隧道光面爆破技术研究阶段性成果介绍

1、中国中铁四局集团有限公司CHINA TIESIJU CIVIL ENGINEERING GROUP CO., LTD.“、级围岩隧道光面爆破技术”阶段性成果介绍局光爆课题组安徽 合肥 2017.2.18课题及首阶段工作介绍1爆破设计标准化模板编制2现场光爆试验3Contents目录现场测试及理论分析成果4光爆实施不理想原因分析及相应措施建议501Part One课题及首阶段工作介绍1课题及首阶段工作介绍 1. 课题介绍总体目标具体目标提高局光面爆破施工技术水平、节约成本形成隧道爆破设计标准化设计模板深入了解各工序爆破作业技术缺陷，通过现场试验及分析总结形成 、级围岩隧道光面爆破各工序作业技术标

2、准深入了解隧道超欠挖情况，通过现场试验得出可能的最佳控制指标及相应的技术措施探究隧道爆破开挖后围岩及支护结构受力特性，为隧道的安全性评判提供科学依据技术革新及探索可以提高施工质量的现场管理办法1课题及首阶段工作介绍2. 首阶段工作介绍02Part One爆破设计标准化模板编制2爆破设计标准化模板编制爆破设计计算书03Part Three现场光爆试验 现场光爆试验1. 实验工点3浆水泉隧道吴家边隧道广21号线隧道四车道大断面公路隧道层状灰岩双线铁路隧道页岩夹砂岩单线地铁区间隧道花岗岩黔张常吴家边隧道广州地铁21号线暗挖隧道济南绕城浆水泉隧道 现场光爆试验2. 各工序技术问题及调整措施总结3（1）

3、设计调整炮孔数12496光爆层炸药单耗周边眼间距0.760.62kg/m350cm75cm40cm50cm吴家边隧道炮孔数194191光爆层炸药单耗周边眼间距0.930.72kg/m350cm70cm60cm50cm浆水泉隧道炮孔数8494光爆层炸药单耗周边眼间距1.61.1kg/m340cm75cm60cm50cm广21号线隧道周边眼连续装药调整为间隔装药 现场光爆试验2. 各工序技术问题及调整措施总结3（2）快速放样 采用轻硬质塑料拼装模具放样，可以减小了由于掌子面不平整造成误差现场快速组装，只需2-3人上下配合固定画点即可轻硬质塑料拼装模具(成本540元) 现场光爆试验2. 各工序技术问

4、题及调整措施总结3（3）钻孔假定：隧道轮廓长度20m；进尺3m 现场光爆试验2. 各工序技术问题及调整措施总结3（3）钻孔1234 现场光爆试验2. 各工序技术问题及调整措施总结3（3）钻孔 根据炮眼布置对开挖人员进行区域分工，明确责任，落实好“五定”（定点、定人、定量、定时、定奖罚）。管理措施 现场光爆试验2. 各工序技术问题及调整措施总结3（4）装药及连线连续装药优化为间隔装药线装药密度优化优化后采用导爆索连接强调了堵孔导爆索穿成T形节，紧贴岩面胶布只捆绑雷管的起爆段多余传爆管整理有序 现场光爆试验2. 各工序技术问题及调整措施总结3（5）堵炮泥爆破工程设计施工常用数据与技术标准规范速用速

5、查手册 浅孔爆破中，钻孔直径在2050mm时，填塞长度不能小于1845cm，且填塞长度一般不能小于最小抵抗线堵塞长度指标对比单孔爆破岩石量：大20%35%炸药用量：节约15%30%炮孔数：减少炮孔10%15%循环进尺：提高5%左右1填塞2不填塞 现场光爆试验2. 各工序技术问题及调整措施总结3（6）爆破效果吴家边隧道 现场光爆试验2. 各工序技术问题及调整措施总结3（6）爆破效果浆水泉隧道 现场光爆试验2. 各工序技术问题及调整措施总结3（6）爆破效果广21号线隧道 现场光爆试验3. 技术经济指标分析3（1）周边眼爆破成本对比分析序号材料单价1炸药9348元/吨21-5段非电雷管5.7元/发3

6、7-9段非电雷管5.9元/发411-15段非电雷管6.2元/发5导爆索1.5元/米6导爆管0.5元/米爆破材料单价说明：本表由七分公司济南绕城项目部提供原爆破周边眼数量47个，进尺3m需13段雷管47发，费用291元炸药量每孔0.9kg，需43kg，费用402元总费用693元光面爆破周边眼数量47个，进尺3m需导爆索188m，费用282元需13段雷管3发，费用19元炸药量每孔0.45kg，需22kg，费用201元总费用502元每循环节约成本约190元 现场光爆试验3. 技术经济指标分析3（2）平均线性超挖量工况说明里程标准面积测量面积超挖面积最大超挖m最大欠挖m欠挖面积线性超挖平均值m原爆破K

7、4+533.66121.47132.912.061.1380.130.620.347K4+531.96121.47128.017.460.7890.1180.920.216试爆K4+529.63121.47126.875.460.4120.0120.050.155K4+528.13121.47128.156.830.4260.0260.150.187光爆K4+526.87121.47125.413.960.3210.0020.010.11K4+525.62121.47125.54.070.3710.0090.040.112浆水泉隧道 现场光爆试验3. 技术经济指标分析3（2）平均线性超挖量 线

8、性超挖量由原爆破23cm降低至10cm广21号线隧道 现场光爆试验3. 技术经济指标分析3（2）平均线性超挖量吴家边隧道 线性超挖量由原爆破41cm降低至12cm 现场光爆试验3. 技术经济指标分析3（3）喷混凝土统计浆水泉隧道爆破情况里程进尺榀数设计量实际使用量回弹量单价费用原爆破K4+645-K4+642316.5m59m8.2m850元5.0万元K4+642-K4+639316.5m45m8.9m850元3.8万元K4+639-K4+636316.5m50m8.5m850元4.3万元光爆K4+514-K4+511316.5m39.5m7.1m850元3.4万元K4+511-K4+5083

