济南至莱芜高速公路某合同段隧道光面控制爆破技术施工工艺

光面控制爆破技术在隧道施工中的应用1工程概况济南至xx高速公路xx合同段位于xx省济南xx及xx市境内，全长4.8Km，隧道岩体以灰岩为主，岩石较坚硬，节理裂隙发育。长城岭隧道左幅878m（右幅794m），上游隧道全长左幅2421（右幅2490）米，隧道开挖断面达165平方米。其中双洞Ⅱ级围岩700米，Ⅲ级围岩1975米，Ⅳ级围岩3056米，Ⅴ级围岩793米,隧道爆破方量约为756399立方米。2隧道开挖方法长城岭隧道、上游隧道Ⅳ级围岩及Ⅴ级围岩段采用单侧壁导坑法开挖，开挖进尺控制在0.75～1.0m以内，弱爆破技术，小型挖掘机装渣，小型拖拉机运输至洞口处，再由装载机配合大型载重自卸车运输至弃渣场。Ⅲ级围岩采用台阶开挖法进行，光面控制爆破及减震爆破技术。上台阶采用小型挖掘机扒渣至下台阶，再由装载机配合大型载重自卸车运输至弃渣场。爆破进尺控制在1.5米以内。Ⅱ级围岩采用全断面开挖，光面控制爆破技术。3爆破设计3.1爆破方法选择(1)隧道根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上，掏槽炮眼加深20cm。(2)隧道进行钻爆时严格控制周边眼的装药量，采用间隔装药，使药量沿炮眼全长均匀分布，导爆索起爆。(3)周边眼采用光面或预裂爆破，装药结构为间隔装药；掏槽孔和掘进孔、底板孔采用连续装药结构。(4)炮孔采用人工堵塞，堵塞材料为粘性土卷(需提前加工)，用木制炮棍压紧。堵塞长度一般不小于25～30厘米；严禁不堵孔爆破。3.2爆破参数的选择及装药量计算（1）孔深确定：隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩取1～0.75m，Ⅲ级围岩取1.5m，Ⅱ级围岩取4.0m；（2）周边光爆孔或预裂孔孔网确定：根据a/w=0.7～1.0原则确定，一般a=45～60cm，取50cm；w=50～80cm，取60cm。（3）周边眼线装药密度确定：q线在硬岩段一般取200～350g/m；本段岩石属Ⅲ～Ⅴ级，q线=250g/m。（4）掘进孔孔网参数确定：掘进孔孔网根据单孔装药量负担面积确定：Q单:单孔装药量q：单耗l：孔深a：孔距w：抵抗线S：炮孔负担面积（5）掏槽孔确定：①楔形掏槽采用六孔掏槽。②直眼掏槽采用五孔掏槽。其中间孔为空孔，一般不装药，为确保掏槽抛碴，可在底部少量装药，最后起爆抛槽渣。（6）单耗确定：单耗根据类似经验以及后序的爆破检测最终确定，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩周边眼取0.25kg/m、断面开挖取0.7～1.51kg/立方米。表3.1爆破工程量计算工程项目名称长（高）×宽（米米）断面积（平方米米）深（长）度（mm）爆破方量（立方方米）隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩上导坑(单侧))6.5×9.44145.42977270312下导坑(单侧))4.9×7.77837.52977223275隧道Ⅲ级围岩上台阶5.2×15..9741.59177273697下台阶3.5×16..0458.71772104016隧道Ⅱ级围岩9.4×14..99121.5770085099合计897134Table3.1Theprojectamountofblastingiscalculated3.3爆破器材选用根据施工中常用爆破器材，选用以下火工品作为长城岭隧道出口，上游隧道进、出口的爆破器材。表3.2爆破器材一览表Table3.2Thescheduleofblastingequipment爆破器材名称规格用途雷管火雷管（8#）起爆1～15段非电毫秒雷管管掘进和传爆炸药乳化炸药爆速33800～～40000m/s直径φ32mm掘进进2#岩石小药卷，直直径φ25mm起爆、预裂传爆线导火索起爆6600m/ss导爆索起爆、预裂3.4各级围岩的爆破参数设计3.4.1Ⅴ级围岩爆破参数设计长城岭隧道、上游隧道Ⅴ级围岩段采用单侧壁导坑法开挖，开挖进尺控制在0.75以内，弱爆破技术。具体的参数设计如图3.1、图3.2、表3.3、表3.4、表3.5、表3.6。