高速公路隧道光面爆破施工技术

高速公路隧道光面爆破施工技术一、概况xx高速公路xx隧道左线全长2587米，右线全长2518米，断面采用拱顶为R=5.70m的曲墙圆拱式，曲墙半径为8.2m，断面净宽11.4m，净高7.3m，为xx高速公路全线最长一条双线隧道。工程规模大,地质条件复杂。xx隧道位于太行拱断束山地，处于构造侵蚀中低山，总体构造线NE-NNE，岩层层理发育，层面平缓，倾向北东，倾角3°-5°，顶部灰岩呈中厚状态，厚度0.2-0.5米，近地表呈强风化，高角度裂隙较发育，隧道内地下水类型为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩岩溶裂隙水和基岩裂隙水；洞身围岩为下寒武统钙质泥岩夹石灰岩，上部为寒武统厚层石灰岩，隧道最大埋深为272米，围岩类别为Ⅳ、Ⅴ级，其中Ⅳ级围岩占93%。隧道按“新奥法”施工原理进行洞身结构设计，即以系统锚杆、喷砼、钢筋网、格栅拱架、型钢钢架等组成初期支护与二次模筑砼相结合的复合衬砌形式。结合xx隧道围岩破碎、松散，保证隧道施工安全的前提下，拟采用台阶法光面爆破技术对隧道进、出口及洞身段进行开挖。其主要风险为：穿越泥夹石地层、穿越破碎砂、卵石胶结体地层、穿越含水地层，存在塌方和突水风险。二、光面爆破的特点及影响光面爆破效果的主要因素（一）光面爆破的特点隧道光面爆破是一种能按设计轮廓线爆破岩体，使隧道开挖面平整，并使围岩不受明显破坏的控制爆破技术。其实质就是在隧道掘进设计断面的轮廓线上布置加密周边孔，减小药包直径，减少装药量，采用低密度和低爆速的炸药，以控制炸药爆炸能量及其作用，降低爆炸冲击波的峰值压力，削弱在岩石中引起的应力波强度，避免在炮孔周围产生压碎区，而使爆破作用集中到需要爆落的一侧岩体上，减弱对原岩体的破坏作用。这种加密的周边孔称为光爆孔。当相邻的光爆孔爆破时，在其连心线上将形成贯通裂隙，岩体被劈裂，形成平整的断裂面。隧道光面爆破的爆破原理对隧道施工意义巨大：（1）隧道的开挖质量（超、欠挖控制质量）的好坏，直接影响着一个隧道施工的成本控制。采用光面爆破使开挖面平整，岩体破碎少，超欠挖控制质量好。爆破后开挖面基本接近设计轮廓线，直接减少了将来支护的工程数量。（2）光面爆破后，开挖面平整，危石少，撬顶工作简单，减轻了表面应力集中现象，避免局部掉块，增进了围岩稳定，加快了隧道掘进速度。（3）光面爆破对围岩破坏轻微，危石少，直接提高了围岩稳定性，保证了施工安全及隧道开挖质量。（二）影响光面爆破效果的主要因素⑴地质条件：对于裂隙少、整体性好的围岩，可采用全断面深孔光面爆破；对于地质构造复杂，节理发育的围岩，开挖采用台阶法“短进尺、弱爆破、强支护、快封闭”的施工方法，以“多打眼、少装药、少扰动”为原则，尽可能避免对隧道围岩的扰动、破坏。⑵钻爆参数设计：岩体结构变化无常，选择与之适应的爆破参数才能取得最佳效果。⑶钻眼精度：引起钻眼误差的因素有测量放线误差、开眼误差、钻眼角度误差等。⑷起爆顺序：起爆顺序是为了逐层扩大临空面，为周边眼起爆创造最佳条件。⑸网路的可靠性：网路某一分支的失效，将影响起爆顺序和爆破效果。⑹炸药的品种选择及装药的不耦合系数：乳化炸药适用于有水岩石隧道；周边眼不耦合系数宜控制在1.25～2.0之间。⑺装药结构和堵塞质量：选择合理的装药结构，使爆能在炮眼长度内均匀作用；炮眼堵塞长度应不短于20cm。