暗挖隧道施工中光面爆破技术的应用研究

◇科技之窗◇　科技一向导　２０１５年１７期　暗挖隧道施工中光面爆破技术的应用研究　王洋　（北京铁路局北京工程项目管理部　中国　北京　１　００００５）　【摘要】光面爆破法是隧道挖掘的重要形式之一，在现代的隧道工程施工中具有重要的作用。随着国家经济及铁路建设的飞速发展，隧道　施工项目越来越多，为了有效地提高施工质量，节省施工成本，必须对隧道施工技术进行详细研究。本文着重研究光面爆破技术在暗挖隧道中　的具体应用情况。以期为暗挖隧道施工提供相应的理论及参数依据。　【关键词】暗挖隧道；光面爆破技术；应用研究　一　所谓的光面爆破技术就是指通过调整隧道段挖面周边的炮眼布　局及爆破参数的方法．将各个炮孔都有效的连接起来．从而按照一定　爆破计划形成破裂缝．使内部的岩层逐渐的裂体．朝着临空的方向进　行抛掷　目前光面爆破技术是隧道施工的主要技术之一．采用光面爆　破技术可以减小裂缝的间隙。提高围岩的承载力．增强隧道表面的平　顺性。　１．光面爆破技术的概念及优势特点　光面爆破技术最早起源于上世纪五十年代的瑞典．首次应用是在　１９５２年的加拿大．它是一种能够有效控制被挖岩体的开挖轮廓的技　术．在现在的隧道施工中应用的非常广泛　其主要是通过对正在开挖　的工程进行精准的炮眼布局和爆破计算来发挥作用的　其特点主要表　现在以下几个方面：　（１）有利于保持隧道岩石完整性。光面爆破技术可以准确地挖出　目标岩石．而对于确定的隧道周围的岩石不会造成太大的损害．能够　保证隧道周边围岩的完整性．并且能够大大地增加围岩自身的承载　力。为锚喷支护施工的有效实施提供有利的条件。特别是在松散的岩　层中．光面爆破的这一优势更为突出。　（２）有利于避免裂隙发育地层裂缝的扩大和新裂缝的产生。在裂　隙发育的地层中使用光面爆破技术可以减少爆破冲力对周围其他岩　石的损害．避免出现新缝隙或扩大原有缝隙．从而有效地提高周围岩　石的稳定性．为施工提供有利的条件。　（３）有利于促使隧道成型规整。降低人力损耗。光面爆破技术能够　比较准确地爆破出工程所需要的隧道形状．减少挖掘的数量和出碴工　作量，降低人力损耗，提高施工进度，节省衬砌材料和施工成本。　（４）有利于降低隧道的维护支出，减少维护工作量。因为使用光面　爆破技术成型的隧道一般都比较的规整、规范．很少会有突出的凹凸　面．所以这可以大大的增强隧道本身的稳定性．同时还可大大的减少　隧道维护的工作量．使瓦斯气体不易过分集聚．减少事故的发生频率。　２．光面爆破技术在暗挖隧道施工中的具体应用　当前．光面爆破技术作为隧道施工的重要方式已成为了我们的重　要研究课题之一。光面爆破技术作为目前隧道挖掘的主要方法．具有　良好的安全性、稳定性，能够有效提高施工效率与质量，减少施工损　耗，在当前隧道施工中应用非常广泛．本文以特定地质条件下的单线　铁路隧道的挖掘工作为案例．对光面爆破技术在暗挖隧道施工中的具　体应用情况进行阐述　２．１隧道挖掘的地质条件　承隆改线工程总长５．３１８ｋｍ的三段单线铁路隧道的挖掘遇到不　同性质的岩层．这些岩层主要是强风化片麻岩、黑云斜长片麻岩和一　条逆断层内的胶结较好的构造角砾岩以及隧道出Ｅｌ表层的粉土层．洞　身穿越的地段按照围岩的性质分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ｖ级围岩，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级　围岩占总长度的８５％．Ｖ级围岩占１５％。为了保证开挖轮廓的成型质　量．对该段隧道的挖掘工作主要采用了光面爆破技术．钻爆采用非电　毫秒雷管网络光面爆破　２．