光面爆破在薄层岩石中的应用

第３６卷第３４期　２　０　１　０年１　２月　文章编号：１００９—６８２５（２０１０）３４—０３２１—０３　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖ０Ｉ．３６　Ｎｏ．３４　Ｄｅｃ．２０１０　・３２１・　光面爆破在薄层岩石中的应用　鲍　占振　摘要：针对太兴线部分隧道岩性特点，通过对薄层岩性特点分析，介绍了有效控制薄层围岩超挖的光面爆破施工技术，实　践证明：采用光面爆破能有效控制周边眼炸药的爆破作用，确保施工安全，减小超、欠挖，加快施工进度，降低工程成本。　关键词：隧道，薄层围岩，光面爆破　中图分类号：ＴＵ７５１．９　文献标识码：Ａ　１　概述　某隧道地层岩性以弱风化～微风化片麻岩为主，裂隙较发　制了施：【的成本。　２薄层围岩掌子面爆破问题　通过施工现场的几次光爆试验观察、测量，掌子面炮眼的预　育，结构面以水平层状为主，岩层厚度小于１０　ｅｍ。隧道开挖方式　开挖面粗糙、破碎严重；超挖严重；开挖轮廓　以两台阶为主，开挖掌子面断面大于１００　ｉｎ　，为超大断面。开挖　留痕迹率不足５０％；　方式选择光面爆破技术。采用光面爆破技术有效地控制周边眼　线不圆顺。炸药的爆破作用，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，确保　３光面爆破施工设计调整　了施工安全，同时又减少了超、欠挖，提高了工程质量和进度，控　３．１　炮孔设计调整　５　ｍ，上部填土１１　ｍ，红粘土９．５　Ｉｎ，隧道结构主要位于红粘　广泛的采用。但本段区间范围内，结构处于半岩半土的地层中，　深ｌ１．通过数值模拟计算分析：拱顶的最大位移约为４２．８８　ｍｍ，地　结构下半部周边是中风化灰岩，强度较高，采用顶进法施工难度　土中，较大。　‘　面最大沉降约为１５　ｍｍ，满足隧道施工要求。　因此，综合考虑工程地质及水文地质条件（上层粘土、下层中　４风化岩）、各施工工法对地层的适应性、施工工期及沉降控制要求　结语　本文详细论述了昆明地铁６号线新机场段关键技术方案，从　等，可将明挖方案与顶进方案结合，即采用明挖的方法开辟顶进　线路、下穿控制建筑物、区间隧道施工方案等方面对新机场段方　工作面，然后预制箱涵空顶以下穿铁路。　案进行了有益的探讨，其主要研究结论如下：　综合考虑既有铁路的水沟深度、便梁加固时便梁高度、地铁　１）线路平面沿新机场Ａｌ线布置是合理的；　２）由于新机场地形条件的限制，纵断面采用了２．９１１％的纵　结构顶板施工时施工空间等因素，下穿沾昆铁路段，地铁结构顶　板顶距离沾昆铁路线轨面高度为２．８　ｍ。　坡，一次提升高度为２３　１１３；　３）下穿沾昆铁路段采用明挖＋空顶方案切合工程地质条件　３．３下穿停机坪段隧道方案　　地铁６号线新机场段ＣＫ２３＋６００～ＣＫ２４＋２５０段，区间隧道　是合适的；４）区间隧道在下穿停机坪高填方区采用暗挖法施工，虽存在　穿越机场高填方区，主要穿越填土层、红粘土层及石灰岩层，隧道　埋深约１０　ｉｎ一１９　ｍ。可供选择的施工工法有明挖法和暗挖法，采　一定风险，但采取有力的工程措施，既能保证隧道施工安全，也能　用明挖法施工，由于基坑深度较深，且周边无放坡条件，土建工程造　显著节约工程造价。　　价约１．３亿元；若采用暗挖法施工，土建工程造价约６　５００万元，经　参考文献：［１］　ＪＧＪ　１２０—１９９９，建筑基坑支护技术规程［ｓ］．　技术、经济综合比选，推荐采用暗挖法施工。　１）支护形式。暗挖隧道段采用单线隧道结构形式，初期支护　［２］ＤＢＪ　０８－６１－９７，基坑工程设计规程［ｓ］．　采用２５０　ｍｌｎ格栅钢架，间距０．５　ｍ，二次衬砌采用４５０　ｍｌｎ钢筋混　［３］　中铁二院工程集团有限责任公司．铁路．