三、光面爆破的关键技术要使光面爆破取得良好效果，需掌握以下几个关键技术：塞⑴班根据围岩胖特点，选鹿定合理的蛮周边眼参功数姻①墓周边眼间王距韵E她：它是直茂接控制开遗挖轮廓面酸平整度的滩主要因素闷。一般情旋况下姐E狐=(1克0垂～扮15)×衔d刺，其中炮建眼直径霉d饭=42m怨m拍。对于节吃理发育、战层理明显枕的地段，朗周边眼间庭距可适当吗减小，也拘可在两炮征眼之间增阿加一个不肿装药的导侧向空眼。田②子最小抵抗利线蝴W研(共光面层厚损度成)直：偶W芦值直接影详响光面爆用破效果和班爆碴块度蝴，其取值壁在（陷13阴～宋2广2罚）粉×箩d帐范围内，护周边眼密益集系数册K裤=巩E好/眯W谅=0.械6模～述0.熔8叉。授③睬装药集中袍度堵q准：根据不唐同的围岩格情况选定坐，围岩较匹好取大值容，软弱破诵碎围岩地历段应取小孟值。艇x裁x雕隧道超前水雷达地质错预报情况宵：（见猎图锤1笨）含图藏1x碰x藏隧道超前垮雷达地质删预报图蹈从点测及煤线测结果流来看，掌吉子面前方篇0谅m定～茧1谈m表范围内为冶爆破震动仰松动区，预掌子面前必方谜1啊m纲～牛30均m业范围内雷喝达波形较底为均一，菜中部局部隶反射波较烦强，出现疏明显的同绞相轴，预粗计此段范柏围内围岩锻较掌子面版处变化不笨大，围岩畜完整性较济好，节理添裂隙一般戴发育，中以部局部节耕理裂隙发璃育，有可躁能发生掉身块。科学灯的预测围劈岩情况。乳根损据热x绞x抢隧道的超轨前地质预路报情况以洞及施工经罗验，最终隙取值圆如拍表丽1地。芳表枯1针睡周边眼常葛用参数取污值表侨围禁岩僵级别振周边眼间蚀距区E臭/欧cm常周边眼最您小抵抗线岗W猛/cm霜周压边上眼密集系竿数拆K衡装乎药泊集中度传q畏/雹(织k凶g/m)养Ⅳ财级染4卷5虾60肿0.淘667付0.忘05小⑵乱采取合理心装药结构终尽可能使骂炸药沿孔墓深均匀分桨布印本隧道周着边眼爆破偶均采用空骡气间隔不津耦合装药杠结构，采护用非电毫坚秒导爆雷研管起爆。驶（见煌图窜2难），其中注软弱围岩晴地段采用趁双导爆索逆和隔眼空辞气间隔不痰耦合装药势结构。图2周边眼(导爆索)间隔装药结构图(单位：cm)图2周边眼(导爆索)间隔装药结构图(单位：cm)原⑶诵科学选择像炮眼布置祸方式，选役用合适的虏掏槽形式冤，合理安防排起爆顺碎序（炮眼仙布置见腾图劳3扔）。宰一般周边避眼轧、内圈眼递按环形布丸孔，掏槽辞眼按线性鸣布孔。硬裹岩深孔爆踏破掏槽眼蝇采用宽孔财距、小抵闲抗线布孔吵方式，本义隧道采用辞斜眼掏槽输，并将传矮统的掏槽个部位上移叫，底部增泥加底眼，认以提高爆扬破效果。捞合理安排宵爆破顺序赏，使爆破工按掏槽令眼漫→伐辅助眼拢→甜内圈眼浓→拍周边炊眼上→坝底板眼的辈顺序进行垮。实现顺置序起爆的态手段是采啄用非电毫自秒雷管分森段起爆，喷为保证起萌爆顺序的我精确性，壁毫秒雷管戒跳段使用昌。多四抓缩光面爆破鞋施工工艺衫4.1织杆放样布眼毛钻眼前，竹测量人员覆用红油漆苹准确绘出裳开挖断面贺的中线（雹开挖方向作线）和轮诉廓线，标礼出炮眼位涌置，其误芹差不得超匹过歪3糖cm边。扶图壶3苍：咏雄爆破炮眼判布置图研4.2桃校定位尖开燥眼殿本隧道采暑用剥YT2酒8先手持凿岩丛机钻孔。师人员就位徒后要严格示按炮眼布脾置图正确灵钻孔，对检于掏槽眼扭和周边眼艇的钻眼精坐度要求比源其它眼要牵高，开眼毒误差要控消制在滑3cm碗～残5cm礼以内。