钻爆技术在隧道工程中的应用

钻爆技术在隧道工程中的应用引言隧道主要被修筑在地下水或者山体中，施工单位结合公路所在位置，对隧道进行分类，分别为山岭隧道、水下隧道、城市隧道等。建设隧道是为了缩短建设距离，防止出现大坡道，从山岭或者丘陵下方穿越。随着我国国民经济的迅速发展，隧道工程建设大多建设在相对复杂的环境下，使用钻爆法进行隧道的爆破，爆破效果得到国内外认可。但是在具体使用过程中，还存在一定问题，因此分析钻爆施工技术在隧道施工中的应用意义深远。工程概况本工程合同段共有 2个隧道，分别为坳口隧道、付家岩隧道。其中坳口隧道左幅起讫桩号为 ZK2+740～ZK5+030，长2290m，右幅起讫桩号YK2+737～YK5+055，长2318m；付家岩隧道左幅起讫桩号为ZK5+159～ZK6+215，长1056m；右幅起讫桩号为YK5+168～YK6+219，长1051m。地质构造：坳口隧道岩层呈单斜产出，综合地层产状为340°∠20°，主要发育的节理有产状 150°∠65°、90°∠80°、220°∠76°、125°∠58°等四组，发育3～10条/m，风化层闭合性差。付家岩隧道区地层产状整体较为平整， 综合地层产状为320°∠10°，主要发育的节理有产状 120°∠80°、170～176°∠75～82°、170°∠75°、270°∠80°等四组，发育 3～条/m，风化层闭合性差。岩溶发育特征：坳口隧道、付家岩隧道地层区岩溶强发育，隧道开挖期间须加强超前地质预报工作，以防止溶洞诱发涌水、突泥危险。水文地质条件：隧道区内均无地表河流，地下水均为基岩裂隙水、孔隙水，地下水受降雨渗透补给。2隧道爆破隧道洞身开挖应尽量采用光面爆破、预裂爆破等控制爆破工艺，以最大限度的保护周边岩体的稳定性，同时减少超挖量，提高初期支护的承载能力（所涉及爆破作业的设计施工均委托具有相应资质的爆破公司进行）；主要工序采用机械化作业；二次衬砌浇筑采用12m长的钢模台车，混凝土在拌和站集中拌和，输送泵输送入模。对Ⅴ围岩地段，采用环形开挖预留核心土法施工，Ⅳ级围岩地段采用上下台阶法进行施工，台阶长度控制在10～15m；Ⅲ级围岩采用全断面法施工。施工时确保系统锚杆的施工质量[1]。Ⅳ、Ⅴ级围岩采用斜眼掏槽。周边眼采用小药卷间隔装药。开挖进尺主要按照围岩级别划分：Ⅳ级为1.5～2m，Ⅴ级为0.5～0.8m。在进行隧道施工过程中，使用钻爆法，炸药的潜能能够瞬时释放，促使炸药的四周岩石出现非弹性变形，从而形成岩石压碎圈以及破碎圈。其中存在一部分能量能够被转化成地震波，另外一部分能量则会被转化成空气冲击波。这种情况下所产生的地震效应、冲击波超压、爆破噪声效应被合称为爆破三害。钻爆施工技术在隧道工程中的应用控制策略3.1钻孔作业为了提升钻爆效果，可以使用激光断面仪对炮眼和外轮扩线进行放样，与此同时，在对外轮扩线进行放样过程中，允许存在±2cm的误差。对周边眼进行开眼时，确定四周位置，需结合围岩软硬程度作出相应调整。有效减少四周眼外的插角，孔的深度控制在3m/h，允许斜率为孔深的±5%。此外，外插角方向就是这一位置轮廓线法线方向[2]。对隧道进行放样和布眼，隧道的拱顶面和中心线高程在进行钻眼之前，技术人员使用水准仪和全站仪对其进行明确，对开挖轮廓线、炮眼位置，使用红油漆标出，误差不能超过5cm。与此同时，为了促使爆破效果达到最佳值，每次放线测量过程中，必须对上次爆破断面作出相应计算，还需对爆破参数作出及时调整。对炮眼进行布置，先明确掏槽眼，如果岩层层理比较明显，布置的方向尽可能和层理之间相互垂直，深度和其他眼深大约控制在20cm。对四周炮眼进行布置，需要结合开挖设计轮廓线进行，眼口设置在断面轮廓线的上部分。技术人员具体钻眼过程中，眼口以及眼底之间的间距误差不能超过5cm。另外，四周眼底和开挖断面轮廓线之间的间距应当控制在10cm以上。周边眼和圈眼的斜率相同，排距需要控制在5cm以内。如果开挖面凹凸较大，对钻眼装药率进行调整时，应当结合实际情况对装药量和炮眼深度进行适当调整，保障掏眼之外的炮眼和眼底位置一直在同一个垂直面上。3.2装药装药前先清孔，检查炮孔的最小抵抗线与原设计有无变化，防止过小的抵抗线引起冲炮；检查孔深有无变化并根据检查结果调整装药量。干燥的孔可装散装的硝铵炸药，潮湿的孔要对炸药进行防水处理或使用防水炸药。下图为装药结构图：进行岩层的爆破，需将电雷管完全装入到药卷中，防止电雷管在药卷中斜插。进行爆破作业前，要对爆破段周围房屋进行详细调查[3]。爆破作业一般在下班后进行。爆破指挥人员要在确认周围的安全警戒工作完成后，方可发出起爆命令。爆破指挥人员严格执行预报、警戒和解除三种统一信号，由爆破指挥人员统一发出。防护、警戒人员按规定信号执行任务，不得擅离职守。指定专人核对装炮、点炮。起爆后由爆破作业人员检查结果，确认安全后，方可发出解除信号，撤出防护人员。如发生瞎炮，要设立防护标志。对于瞎炮的处理问题，要由原装炮人员当班处理，特殊情况下如不可能时，装炮人员在现场将装炮情况、炮眼方向、装药数量交待处理人员。在对瞎炮孔内的爆破线路、导爆管等检查完好并检查了瞎炮的抵抗线情况，重新布置警戒后，才能重新起爆。3.3提高爆破工艺有效提高爆破工艺，需要使用有效的减震措施，从而降低爆破危害。首先要求工作人员严格遵守相关规定，在实施爆破操作过程中，炮眼质量对爆破效果产生直接影响，在进行钻眼时，需确保周边炮眼处于平行状态。而炮眼垂直钻入，从而减少欠挖以及超挖现象。清孔装药，在进行具体装药之前，需将炮孔中的石屑和杂物清理干净，严格按照设计要求装药。技术人员使用水平楔形掏槽，掏槽的体积比较大，需要适当增加爆破临空面。此外，还应当将掏槽眼布设位置放在开