Ｙ－程设计技术手　凝土结构，拱部１２０。范围设置超前注浆小导管，拱墙部位设置砂　册——隧道［Ｍ］．成都：铁道部第二勘测设计院，１９９５．　浆锚杆，进洞段采用１０８长管棚，隧道采用短台阶法开挖。２）加　『４］ＴＢ　１０００３－２００５，铁路隧道设计规范［Ｓ］．　固方案。由于隧道主要穿越填土区，为控制施工风险，采取地面　［５］　ＧＢ　５００１０—２００２，混凝土结构设计规范［ｓ］．　注浆加固方式，加固范围为隧道开挖轮廓线外５　ｍ。３）数值分析。　［６］　日本土木学会．隧道标准规范（盾构篇）及解说［Ｍ］．朱选取最不利断面对隧道开挖进行数值模拟分析。该断面隧道埋　译．北京：中国建筑工业出版社，２００１．　伟，　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｏｆ　ｎｅｗ　ａｉｒｐｏｒｔ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｋｕｎｍｉｎｇ　ｓｕｂｗａｙ　ｌｉｎｅ　Ｎｏ．６　ＰＥＩ　Ｌｉ．ｈｕａ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｎｅｗ　ａｉｒｐｏｒｔ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｋｕｎｍｉｎｇ　ｓｕｂｗａｙ　ｌｉｎｅ　Ｎｏ．６，ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｌｉｎｅ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｌｉｎｅｓ，ｕｎｄｅｒ—ｔｈｒｏｕｇｈ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ，ｒｅｇｉｏｎａｌ　ｔｕｎｎｅｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｇｒａｍ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｐｅｒｓｐｅｃ—　ｔｉｖｅｓ，ａｎｄ　ｏｂｔａｉｎｓ　ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈ　ｈａｓ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｇｕｉｄｉｎｇ　ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｐｒｏｊｅｃｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｕｂｗａｙ，ｔｕｎｎｅｌ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ　ｓｃｈｅｍｅ，ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　收稿日期：２０１０－０８—０１　作者简介：鲍占振（１９７５．），男，工程师，中铁十四局集团第二工程有限公司，１－［Ｉ东泰安２７１０００　・第３６卷第３４期　３２２・　２　０　１　０年１　２月　山　西　建　筑　隧道开挖成败的关键是掏槽技术，掏槽的成功与否直接影响　爆破质量，本隧道采用楔形掏槽，楔形掏槽爆力集中，爆破效果　表１　隧道上导断面开挖爆破参数　毫秒雷管　炮眼名称　炮眼个数　眼深／ｍ　每孔药卷数／个　装药量／ｋｇ　ｌ　３　５　通过问题分析，对影响爆破效果的几项问题进行调整，其中　炮眼的设计调整项目如下：　１）减小周边眼与抵抗线之间的相对距离。２）调整周边眼的钻　好，掏槽体积大，隧道采用二级复式掏槽（见图２）。　