明確行動才自覺。6.2提高施工人員對光面爆破技術(shù)的認識 無論隧道施工技術(shù)人員還是作業(yè)人員，要熟知光面爆破的作用原理、設(shè)計方法、技術(shù)要點和質(zhì)量技術(shù)標準，牢牢地掌握這方面的知識，才能變成“力量。6.3嚴格按光面爆破施工程序精心施工 光面爆破要嚴格按施工程序和設(shè)計以及施工要點精心施工。6.4要有明確的分工責任制 光面爆破施工要對人員進行責任分工，哪個人打哪幾個眼要固定不變，以便爆破效果的分析，改進提高鉆眼質(zhì)量。6.5要注重炮孔堵塞質(zhì)量 炮孔堵塞質(zhì)量優(yōu)劣,關(guān)系光面爆破效果,炮孔必須用炮泥堵塞,堵塞必須有足夠長度，嚴禁用炸藥箱卷成卷堵在炮眼口，這種堵塞方法不但起不到堵塞作用，還會起到副作用。 6.6根據(jù)圍巖變化調(diào)整炮孔參數(shù)在隧道開挖施工過程中，圍巖級別會發(fā)生變化，為了確保隧道光面爆破效果，光面爆破設(shè)計參數(shù)應(yīng)針對圍巖變化情況而及時調(diào)整。 6.7根據(jù)光爆效果調(diào)整光面爆破參數(shù)經(jīng)過設(shè)計選定后，光面爆破效果可能達不到最正確效果，隧道洞身會出現(xiàn)超欠挖現(xiàn)象，需要對光面爆破參數(shù)進行調(diào)整。6.8提高隧道邊墻炮眼半眼保存率一項重要技術(shù)措施 隧道光面爆破效果一般是拱部炮眼半眼保存率比較高,而邊墻炮眼半眼保存率相對低,而滕州隧道邊墻炮眼半