光面爆破技術(shù)在泥巖

光面爆破技術(shù)在泥巖.砂巖平互層開挖中的成功應(yīng)用1．概述隧道的光面爆破，多年來一直是各單位探討研究的課題。隧道實(shí)施光面爆破，既可以節(jié)省投資，加快工程進(jìn)度，又能充分發(fā)揮圍巖的自身穩(wěn)定作用，提高隧道施工的安全性；但是隧道實(shí)施光面爆破，其影響因素較多，如地質(zhì)巖層因素、裝藥結(jié)構(gòu)、炮眼間距、鉆眼精度及施工管理等，施工時(shí)必須綜合考慮，才能保證隧道的光面爆破效果。某隧道為分離式隧道，III、IV類圍巖占到隧道的70%,其地質(zhì)狀況主要為砂巖夾泥巖或泥巖夾砂巖，巖層主要為水平層，微至未風(fēng)化，層間結(jié)合多數(shù)較差，有地下水。筆者在隧道監(jiān)理的過程中體會(huì)到只有抓好隧道的光面爆破，才能保證隧道施工質(zhì)量、安全和進(jìn)度。2．云臺(tái)山隧道泥巖、砂巖平互層的開挖超欠挖情況隧道在剛進(jìn)入III、IV類圍巖開挖時(shí)，隧道大部分巖層均為泥巖、砂巖平互層，有時(shí)泥巖和砂巖平互層為兩層，有時(shí)為多層，砂巖強(qiáng)度往往較高，而泥巖強(qiáng)度低。尤其是當(dāng)拱頂為石質(zhì)差的泥巖時(shí)，該部位開挖后容易掉塊，要及時(shí)進(jìn)行支護(hù)。由于施工初期對(duì)這種圍巖缺少認(rèn)識(shí)，經(jīng)常造成超欠挖情況，其中兩種典型巖層及爆破效果情況示意見下圖1。?1兩種典型的巖匡及爆破效果隆*3.泥巖、砂巖平互層的開挖控制措施3．1全斷面的光面爆破技術(shù)光面爆破是通過正確確定爆破參數(shù)和施工方法，使爆破后的圍巖斷面輪廓整齊，最大限度地減輕爆破對(duì)圍巖的震動(dòng)和破壞，盡可能維持圍巖原有的完整性和穩(wěn)定性的爆破技術(shù)。光面爆破主要有以下三大優(yōu)點(diǎn)：①、光面爆破對(duì)圍巖最大限度地減少了擾動(dòng)，盡可能的保存了圍巖自身原有的承載能力，從而改善了襯砌結(jié)構(gòu)的受力能力；②、光面爆破后圍巖壁面平整，減少了應(yīng)力集中和局部落石現(xiàn)象，保證了施工安全；③、光面爆破成型好，減少了超挖和避免欠挖，能節(jié)省大量混凝土超挖回填數(shù)量和降低單位工作量，降低工程造價(jià)，加快施工進(jìn)度。3.1.1合理的鉆爆設(shè)計(jì)是前提以IV類圍巖為例，其全斷面光面爆破炮眼布置如下圖2所示:

?2全斷面光面爆破炮眼布置團(tuán)屮周邊眼采用竹片、傳爆線、小直徑藥卷（乳化炸藥等）及導(dǎo)爆管雷管間隔裝藥，反向起爆，其余掏槽眼及輔助眼、底板眼均采用連續(xù)裝藥，反向起爆，孔口采用黃泥堵塞，堵塞長(zhǎng)度約20cm。裝藥結(jié)構(gòu)見圖3炮眼裝藥結(jié)構(gòu)圖1）掏槽眼該隧道采用了大斷面楔形掏槽技術(shù)。從左、右兩個(gè)方向掏槽，掏槽面積40m2,掏槽體積120m3左右，掏槽眼傾角及掏槽眼深度見全斷面光面爆破炮眼布置圖。同時(shí)，為了減小大塊率，在掏槽區(qū)中部布置了8個(gè)輔助孔，這8個(gè)孔與巖面垂直。采用該種掏槽方法優(yōu)點(diǎn)是爆力比較集中，爆破效果較好，根據(jù)大塊率的要求可以適當(dāng)增減輔助掏槽眼的個(gè)數(shù)。裝藥長(zhǎng)度一般為鉆孔長(zhǎng)度的70%.采用(p32mm的乳化炸藥，裝藥集中度0.62kg/m。