隧道V级围岩开挖施工中的光面爆破技术

隧道V级围岩开挖施工中的光面爆破技术【摘要】介绍了成渝客运专线四方碑隧道修建过程中，利用光面爆破技术对该隧道V级围岩进行开挖的施工技术，确定了隧道V级围岩开挖的光面爆破方案，分析其在施工过程中的优缺点，为高速铁路隧道施工提供参照。【关键词】：高速铁路、隧道、V级围岩、光面爆破【abstract】:introducesthepassengerdedicatedlineintochongqingfourpartytablettunnelconstructionprocess,thesmoothblastingtechnologyofthetunnelgradeVrocksintheconstructiontechnologyoftheexcavation,determinedthegradeVofthesurroundingrocktunnelexcavationsmoothblastingscheme,analyzestheadvantagesanddisadvantagesintheconstructionprocessof,forhighspeedrailwaytunnelconstructiontoprovidethereference.【keywords】:highspeedrailway,tunnel,gradeVsurroundingrock,smoothblasting1工程概况1.1工程简介中交二航局承建的成渝客运专线CYSG-3标段的四方碑隧道位于四川省内江市境内，隧区属丘陵地貌，地形坡度一般为15〜25°，地面高程360〜418m，起讫里程DK140+585〜DK141+310，全长725m，其中V级围岩有496m，IV级围岩有159m。隧道表层为坡残积层粉质黏土；下伏侏罗系中统沙溪庙组泥岩夹砂岩，单斜构造。地下水水质类型为HCO3-Ca2+，地下水对混凝土结构具硫酸盐侵蚀，环境等级为H1。洞身泥岩质软，岩层近于水平，节理发育。隧道进、出口岩层风化带厚度较大。V级围岩地质条件差，是隧道施工的安全高风险地段，因此，V级围岩开挖支护成为了四方碑隧道的施工难点。为保证在隧道V级围岩开挖施工过程中的安全与进度，提高施工效益，采用钻爆法开挖、光面爆破技术，衬砌类型为双线隧道复合式衬砌。1.2开挖方案四方碑隧道V级围岩开挖施工分为台阶法和中壁（CD）法。每步开挖后均及时支护，隧底初期支护后及时施做仰拱，尽早封闭成环。本文以实际施工中的台阶法开挖为例进行论述。⑴确定光爆方案：地质条件调查-初步爆破方案-光爆参数选择-洞眼分布设计。⑵实施起爆作业：测量放样-定位开眼-钻孔-清孔-装填炸药-起爆-通风排烟-排险-检查光爆效果。⑶参数动态修正：确定爆破设计后，先选取与隧道地质情况近似或一致的围岩进行光爆试验，起爆后根据光爆效果修改设计参数，根据新的设计参数对洞身围岩进行爆破，重复上述工作，不断地根据实际情况对光爆设计参数进行动态修正，保证光爆效果及施工安全、进度。由于地质情况的多变性和不可完全预见性，在同一断面爆破开挖过程中，可同时出现不同硬度的岩层，为了达到更理想的爆破效果，并不是全隧单一使用同一爆破方案，通常是根据岩层的实际情况调查后来对方案进行调整。2.2.1地质条件调查四方碑隧道V级围岩为弱风化泥质砂岩夹泥岩，属于软质岩，洞身整体置于该岩体内。2.2.2初步爆破方案根据开挖断面形式及地质情况，爆破器材选用：有水地段周边眼采用防水乳化炸药，无水地段采用2号岩石硝铵炸药，周边眼采用925mm规格的光爆专用炸药，人工钻眼，932x200规格的炸药，引爆非电毫秒雷管，非电毫秒雷管用1-17段非电毫秒雷管跳段使用，传爆材料采用导爆管、导爆索。钻眼机具使用YT-28风枪，成孔直径48mm，通风装置为压入式通风机。围岩每循环进尺3m，炮眼深度根据进尺长度，掏槽眼、底眼按3.1m取值，周边眼、崩落眼、辅助眼按3m取值。