纤图雹4念：定位开腐眼图燥4.3塞富钻眼杜钻工要熟极悉炮眼布腊置图，按汇照不同眼方位及钻工葱的施钻习侵惯，将钻状工定点定颤位。周边舱眼一定由极有较丰富椅经验的钻荐工司钻，辣左侧周边绕眼应由习驴惯用左手辈司钻的钻膏工司钻。细要有专人氏指挥，确登保周边眼核有准确的急外插角，炉使两茬炮双交界处衔丛接台阶不允大于折1鼠5斥cm感。当开挖咳面凹凸较慎大时，应冈按实际情备况调整炮粪眼深度，三保证周边尽眼、辅助竞眼眼底在拴同一垂直担面上。谊图讲5写：钻孔图嫌4.4挨惠清孔拣装药前，坡必须用高蛙压风将炮锈眼内的石完屑、泥岩鄙刮出吹净基。据图炕6唱：么岔炮孔清孔师图坚图吹7扛：桃柏钻孔完成肚图序4.5犁特装犯药龄装药需分浅片分组，批按炮眼设团计图确定骑的装药量鹊自上而下剪进行，雷旺管要应“获对号入座蝴”片。夸图预8词：驻默光面爆破伐药量分配予表脑序号册炮眼问分类严炮余眼恰数紧雷管座段数天炮眼蛋长度盈装药量蹄每孔药卷堂数舟单孔装药沿量买合计思药量仇个鸡段绕㎝荣卷锄/闻孔乖㎏牧/弃孔待㎏奶上台阶日1别掏槽眼食6茎1该350极14概2.1缠12.6鞋2弹8落3痰350龟14愉2.1存16.8烟3洲6饭5库350圣14更2.1苗12.6霸4匙辅助眼归6衔7蚕320鲁10旁1.65溪9.9蒙5煤21中9贱320哭10插1.5吧31.5志6冶17断11冠320估10钉1.5假25.5你7怕内圈眼沈25推13弱320赔7混1.05仗26.2斥5服8跟周边眼雀42帐15赌320我3副0.45袍18.9长小计近137煎154.月05袭4.6码越联结起爆杏网路规起爆网路指为复式网估路，以保桶证起爆的蚀可靠性和哗准确性。映联结时要建注意：导翠爆索的连堡接方向和早连接点的孤牢固性，底导爆索应刻正接；导冶爆雷管连字接统时呜,波引爆雷管育的聚能穴僻应指向导乏爆管的尾孝部，也就缓是常说的吩反绑连接破。网路联嘴接好后，诊要有专人虽负责检袄查诞,本非点炮人帝员撤离至搅安全区后篇才能引爆夺。痒图晌9枣：硬抛连接起爆荷网络图吹图走1耳0静：临煎连接起爆必网络图搏图狭1朝1将：艇庸连接起爆铜网络图哨五稳句光面爆破的的质量控统制巩光面爆破买的优点是窑能有效地础利用不耦渗合装药榜控制周边籍眼炸药的宽爆破作用盖，从而减蛇少对围岩萄的扰动，哨保持围岩飞自身的稳奖定性，确僚保施工安追全及减少各超挖、杜柄绝欠挖。箱因此，控缠制超欠挖息是光面爆产破质量控受制的关键猫。根搂据夏x险x旧隧道的特秒点，我们番采用以下巴几项措施哨：染⑴昌根据地质忽情况，采炎取不同的汪措施控制娘因层理、魔节理对超盖欠挖的影楚响。企据以往施续工经验，心对水平或衣缓倾岩层篮，一般拱妄部超挖较裤大，而边高墙则易出目现欠挖，湖且成形较田差。对垂非直层理，璃拱腰和拱露脚处易出嫁现欠挖。莫对倾斜层革理，一般以超欠挖和理成形都较方易控制，焦但在沿纵钳向某些部阶位则容易姨产生松动抬掉块，增疤大超挖量挠。彼针对以上杂情况，通价过调整周哈边眼位置伐、装药量济或其它辅冬助方法等傻措施来控棒制超欠挖僵。丘①粘在水平层题理地段根穿据层厚情密况，围岩萍拱部减少截装药，边梦墙部位周冬边适当加狐密炮眼，研减少装药灯量。顺②吗在垂直层窃理地段，何适当减弱菊边墙部装停药量，拱纹部周边眼捎药量相对欢边墙略大垃。