图3.1隧道浅埋段及Ⅴ级围岩导坑上部及上部扩挖爆破设计图Fig3.1BlastingdesigndrawingofleadholetopandtopexpandingexcavationoftunnelshallowtoburysectionandⅤgradewallrock图3.2隧道浅埋段及Ⅴ级围岩导坑下部及下部扩挖爆破设计图Fig3.2BlastingdesigndrawingofleadholeunderpartandunderpartexpandingexcavationoftunnelshallowtoburysectionandⅤgradewallrock表3.3隧道浅埋段及Ⅴ级围岩导坑上部开挖爆破设计参数Table3.3BlastingdesignparameterofleadholetopexcavationoftunnelshallowtoburysectionandⅤgradewallrock内容序号炮眼名称段别炮眼深度（m）炮眼数量（个）装药量（kg）装药集中度（kkg/m）炮泥堵塞长度（cm）单孔（kg）总装药量（kg）1掏槽眼3、50.958+10.856.80.89252周边眼10.75340.26.80.30253内圈眼110.75320.412.80.53254掘进眼7、90.75280.411.20.53255底板眼150.75130.56.50.6725备注：炮眼合计计为：118++1；单位岩岩石炸药消消耗量：11.15kkg/立方米表3.4隧道浅埋段及Ⅴ级围岩导坑上部扩挖爆破设计参数Table3.4BlastingdesignparameterofleadholetopexpandingexcavationoftunnelshallowtoburysectionandⅤgradewallrock内容序号炮眼名称段别炮眼深度（m）炮眼数量（个）装药量（kg）装药集中度（kkg/m）炮泥堵塞长度（cm）单孔（kg）总装药量（kg）1周边眼10.75230.24.60.26252内圈眼30.75230.49.20.53253掘进眼5、7、90.75270.410.80.53254底板眼110.75100.66.00.8025备注：炮眼合计计为：69；单位岩岩石炸药消消耗量：00.93kkg/立方米表3.5隧道浅埋段及Ⅴ级围岩导坑下部开挖爆破设计参数Table3.5BlastingdesignparameterofleadholeunderpartexcavationoftunnelshallowtoburysectionandⅤgradewallrock内容序号炮眼名称段别炮眼深度（m）炮眼数量（个）装药量（kg）装药集中度（kkg/m）炮泥堵塞长度（cm）单孔（kg）总装药量（kg）1周边眼70.75130.22.60.26252内圈眼50.75150.46.00.53253掘进眼1、30.75170.46.80.53254底板眼90.75100.66.00.8025备注：炮眼合计计为：55；单位岩岩石炸药消消耗量：00.89kkg/立方米表3.6隧道浅埋段及Ⅴ级围岩导坑下部扩挖爆破设计参数Table3.6BlastingdesignparameterofleadholeunderpartexpandingexcavationoftunnelshallowtoburysectionandⅤgradewallrock内容序号炮眼名称段别炮眼深度（m）炮眼数量（个）装药量（kg）装药集中度（kkg/m）炮泥堵塞长度（cm）单孔（kg）总装药量（kg）1周边眼10.7560.21.20.26252内圈眼30.75130.45.20.53253掘进眼5、70.75180.47.20.53254底板眼90.75140.46.40.5325备注：炮眼合计计为：55；单位岩岩石炸药消消耗量：00.89kkg/立方米3.4.2Ⅳ级围岩爆破参数设计长城岭隧道、上游隧道Ⅳ级围岩段采用单侧壁导坑法开挖，开挖进尺控制在1.0m以内，弱爆破技术。具体的参数设计如图3.3、图3.4、表3.7、表3.8、表3.9、表3.10。图3.3隧道Ⅳ级围岩导坑上部及上部扩挖爆破设计图Fig3.3BlastingdesigndrawingofleadholetopandtopexpandingexcavationoftunnelⅣgradewallrock图3.4隧道Ⅳ级围岩导坑下部及下部扩挖爆破设计图Fig3.4BlastingdesigndrawingofleadholeunderpartandunderpartexpandingexcavationoftunnelⅣgradewallrock表3.7隧道Ⅳ级围岩导坑上部开挖爆破设计参数Table3.7BlastingdesignparameterofleadholetopexcavationoftunnelⅣgradewallrock内容序号炮眼名称段别炮眼深度（m）炮眼数量（个）装药量（kg）装药集中度（kkg/m）炮泥堵塞长度（cm）单孔（kg）总装药量（kg）1掏槽眼3、51.28+10.725.760.60252周边眼11.0340.305.760.30253内圈眼111.0320.5016.00.50254掘进眼7、91.0280.5014.00.50255底板眼151.0130.607.80.6025