表1W類圍巖全斷面開挖爆破參數(shù)表內(nèi)容序號(hào)炮眼名稱段別炮眼深度(米)炮眼數(shù)量(個(gè))裝藥量裝藥集中度(kg/m)炮泥堵塞長(zhǎng)度(cm)單孔裝藥量(kg)總裝藥量(kg)1掏槽眼13.54102.222.00.62202輔助掏槽眼34.118216.00.49203掘進(jìn)眼53.20251.640.00.50204內(nèi)圈眼73.20271.437.80.44205周邊眼93.20590.423.60.13206底板眼113.20132.026.00.6320合計(jì)142165.4單位巖石炸藥消耗量0.66kg/m3(2)周邊眼周邊眼沿隧道輪廓布置，對(duì)于均質(zhì)巖體，基本上取等距離布眼，在斷面拐角處必須布眼，且應(yīng)考慮一定的外插角，外插角斜率控制0.03~0.05,使前后兩排炮眼的銜接臺(tái)階為最小，一般控制在8T0cm。光面爆破參數(shù)見表2：表2爆破參數(shù)表周邊眼間距周邊眼抵抗相對(duì)距離裝藥集中度炮眼深度炸藥直徑E/cmW/cmE/Wq/kg?m-1L/mmm40501.20.1530253）輔助眼輔助眼布置于周邊眼和掏槽眼之間，沿隧道環(huán)向布置。第一排輔助眼也即內(nèi)圈眼距周邊眼80cm。第二排輔助眼距第一排輔助眼110cm,環(huán)向間距99cm布眼，底部布眼間距為96cm。全斷面共布置52個(gè)輔助眼，炮眼直徑均為少42mm，第一排輔助眼垂直巖面鉆眼，第二排稍傾向隧道中線方向。輔助眼均采用直徑少32mm的乳化炸藥連續(xù)裝藥，裝藥系數(shù)為0.50.（4） 底板眼在隧道施工中，底板的超欠挖控制比較困難，由于底板眼幾乎接近于地面，鉆孔的操作相對(duì)困難，稍微控制不好，就會(huì)出超挖或欠挖。同時(shí)裝藥量不足或過大也會(huì)影響底部的超欠挖。鉆孔時(shí)在地面上放置鋼軌或工字鋼，使鉆孔能夠按設(shè)計(jì)縱坡方向鉆孔。底板眼間距94cm，在邊墻角部加密炮眼，底板眼加強(qiáng)裝藥，裝藥系數(shù)為0.63.（5） 裝藥與堵塞在將炸藥裝入炮眼前，應(yīng)將炮眼內(nèi)的殘?jiān)⒎e水用高壓風(fēng)吹干凈，并仔細(xì)檢查炮眼的位置、深度、角度是否滿足設(shè)計(jì)要求，裝藥時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的炸藥量進(jìn)行裝填。炮眼堵塞與不堵塞對(duì)爆破效果的影響很大，在隧道爆破中，堵塞長(zhǎng)度一般為最小抵抗線的0.2~0.5倍，最小不少于20cm，堵塞可采用分層人工搗實(shí)法進(jìn)行。om禮om禮團(tuán)4起爆圖絡(luò)圖a（6）起爆順序和起爆方法起爆順序?yàn)椋禾筒垩垡惠o助眼一周邊眼一底板眼。采用導(dǎo)爆管雷管起爆法，起爆系統(tǒng)如下：明火點(diǎn)火一導(dǎo)火索一火雷管一導(dǎo)爆管雷管一藥卷或藥包采用復(fù)式聯(lián)接網(wǎng)路，即局部簇聯(lián)、全斷面并聯(lián)。為了“準(zhǔn)爆”應(yīng)盡量采用雙雷管起爆，萬一組合雷管有一個(gè)拒爆，另一個(gè)還起作用，保證了傳爆的可靠性。聯(lián)接網(wǎng)路示意圖見圖4起爆網(wǎng)絡(luò)圖所示。3.1.2準(zhǔn)確的測(cè)量、放線是保證測(cè)量放線是光面爆破按設(shè)計(jì)輪廓線開挖的重要保證,施工前要嚴(yán)格做好測(cè)量放線工作。根據(jù)隧道中線和標(biāo)高,按設(shè)計(jì)開挖斷面（考慮預(yù)留變形量）,利用全站儀發(fā)出的激光直接射于巖面上進(jìn)行測(cè)量放線，并用紅油漆畫出斷面輪廓線。然后畫出周邊眼和底部眼，最后定出掏槽眼和輔助眼，并用油漆做出標(biāo)記。3.1.3嚴(yán)格的施工管理是關(guān)鍵加強(qiáng)對(duì)鉆眼人員的教育與管理，使鉆眼人員深刻認(rèn)識(shí)到鉆眼精度的重要性，認(rèn)識(shí)到超欠挖的重要性，管理中鉆周邊眼要做到“準(zhǔn)、直、平、齊”，即鉆孔位置準(zhǔn)，彼此平行，孔底落在同一橫斷面上。鉆眼要實(shí)行“定人、定機(jī)、定位、定質(zhì)、定量”制度?！