孔直径。３）调整炮孔的斜率。４）调整周边眼与开挖轮廓的距离。　３．２炸药、雷管的选择　炸药选用乳化炸药，规格为４，３２　Ｘ　２００　ｍｍ，炮眼采用气腿式　掏槽眼　掏槽眼　辅助眼　ｉ２　８　８　３　Ｏ　３．７　３．５　ｌ３　ｌ３　８　３１．２　２０．８　１２．８　凿岩机钻眼，钻头直径４２　ｍｍ。　雷管选用非电毫秒延期雷管，延期雷管选用１，３，５，７，９，１１，　７　辅助眼　４　３．５　８　６．４　１３，１５共八段导爆管。　３．３光面爆破参数确定　１）炮眼直径：ｄ＝５０　ｍｍ。　２）炮眼深度：Ｌ＝３．５　ｍ。　３）炮眼数目：　Ｎ＝３．３×　ＸＳ　）　。　其中　为岩石坚固性系数，中硬岩取１０；Ｓ为掘进面积，取　４９．３　１１１　。　Ｎ＝３．３　Ｘ（ｉｘＳ　）　＝３．３　Ｘ（１０　ｘ４９．３　）　＝９６。　为达到光爆的效果，本设计取９８个，满足要求。　４）单位炸药消耗量：　根据以往施工经验，一般为１．１　ｋｇ／Ｉｎ　～１．３　ｋｇ／ｍ　，本设计取　ｑ＝１．２　ｋｇ／ｍ　。　５）每循环炸药总量：　０＝ｑｖ＝ｑＳ　。　其中，叼为炮眼利用率，一般为０．８～０．９５，本设计取０．８５。　Ｑ：ｑｖ＝ｑ５￡　＝１．２×４９．３×３．５×０．８５：１７６　ｋｇ。　６）光面爆破参数：　ａ．最小抵抗线：　＝４５　ｃｍ～７５　ｃｍ，本设计取　＝６０　ｅｍ。　ｂ．孑Ｌ距：Ｅ＝（０．７５～０．８５）ｇ／ｍ　＝（０．７５～０．８５）Ｘ　６０　ｅｍ＝　４５　ｃｍ～５１　ｃｍ，本设计取Ｅ＝５０　ｃｍ。　ｃ．周边眼单孔装药量：　根据数值线密度ｑ＝０．０４　ｋｓ／ｍ～０．４　ｋｇ／Ｉｎ。ｑ＝ｑｌ：（０．２～　０．３）×３．５＝０．１４　ｋｇ一１．４　ｋｇ，本设计拱部取Ｑ＝０．８　ｋｇ，边墙取　ｑ＝１．０　ｋｇ。　７）辅助眼间距。根据总断面面积扣除光爆层面积及掏槽区　面积后所剩余面积来布置辅助眼的原则来确定。　ａ．光爆层面积及周边炮眼数：　Ａ＝１７．６×０．６＝１０．５６　ｍ　，Ｎ＝１７．６／０．５：３５个。　ｂ．掏槽区面积及掏槽炮眼数：　掏槽采用二级复式楔形布置。　Ａ＝１４．９　ｉｎ　，Ｎ＝２０。　ｃ．辅助眼间距：　Ｆ＝（４９．３—１Ｏ．５６—１４．９）／（９８—３５—２０）＝０．５５　ｍ　。　其中，Ｆ应在７０　ｃｍ～９０　ｃｍ左右，按大致均匀，局部适当调整　的原则稀置。　３．４光面爆破起爆顺序　掏槽眼一辅助眼一底板眼一周边眼。　３．５上断面参数　上导断面开挖爆破参数见表ｌ。　断面面积４９．３　ｎｌ　，炮眼总个数为９８个，爆破方量１４７．９　ｍ　，每　个循环装药量为１５６　ｋｇ，进尺深度为３　ｍ，单位耗药量１．０５　ｋｇ／ｍ　，　单位面积炮孑Ｌ数１．９９个／ｍ　，炮孑Ｌ布置如图１所示。　４掏槽方式　７　底板跟　４　３．５　１０　８　９　辅助眼　１２　３．５　８　ｌ９．２　９　底板眼　２　３　５　１０　４　ｌｉ　辅助眼　７　３．５　８　Ｉ１．２　ｌｌ　底板眼　２　３．５　ｌＯ　４　ｌ１　周边眼　１８　３．５　５　ｌ８　１３　周边眼　１９　３．５　４　ｌ５．２　１５　底板眼　２　３　５　ｌ３　５．２　图１炮眼布置图　图２二级复式楔形掏槽布置图　５光面爆破施工工艺　５．１　钻眼　钻孔采用气腿风动式凿岩机钻孔，共１２台，顶层４台、中间层　左右各２台、底层左右各２台，为保证开挖轮廓线圆顺，充分利用　围岩自承能力，减小围岩振动，确保良好的爆破效果，施钻前由测　量员用全站仪放好点位，其他孑Ｌ位由专门的施工人员根据设计布　孔图进行现场布置，严格按照炮眼的设计位置、深度和眼径进行　钻眼，点位钻孔风的压强应不小于０．５　ＭＰａ，施工中最高点水压不　应小于０．３　ＭＰａ。　５．２装药　在炸药装入炮眼前，采用压缩空气吹眼器清除炮眼内的岩　粉、积水，防止堵塞，使用时防止吹出来的岩粉、岩块等杂物伤人。　