备注：炮眼合计计为：118++1；单位岩岩石炸药消消耗量：11.24kkg/立方米表3.8隧道Ⅳ级围岩导坑上部扩挖爆破设计参数Table3.8BlastingdesignparameterofleadholetopexpandingexcavationoftunnelⅣgradewallrock内容序号炮眼名称段别炮眼深度（m）炮眼数量（个）装药量（kg）装药集中度（kkg/m）炮泥堵塞长度（cm）单孔（kg）总装药量（kg）1周边眼11.0230.36.90.30252内圈眼31.0230.511.50.50253掘进眼5、7、91.0270.513.50.50254底板眼111.0100.66.00.6025备注：炮眼合计计为：69；单位岩岩石炸药消消耗量：00.9288kg/立方米表3.9隧道Ⅳ级围岩导坑下部开挖爆破设计参数Table3.9BlastingdesignparameterofleadholeunderpartexcavationoftunnelⅣgradewallrock内容序号炮眼名称段别炮眼深度（m）炮眼数量（个）装药量（kg）装药集中度（kkg/m）炮泥堵塞长度（cm）单孔（kg）总装药量（kg）1周边眼71.0130.33.90.30252内圈眼51.0150.57.50.50253掘进眼1、31.0170.58.50.50254底板眼91.0100.66.00.6025备注：炮眼合计计为：55；单位岩岩石炸药消消耗量：00.8788kg/立方米表3.10隧道Ⅳ级围岩导坑下部扩挖爆破设计参数Table3.10BlastingdesignparameterofleadholeunderpartexpandingexcavationoftunnelⅣgradewallrock内容序号炮眼名称段别炮眼深度（m）炮眼数量（个）装药量（kg）装药集中度（kkg/m）炮泥堵塞长度（cm）单孔（kg）总装药量（kg）1周边眼11.060.31.80.30252内圈眼31.0130.56.50.50253掘进眼5、71.0180.59.00.50254底板眼91.0140.66.40.6025备注：炮眼合计计为：51；单位岩岩石炸药消消耗量：00.80kg/立方米3.4.3Ⅲ级围岩爆破参数设计长城岭隧道、上游隧道Ⅲ级围岩采用台阶开挖法进行，光面控制爆破及减震爆破技术，爆破进尺控制在1.5米以内。具体的参数设计如图3.5、图3.6、表3.11、表3.12。图3.5隧道Ⅲ级围岩开挖爆破设计图Fig3.5BlastingdesigndrawingoftunnelⅢgradewallrockexcavation表3.11隧道Ⅲ级围岩上部开挖爆破设计参数Table3.11BlastingdesignparameteroftopexcavationoftunnelⅢgradewallrock内容序号炮眼名称段别炮眼深度（m）炮眼数量（个）装药量（kg）装药集中度（kkg/m）炮泥堵塞长度（cm）单孔（kg）总装药量（kg）1掏槽眼11.8162.1012.60.62252周边眼91.50410.4516.40.30253内圈眼71.50410.7530.80.50254掘进眼3、51.50310.7523.30.50255底板眼111.50240.7518.00.5025备注：炮眼合计计为：1443；单位位岩石炸药药消耗量：：1.51kg/立方米表3.12隧道Ⅲ级围岩下部开挖爆破设计参数Table3.12BlastingdesignparameterofunderpartexcavationoftunnelⅢgradewallrock内容序号炮眼名称段别炮眼深度（m）炮眼数量（个）装药量（kg）装药集中度（kkg/m）炮泥堵塞长度（cm）单孔（kg）总装药量（kg）1周边眼11.5100.454.50.30252内圈眼31.5300.7522.50.50253掘进眼5、71.5320.7524.00.50254底板眼91.5260.7519.50.5025备注：炮眼合计计为：90；单位岩岩石炸药消消耗量：11.32kkg/立方米4爆破震速检测济南至xx高速公路长城岭隧道进口位于xx市文祖镇三槐树村，出口位于xx市雪野镇大厂村。施工现场周围无大型建筑物，仅有少量的民用建筑。长城岭隧道LK40+740里程地表处有与隧道中心线垂直的古齐长城，垂直距离为65m，因此在该里程前后范围施工爆破中要加强爆破振速的检测。4.1最大爆破振速理论值计算长城岭隧道古齐长城控制最大段装药量为Qmax=0.7kg。则根据V=k(Q1/3/R)a取k=50，a=1.3，R=65m；V=50×(0.71/3/65)1.5=0.18cm/s<0.2cm/s（古齐长城场交通隧道安全振动速度）。4.2隧道施工爆破过程中振速的检测在施工过程