２光面爆破技术的设计和施工　炮眼的布局及起爆次序的设计　ａ．对掏槽孔的设计布局。掏槽孔大多位于开挖断面的中下部．该　隧道工程在Ⅱ、Ⅲ级岩层上采用了垂直螺旋式的掏槽孔布局方式，槽　孔间距与装药的段位均依次递增．按顺序进行引爆．藉此使槽孔的体　积逐次扩大。在单次爆破中采用奇数段或者偶数段的方法。这样可以　保证时间间隔能够合理科学，从而大大地提高爆破的结果。而对于Ⅳ　级性质的围岩．我们主要可以采用锥形布局掏槽布孔的设计方式．使　掏槽两个炮眼相对而挖．再在这两个炮眼的中间设计一个或者是多个　的空孔作为装药爆破的辅助设计．从而使引爆之后的形状形成一个锥　形的空间。　ｂ．对周边孑Ｌ和辅助孔的设计安排。周边孔是处于开挖断面的边缘　的孔．一般在开挖断面边缘的０．１—０．２ｍ的位置处．沿着开挖的轮廓成　倾斜式的排布．在Ⅱ、Ⅲ级岩层上布局的周边孔可以稍微偏离一点轮　廓线但不能太过．而在Ｖ级围岩上的周边孔则必须保证其没有任何的　倾斜．同时还要保证孔底的距离轮廓线高度必须要与孔口的位置相一　致　辅助孑Ｌ主要是根据炮眼的数量来进行设计的．其均匀地分布在掏　槽孔和周边孔的中间区域．他们的作用是保证周边孑Ｌ的抵抗线能够符　合标准的要求。同时还需要注意的是，钻孔的方向必须要保证与隧道　开挖面是垂直的　ｃ．底板眼的布置　底板眼的作用主要是为了爆破形成隧道底部的　轮廓．底板眼的质量会直接影响到地板轮廓的形成，一般来说，Ⅱ、Ⅲ　级岩层上底板眼的倾斜角要大些．大约要在底板标高的１０—１５ｃｍ左　右．而Ｖ级围岩上的底板眼的倾斜角要适应的减小一点．同时还要避　免发生可能出现的“底坎”问题．在施工的过程中．可以适当地增加装　药量或减少堵塞长度．以此来提高底板眼爆破的质量效果。　２．３光面爆破主要爆破参数的确定　（１）精准确定光面爆破层的厚度参数　光面爆破层的厚度系数主　要是指周边眼的最下的抵抗线Ｖ系数．它与周边眼的间距Ｅ之间有着　密切的联系．二者的比值Ｋ表示的是周边眼的密集程度，它会直接的　决定隧道爆破之后整个开挖轮廓面的平整程度。一般来讲，Ｋ值越小　表明炮孔的间距越近．岩体越能精准地沿着炮孔之间的连心线形状进　行爆破．但是这种布局方法会大大地增加钻孔的工作量，不太符合经　济要求。Ｋ值越大表明各炮孔的间距越大，各个炮孔只能独立起作用，　此种情况下可能不会达到光爆破的要求．因此在采用光面爆破技术的　时候．我们一定要按照岩层的具体情况来确定光爆层的厚度系数，以　提高爆破效果　（２）隧道钻孔一般采用的是ＹＴ－２８式气腿式凿岩机进行钻孔，炮　孔的直径大约保持是在３８—４２ｍｍ左右为宜：光面爆破选用的炸药是　２＃岩石硝铵的炸药．炸药的药卷规格一般是２０＊２０ｍｍ的标准，炸药的　爆速要达到２６００—３０００ｍ／ｓ　（３）确定每一个炮孔装药的结构与参数。一般理论上，对周边眼孔　到的装药结构采用的是径向不偶合间隔的方式．不偶合的系数要大于　２．装药的方式是以１５—２０ｃｍ的等间距的方式将炸药系在竹片上。并　保证竹片的长度大于或等于整个炮孔的深度．同时竹片的长度要略大　于孔的深度．这样可以有利于安装。导爆索要系于竹片的内侧已连接　炸药起爆．炮孔要用炮泥进行堵塞．同时光面爆破装药的过程中要注　意药量的控制。具体参数主要参见图１及表１至表３。　表１　Ⅲ级围岩装药参数表　月喝　段位　瑚Ｉ照名粒ｔ　掏檀孔　掏槽孔　扩槽孔　掘进孔　掘进孔　１　５●６－ｎ９　孔散　曩镯Ｅ　装薅軎散　装药系数　装药ｔ（ｋ叠）　６　掘进孔　搁ｆｉｔ：７１．　ｔ２　掘链孔　：台－／ｔ，　５　１．，●，－ｎ７５　１．５＊Ｊ－Ｏ．７５　ｌＯ　１．，．　—　４５　１Ｏ　１１　内■孔　启；饭孔　用边／ｔ．　２５７