炮眼清理完毕后进行验孔，采用炮棍检查炮眼深度、角度、方向和　炮眼内部情况。验孔完毕后，进行反向装药，起爆药卷首先装入，　起爆药卷和所有的药卷的聚能穴朝向眼外。周边眼采用空气问　隔装药，各眼采用导爆索并联，并在其中两眼装入非电毫秒雷管　达到孔内延期起爆，其余炮眼采用连续装药非电毫秒雷管孑Ｌ内延　期起爆，各炮孔均进行炮泥堵塞，堵塞长度不能小于３０　ｅｍ。　５．３连网起爆　起爆网络是隧道爆破成败的关键，它直接影响爆破效果和爆　破质量。　５．４爆破检查　第３６卷第３４期　２　０　１　０年１　２月　文章编号：１００９—６８２５（２０１０）３４—０３２３—０３　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．３６　Ｎｏ．３４　Ｄｅｃ．　２０１０　・３２３・　大秦线重载条件下隧道漏水病害整治方案研究　孙日升　万秀金摘何乃铖　要：介绍了大秦线隧道漏水病害整治方案研究，通过利用天窗点对隧道漏水进行整治，从隧道漏水病害的介绍、堵漏　材料的选择、施工方案的确定、施工过程、施工技术标准及措施出发，总结了一套适合大秦线重载运输下隧道漏水病害整　治方案，对同类隧道病害治理工程具有一定指导意义。　关键词：隧道，漏水，整治方案，施工流程　中图分类号：Ｕ４５７．２　文献标识码：Ａ　１　隧道漏水病害简介及分析　１．１　隧道漏水病害简介　大秦线属于山区铁路，长大隧道多，而且大秦线运量逐年增　多，对桥隧设备的破坏１３益加大。近些年，大秦线管内隧道洞壁、　拱顶不断出现渗水、漏水现象，每到雨季，漏水严重，渗漏水直接　压力过大超过衬砌体的设计荷载等，都能使衬砌内应力超过其破　坏强度而导致裂缝的产生。４）混凝土没有按防水级配设计施工，　在地下水压力较大的地方，由于抗渗标号低于相应水压，从而出　现渗水现象。５）混凝土和易性差或施工工序质量控制不严，导致　混凝土质地不均匀，捣固不密实或出现漏振，形成疏松层和蜂窝，　或留下各种形状的渗水缝隙。６）衬砌混凝土材料中有杂物，腐烂　滴在洞内线路上，隧道内空气湿度加大，这样不仅会缩短钢轨及　后形成缝隙或孔洞，造成漏水问题的发生。７）塌方造成衬砌混凝　其附件的使用年限，而且还会造成线路翻浆冒泥，影响接触网和　电务信号安全，每年冬季，工务段都要安排专人负责２４　ｈ打冰工　土拉裂，膨胀围岩作用引起衬砌开裂；塌方处理措施不到位，衬砌　作，浪费了大量的人力、物力。在重载列车的反复作用下，出现了　道床基础松软、翻浆冒泥、线路漏碴、空吊等病害，破坏＿ｒ道床应　有的弹性功能，线路几何尺寸经常超限，设备维修周期缩短，二级　病害时有发生，严重影响重载铁路运输安全。　背后回填不密实，由于应力过大引起开裂；地质不均匀沉降造成　衬砌开裂，上述裂缝都会造成渗漏水现象。　１．２．２水质原因　衬砌周围的天然水ｐＨ值超标对衬砌混凝土具有一定的腐蚀　性，常见的有碳酸性，酸盐性加镁盐性腐蚀，造成衬砌腐蚀、剥落、　开裂、损坏，致使渗漏愈烈。　１．２隧道漏水主要成因　１．２．１　设计及施工上的原因　１）隧道设计在山沟破碎带或断带上又未进行防排水处理，地　２隧道漏水病害整治过程　　整治方案的确定　表水大量补给地下，在基底形成水压，加上隧道底部存在裂缝，最　２．１根据大秦线隧道漏水病害的成因，结合漏水部位的实际情况，　终造成隧道渗漏。２）对不稳定的地基没有进行处理造成地基不　５１０ＰＵ灌浆止漏胶和占海堵漏粉，用高压灌注的方法在　均匀沉降，导致补砌结构出现缝隙，加上衬砌背后与围岩有空隙，　选用ＤＭ－施工缝、裂缝等渗漏水部位进行打眼灌注，堵漏剂在　存在大量的水源，从而产生渗漏现象。３）拆模时间过早，或围岩　隧道伸缩缝、爆破后掌子面加强通风，对爆破效果进行检查，及时调整爆　破参数。　３）采用本设计不仅加快了工程进度，同时降低了施工成本。　