9、16.5m35m6.4m850元3.0万元K4+508-K4+505316.5m34.5m6.1m850元2.9万元5136喷混凝土量060（方）304515回弹量8.5（16.7%）6.5（18%）一宏4.5042315（万元）3.2成本 根据试验后项目持续开展的光爆统计，喷混凝土每循环（4榀）节约成本约8000元，小于试验期间成本节约量。 现场光爆试验3. 技术经济指标分析3（3）喷混凝土100%喷混凝土超耗率135%喷混凝土超耗率原爆破光爆 经统计，按C25喷射混凝土综合单价850元/方、喷混凝土节约量35%计算，每1000米长隧道仅混凝土直接成本可节约成本约200万元。吴家边隧道 现场

10、光爆试验3. 技术经济指标分析3（3）喷混凝土广21号线隧道23%喷混凝土超耗率55%喷混凝土超耗率原爆破光爆 经统计，按C25喷射混凝土单价850元/方、喷混凝土节约量32%计算，每公里隧道可节约成本82万元。同时采用光爆超挖情况明显减小，对后期盾构空推采用豆粒石填充每公里可节约8万元。综合考虑，每公里隧道可节约90万元。 现场光爆试验3. 技术经济指标分析3（4）进度放点钻孔装药连线出渣立架喷混凝土01235原爆破光面爆破4（小时）4.53331430.75220.50.33浆水泉隧道90m125m吴家边隧道100m120m浆水泉隧道100m120m月施工进度 现场光爆试验3. 技术经济指

11、标分析3（5）其他效益级围岩每延米直接节约材料和人工费用3.71万元。本项目剩余1500m围岩，合计费用5565万元。级围岩适用总包项目光爆效果好，设计部门同意将级围岩变更成级围岩，而其他标段未实施光爆则不同意变更 现场光爆试验4. 光爆试验推进针对性措施3召开光面爆破分析总结会 要求分部领导和光面爆破小组到现场逐洞口开展现场培训，力争将光面爆破的总结落实到现场。 现场光爆试验4. 光爆试验推进针对性措施3 通过培训，了解光面爆破优化设计理论依据，现场操作要点，安排组织分工，提高积极性和业务能力。现场培训 现场光爆试验4. 光爆试验推进针对性措施3制定奖罚措施做好现场记录04Part Four

12、测试及理论研究成果 测试及理论研究成果1. 不同级别围岩初支距掌子面安全距离分析4埋深30时，最大拉/压应力值分别约为0.17 MPa和1.41 MPa；依据锚杆喷射混凝土支护技术规范，埋深30m时各模拟工况拱顶与拱底最大位移模拟值为9.043 mm小于允许值20.26mm。建议初期支护与掌子面的最大合理距离为4m。 测试及理论研究成果2. 围岩损伤测试初步结果4钻设测试孔验孔连接仪器测试孔注水测试、记录 测试及理论研究成果2. 围岩损伤测试初步结果4 测试及理论研究成果3. 现场应力测试及结果41个压力盒2个混凝土应变计2两个钢架应变计紧跟3m不支护6m不支护 测试及理论研究成果3. 现场应

13、力测试及结果4围岩压力介于 0.110.008 MPa 之间初支轴力介于-472-432 kN 之间初支弯矩介于4811 kN.m 之间（1）初期支护施作时机越晚，作用于支护结构上的围岩压力越小，初期支护滞后两个循环即6m施作时，围岩压力可减小约50%（2）初支结构基本都处于小偏心压弯状态，安全系数全部大于2.0，符合铁路隧道设计规范（TB10003-2005）的要求结论 测试及理论研究成果3. 现场应力测试及结果4工况一安全系数最小为2.78，工况二安全系数最小为2.96，工况三安全系数最小为4.579.结论 现场监测数据与数值研究结论基本一致，在围岩较好的的情况下，支护时间越晚，支护结构承

14、受较小的内力，作用于支护结构上的围岩压力越小05Part Five光爆实施不理想的原因分析及建议 光爆实施不理想的原因分析及建议51、部分技术人员对隧道爆破知识的掌握不足，项目对爆破施工的技术人员配置不到位，爆破设计脱离现场实际，不能有效指导现场爆破施工作业，未及时有效对爆破后效果进行分析和调整爆破参数；建议：从局或公司层面规范钻爆法隧道施工作业指导书2、隧道断面测量放样的准确性存在偏差，仍以传统放样方式为主，断面放样时未能结合开挖掌子面的平整情况进行适当修正放样点位的准确位置；建议：采用具有自动投点的测量仪器进行开挖轮廓放样3、爆破设计与使用的作业台车（或多功能作业台架）不匹配，作业台架的制作未结合爆破设计的炮孔布置综合考虑（钻孔作业台架设计不合理），造成个别关键炮孔无法实施；建议：台架设计与爆破设计综合考虑结构尺寸及层高 光爆实施不理想的原因分析及建议54、客观上现场操作人员司钻水平参差不齐，钻孔位置、深度、司钻外插角偏差偏离技术要求，直接影响光面爆破效果；建议：加强过程控制管理，不同的钻孔定人、定岗，每班考核，制定奖罚措施5、爆破装药不严谨，特别是掏槽眼和周边眼的装药结构及装药量控制不严，从而影响爆破效果；建议：强化过程监控和指导，充分发挥技术和现场领工员/班组长的作用6、隧道开挖施工存在以包代管的现象，现场隧道开