惰③弦在倾斜层该理地段，聚应尽量使稼周边眼全辈长均匀装狂药，在周摆边局部采挂取一些辅玻助措施。因④浑尽量避免基沿层理面委钻孔，重煤视做好喷慰锚网等初旋期支护。饶⑵陕优化周边闷眼装药方肝法寒Ⅳ馅级围岩地吉段实行空居气间隔装里药，导爆醋索串联，艺岩石整体探性好时，苏可适当增脆加药量，滨在软弱破暂碎围岩地封段，应减扭小装药量首，周边眼掏可隔眼装柄药或采用歇小药卷加始导爆索控锁制。果⑶叔严滚格控制作剃业质执量讯①精提高测量恋放样精度燃和钻孔精黄度，钻眼驼前用插杆它法定出隧筝道掘进方辨向，以便亿于钻工掌胶握周边眼避的外插角衔，也可利但用激光指赢向仪辅助冠钻孔定向并。加强司躬钻工的操好作水平和附责任心。招②径由于现有立风枪的结差构特点，前在施工时饮常会出现狐“核左欠右超除”屿的现象，欲测量人员穷在放线时盗可适当通态过测量布扶孔加以调着整消除。词③尸钻眼时，钱周边眼和身掏槽眼的凳钻眼精度京控制晨在胜3c秆m摘～呀5c告m晃以内。晚④寒周边眼的储外插角应腹随眼深的鼠变化而变携化，原则用是使两茬笔炮的衔接盯台阶小熟于煎15c此m帆。脚⑤仗根据工作让面眼口位彩置岩面的甜凹凸程度标调整炮眼咱深度，以果保证眼底原在同一平灰面上。珍⑥我所有炮眼页均应堵塞丝炮泥，堵历塞长紫度槽2逃0杠～盖40c天m股。是⑷弟加强现场骨管理，实忘行程序化绘、规范化爬、标准化吩作业。石六限帜银爆破效果乳1鬼、循环进熊尺理想，胞当炮眼深怜度以达讲3.沈2解米时，每锋循环进尺歪达长到出3.侍0容米以上。鞋2稿、开挖面帜规则成型货，平均线浆超挖挎〈芹15c旨m弊，最大线赠超挖雨〈袭25c茧m悬，局部欠盛挖想〈用5c誉m速。渡3货、炮眼痕末迹保存率强达报80坟%若，爆破后摧围岩稳定享，基本无幕剥落现象占。博4剧、两炮衔坛接台阶最牧大尺领寸信15c倒m匪，炮眼利桶用率兰达辜95倚%龄。斑5蹦、石碴块访径最差大承6警0误～匀70c授m怒，一登般扇40c浆m觉左右，碴末堆集中。朋七幕星剖体会兴1管、对同级钥围岩，根穴据其岩石觉构造、破呈碎程度不辰同情况，靠选取不同住的光爆参顷数，可获腊得较理想胜的爆破效吧果。隧道蓝爆破施工塌中，同一捡隧道不同盾地段地质耻常有岩石昆软硬不均徒、风化程拘度不同、棉节理发育菜不均等实胖际情况，嚼光爆试验结选定的光校爆参数在裂使用中要隙针对不同般的地质条忙件作合理碍的调整。恶对于岩石求变软或风楚化趋于严弹重或节理扒较发育的淋情况，宜地将周边眼饰的间距、陆线装药密头度适当减逃小，反之势增大。暮2认、合理选蹄用炸药品吐种和优化捞装药结构析是保证光绑爆质量的泽重要因素驴。取由于周边关眼的炸药专爆炸直接耀扰动周边酬围岩，所攀以应采用纪小直径爆柔力低的炸次药，如乳宣化炸药。笨周边眼应慧采用间隔瓶装药，且析相邻炮眼喉所用药串嗓的药卷位线置应错开端，使炸药时在光爆孔遇内均匀分技布，爆炸及后可形成柴规整的壁斑面。采用丰反向装药腿结构可获叉得较好的码石碴块度孩，因眼底鼠夹制作用帖大一些，寒应在低部币加强装药布，避免周壁边眼留底下现象。另滩外，在采选用竹片串连联安装药祝卷时，竹见片应放在理靠边墙一朝侧，这样假可以降低逢爆破对侧蜂部围岩的楚扰动。粮3铲、提高测居量画线布兵眼精度是纪保证光爆段质量的一奖项重要措杰施。膝一般隧道代施工测量泥常用经纬宗仪、水平隙仪测出中叹线、水平娱线，再用挎五寸台法付画线布眼柄，这种方危法简单方猪便，但精