岸ㄈ恕奔粗钢苓呇鄱ㄈ算@；“定機(jī)”即指每臺(tái)風(fēng)鉆定人操作；“定位”即指將隧道周邊分四至五個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域定人鉆眼，將周邊開挖成型的質(zhì)量控制“綁定”在個(gè)人身上；“定質(zhì)”即指將周邊開挖成型質(zhì)量與鉆眼人員的收入掛鉤，以合理的獎(jiǎng)罰激勵(lì)鉆眼人員提高鉆眼水平，進(jìn)而提高隧道開挖成型質(zhì)量；“定量”即要求鉆眼人員在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，保證質(zhì)量，鉆完炮孔，以減少作業(yè)循環(huán)時(shí)間。同時(shí)針對(duì)開挖施工制定出光爆效果和開挖隊(duì)的效益工資掛鉤的獎(jiǎng)罰制度，并指定分管領(lǐng)導(dǎo)專職負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作。根據(jù)每班的超欠挖情況，班后及時(shí)獎(jiǎng)罰到個(gè)人身上，并及時(shí)兌現(xiàn)。每月底對(duì)本月的超欠挖情況進(jìn)行總結(jié)，表彰先進(jìn)，激勵(lì)廣大鉆眼人員向先進(jìn)學(xué)習(xí)。對(duì)泥巖、砂巖平互層的爆破超欠挖情況分析及處理該隧道巖層情況變化較大，在施工監(jiān)理的過程中對(duì)泥巖、砂巖平互層的特殊情況進(jìn)行了分析：爆破主要的作用原理是當(dāng)炸藥在炮孔中爆炸時(shí)，其能量是沿炮孔周圈迅速釋放，在釋放過程中，爆炸能在介質(zhì)中傳播往往是沿最小抵抗線方向或介質(zhì)弱面處集中。當(dāng)層理面處于拱腰及下臺(tái)階時(shí)，該部位炮孔最小抵抗線與層理面平行時(shí)，將減少爆破方量，可能順層發(fā)生沖炮，容易留根底，造成該部位的欠挖，而隧道開挖嚴(yán)禁欠挖，因此還需要補(bǔ)炮處理，影響了工程的進(jìn)度，又浪費(fèi)了人力和物力；當(dāng)層理面位于拱頂時(shí)最小抵抗線與層理面垂直時(shí)，將擴(kuò)大爆破漏斗，造成拱頂兩側(cè)超挖，并使塊度降低，這樣又必須進(jìn)行超挖處的噴混凝土處理，既增大了投入，又影響了進(jìn)度。因此當(dāng)巖層層理明顯時(shí)，炮眼方向應(yīng)盡量垂直于層理面，如節(jié)理發(fā)育，炮眼應(yīng)盡量避開節(jié)理，以防影響爆破效果和卡鉆；同時(shí)針對(duì)不均質(zhì)巖體對(duì)爆破作用影響明顯的情況，爆破參數(shù)要根據(jù)兩種巖體的特性加以考慮，砂巖的周邊眼間距比泥巖要稍小，裝藥量比泥巖要稍多，當(dāng)層理位于起拱線至拱頂時(shí)，要減少該部位的裝藥量。爆破效果的檢查及爆破參數(shù)的修正3.3.1.爆破效果檢查每次爆破完成后都要對(duì)爆破的效果進(jìn)行檢查，檢查主要項(xiàng)目有:斷面周邊超欠挖；開挖輪廓圓順、開挖面平整情況檢查；爆破進(jìn)尺是否達(dá)到爆破設(shè)計(jì)要求；爆出石碴塊是否適合裝碴要求；炮眼痕跡留存率要求硬巖$80%，中硬巖$60%，并在開挖輪廓面上基本均勻分布。爆破設(shè)計(jì)優(yōu)化每次爆破后根據(jù)爆破效果,分析原因并及時(shí)修正爆破參數(shù),從而不斷地提高爆破效果,改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。根據(jù)泥巖和砂巖平互層分布情況、節(jié)理裂隙發(fā)育、巖性軟硬情況,修正炮眼眼距和用藥量,特別是周邊眼。根據(jù)爆破后石碴的塊度修正參數(shù)：如石碴塊度小,說明輔助眼布置偏密;塊度大說明炮眼偏疏,用藥量過大。根據(jù)開挖面凹凸情況修正鉆眼深度,使炮眼眼底基本落在同一斷面上。4．建議及體會(huì)為確保光面爆破的效果，合理的光面爆破設(shè)計(jì)是前提，其中關(guān)鍵的是周邊眼間距要布置好，裝藥量要根