参考文献：　６采用光面爆破结论分析　整，爆破炮眼预留痕迹率提高，光爆轮廓圆顺、岩面完整。本光面　爆破设计切实可行，达到了光面爆破的效果，满足质量要求。　定，由于爆破后产生的裂隙少，充分发挥了围岩的自承能力，减少　了应力集中，增加了施工安全性。　［１］　铁道部经济规划研究院．铁路隧道工程施工技术指南［ｚ］．　人民教育出版社，２ｏ０５．　　周水兴，何北益，邹毅松，等．路桥施工计算手册［Ｍ］．北京：　１）经过近１００　ｍ的实践证明，通过光面爆破各项参数的调　［２ｊ［３］　隧道工程［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２００６．　（１０）：３３８—３３９．　　熊　波．南岭隧道光面爆破技术［Ｊ］．山西建筑，２００９，３５　２）通过对围岩的测定数据整理分析，光面爆破后岩面比较稳　［４］Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｍｏｏｔｈ　ｂｌａｓｔｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｉｎ　ｒｏｃｋｓ　ＢＡＯ　Ｚｂａｎ－ｚｈｅｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｌｉｇｈｔ　ｏｆ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｐａｒｔｉａｌ　ｔｕｎｎｅｌ　ｒｏｃｋｓ　ｏｎ　Ｔａｉ—Ｘｉｎｇ　ｌｉｎｅ，ｂｙ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｔｈｉｎ　ｒｏｃｋｓ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｓｍｏｏ￣　ｂｌａｓｔｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｔｈｉｎ　ｒｏｃｋｓ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ．Ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｐｒｏｖｅｓ　ｔｈａｔ：ｓｍｏｏｔｈ　ｂｌａｓｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｃａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｂｌａｓｔｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ，ｅｎｓｕｒｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓａｆｅｔｙ，ｒｅｄｕｃｅ　ｏｖｅｒ　ｂｒｅａｋ，ｓｐｅｅｄ　ｕｐ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｄｕｌｅ，ａｎｄ　ｌｏｗ　ｄｏｗｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃｏｓｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ，ｔｈｉｎ　ｒｏｃｋｓ，ｓｍｏｏｔｈ　ｂｌａｓｔｉｎｇ　收稿日期：２０１０—０８－０６　作者简介：孙日升（１９７３一），男，技术员，太原铁路局茶坞：［务段，北京ｌ０１４０２　万秀金（１９８０．），男，技术员，太原铁路局茶坞工务段，北京１０１４０２　１０１４０２　何乃铖（１９８３一），男，助理工程师，太原铁路局茶坞工务段，北京