装药结构2.2.3光爆参数选择在光爆试验前，通常可根据经验参数或相关技术规范的推荐参数进行光爆参数选择。四方碑隧道在光爆试验参数选择时参考了铁建设[2010]241号《高速铁路隧道工程施工技术指南》中的相关参数，如表1所示。表1光面爆破参数岩石类别周边眼间距E（cm） 周边眼抵抗线W（cm）相对距离E/W装药集中度q(kg/m)极硬岩50〜60 55〜75 0.8〜0.85 0.24〜0.4硬岩40〜55 50〜60 0.8〜0.85 0.15〜0.25软质岩30〜45 45〜60 0.75〜0.8 0.04〜0.15根据地质条件调查，四方碑隧道V级围岩属于软质岩，初步确定了试验光爆参数，如表2所示。表2试验光爆参数围岩等级岩石类别周边眼间距E（cm） 周边眼抵抗线W（cm） 相对距离E/W 装药集中度q（kg/m）V级软质岩40600.67 0.132对于软质岩，E值应偏小，W值应偏大。炸药单耗以2#岩石炸药进行经验取值，上台阶断面面积为64.5m2,下台阶断面面积为75.2m2，周边眼经验数据均为0.55kg/m3。通过公式q=QEW计算得到装药集中度分别为0.132kg/m。2.2.4洞眼分布设计通过对试验光爆参数的选择，按照光爆参数进行炮眼布置，如图2所示。图2炮眼布置图2.3实施起爆作业2.3.1测量放样使用全站仪确定开挖方向和标高，在掌子面用红油漆标示轮廓线。2.3.2定位开眼按炮眼布置图标示各种炮眼所在位置，控制误差在5cm以内。2.3.3钻孔将风动凿岩机就位，在标示的炮眼位置钻孔。控制各种炮眼位置误差在5cm以内。2.3.4清孔装填炸药前应将炮眼内的岩粉、积水清理干净，并检查炮眼深度、角度、方向，对不符合要求的炮眼进行处理。2.3.5装填炸药分片分组按炮眼布置图自上而下进行装填炸药，周边眼采用小直径药卷连续装药结构，如图3所示。其他炮眼采用连续装药反向起爆装药结构。所有炮眼都采用泡泥堵塞，周边眼堵塞长度取35cm，其他炮眼堵塞长度不小于1m。图3小直径药卷连续装药结构示意图2.3.6起爆起爆联接网络采用复式网络，起爆前爆破员对起爆网络进行检查，导爆管不得打结、拉伸，各炮眼雷管连接段数一致，且同一断面起爆顺序应由内向外。2.3.7通风排烟爆破后进行通风，吹散炮烟后，经检查确认空气合格且等待时间在15min以上，准许作业人员进行爆破点进行下道工序作业。2.3.8排险在作业前对瞎炮、残炮进行检查处理，处理瞎炮、残炮在爆破员的直接指导下进行，无擅自处理情况，爆破员做好交接和记录工作。2.3.9检查光爆效果爆破后检查光爆效果，V级围岩无大的剥落、坍塌，轮廓符合设计要求，掌子面平整。2.4参数动态修正在初次试验光爆或每次开挖光爆之后，根据检查记录和实际效果对光爆参数进行修正了改进，以便更好的控制开挖轮廓线、超欠挖以及围岩稳定性，保证施工安全。根据对现场实际情况的统计，及时正确地修正周边眼参数，更好的控制开挖轮廓线，缩小超欠挖的范围，具体如下：⑴周边眼分布设计完成后，在钻孔过程中注意避免将炮眼布置在围岩薄弱处，个别地点调整周边眼的数量和间距，防止围岩出现坍塌。⑵适当调整周边眼到轮廓线的距离，可以更好的控制软岩地质的光爆轮廓线，一般取值8〜15cm较为理想。⑶适当增大周边眼最小抵抗线到70cm，控制相对路基E/W在0.6左右，软岩光爆效果较为理想。3总结V级围岩地质条件较差，在台阶法和中壁(CD)法进行开挖的过程中，光面爆破对开挖轮廓线和围岩稳定性有较大的积极作用，削减了薄弱岩层对钻爆作业的负面影响，通过实际运用光面爆破技术进行开挖作业以后，相比传统矿山爆破技术，光面爆破在很大程度上保证了超欠挖情况符合规范及验标要求，不但提高了安全爆破的稳定性，而且使得在开挖过程中避免了大块岩石难以搬运的情况，使施工进度得到相应提高。光面爆破在客运专线隧道V级围岩开挖的成功应用，标志着软弱围岩施工工艺的提升