爆破工程論文軟弱圍巖隧道爆破技術設計

　　隨著我國交通的快速發展，隧道工程是道路工程中的重要部分，本篇發表在核心期刊《隧道建設》上的爆破工程論文針對隧道施工難點中的軟弱圍巖隧道爆破進行地質條件分析，研究軟弱圍巖隧道爆破方案，攻破技術難關，給軟弱圍巖隧道爆破工作提供了重要的指導意見。

　　推薦閱讀：《隧道建設》雜志是隧道及地下工程領域實踐性很強的技術類科技期刊。1981年創刊，由中鐵隧道集團主管，中鐵隧道集團科研所主辦，為國內外公開發行刊物，國際統一刊號ISSN 1672-741X，國內統一刊號CN 41-1355/U，自2013年改為月刊。其辦刊方針是為我國經濟建設服務，為推進隧道及地下工程領域技術進步服務。《隧道建設》聘請了多名業內著名專家、學者作為本刊的顧問、編委，中國工程院院士、第九屆十屆十一屆十二屆全國人大代表王夢恕一直是《隧道建設》編委會的主任委員。 該刊主要刊載內容為國內外隧道及地下工程領域的新理論、新方法、新技術、新工藝、新設備、新材料、新經驗和工程實錄，相關領域的國內外科技信息、行業動態等。選稿突出創新性、實用性、系統性和導向性。

　　摘 要：文章主要介紹了濟邵高速公路新林隧道程地質和水文地質條件，探討了在軟弱圍巖地段隧道爆破施工技術，分析了光面爆破設計及安全施工對策，并對鉆爆法的設計施工組織為同類工程提供參考。

　　關鍵詞：軟弱圍巖;隧道爆破;設計;施工技術

　　1工程概況

　　新林隧道位于王屋山區,隧道為分離式隧道，全長670m。隧道位于王屋鄉新林小學附近，屬侵蝕剝蝕底山丘陵區(Ⅱ)。隧道軸線通過處最高海拔約578 m，最大相對高差約55m。山體走向呈南北向。新林隧道區內巖石節理裂隙普遍發育，隧道區圍巖主要發育產狀為90°∠88°、60°∠85°、200°∠28°、183°∠40°的四組節理，節理以平直為主，多閉合，節理密度2～5條/m，局部密集可達7條/m。隧道區段內巖石為砂巖、粉砂質泥巖，抗風化能力較弱。進洞口段自然坡向東傾，地形坡度200～400，為斜坡地形，表面殘坡積層較薄，部分缺失，巖性為亞粘土，屬V級圍巖，下伏基巖為三疊系二馬營組砂巖、粉砂質泥巖，強風化層厚約1.5m，圍巖穩定性差，BQ<250，屬于Ⅴ級圍巖。

　　本隧道穿過砂巖強風化、弱風化層，埋置淺，地下水不發育，主要為基巖裂隙水，水量較貧乏

　　2軟弱圍巖隧道爆破開挖方案確定

　　在開挖過程中應根據圍巖類別(或級別)選用合理的爆破參數和掏槽形式、爆破材料、起爆方式、裝藥結構及堵塞材料，盡量減小爆破對圍巖和鄰近洞室的擾動和破壞，嚴格控制超欠挖和爆破震動速度，充分保護圍巖的自承能力。前一洞室爆破對相鄰洞室爆破震動速度的影響應控制在5cm/s之內。

　　3鉆爆設計

　　3.1鉆爆設計方案

　　總的設計思想是拱部采用光面爆破,邊墻采用預裂爆破,核心采用控制爆破，掏槽采用拋擲爆破的綜合控制爆破技術。根據開挖方法分別采用半斷面及全斷面兩種爆破方式，采用非電毫秒雷管爆破網路。對Ⅴ級和Ⅳ級圍巖采用半斷面臺階方式爆破，為減輕爆破對圍巖的擾動，開挖斷面采用多段位非電雷管進行網路設計。

　　根據本項目圍巖特點，Ⅳ級圍巖為軟弱粉砂巖，采用直眼掏槽、斜眼掏槽混合使用。眼深小于2m時采用斜眼掏槽。

　　在風化、破碎較嚴重的地質條件下，宜采用光面爆破或輪廓線鉆眼法，或者預留光面層光面爆破開挖修邊。

　　3.2底板眼鉆爆要求

　　①將底板眼分成幾段分開起爆，這樣能減少底板眼同段起爆，共同作用的炸藥量，改變了底板眼抵抗線的方向，實際上縮小了底板眼的抵抗線，從而可以減小底板眼爆破產生的地震強度。

　　②起爆順序：掏槽眼→掘進眼→內圈眼→底板眼→周邊眼。

　　③選擇雷管段號時注意三點：第一，合理的段間隔時間;第二，同一段炮眼的裝藥量應小于最大單段的允許裝藥量;第三，前一段的爆破要盡量為后段爆破創造良好的臨空面。

　　3.3爆破參數的選擇

　　通過對爆破試驗確定爆破參數，光面爆破參數

　　對爆破參數選擇的注意事項：

　　①軟巖隧道采用光面爆破的相對距離(E/W)宜采用表中的最小值。

　　②裝藥集中度(q)按照2號巖石硝銨炸藥考慮，當采用其它炸藥時應進行換填，換算指標主要是猛度和爆力(平均值)。

　　③采用光面爆破時，爆破振動速度應控制在：中硬巖15 cm/s，軟巖5 cm/s。要求爆破的振動速度是根據離開挖工作面1～2倍洞跨處實測得的，它可以用速度傳感器將所得的信號通過測震儀放大，在光線示波器記錄得到。光面爆破以后，開挖巖面上不應該有明顯的爆震裂縫。

　　3.4軟弱圍巖光面爆破器材的選擇

　　①掏槽眼、掘進眼選用乳化炸藥。

　　②周邊眼選用低爆速、低密度、高爆力、小直徑、傳爆性好的光爆炸藥。

　　③起爆雷管選用分段微差非電毫秒雷管。

　　3.5周邊眼參數選用及鉆眼要求

　　周邊眼參數的選用

　　周邊眼參數經驗計算公式：

　　間距：E=(8～12)d (d為炮眼直徑)，cm;

　　抵抗線：W=(1.0～1.5)E,cm

　　裝藥集中度：q=0.04～0.19Kg/m.

　　3.6炮孔設計及施工

　　①炮孔布置。先布置掏槽眼、周邊眼，再布置底板眼、內圈眼、二臺眼，最后布置掘進眼，掘進眼均勻布置，內圈眼間距為周邊眼間距的1.5倍，抵抗線為間距的0.7倍。根據經驗，不至于使底板越爆越高，底板眼設計下插角度;二臺眼、底板眼也要比掘進眼適當加密，確保考慮到先爆破眼的部分石碴堆在上面，減少爆破負荷。

　　②炮眼深度L。軟弱圍巖隧道通常以循環進尺作為眼深，掏槽眼加10～20%。在軟弱圍巖中，根據經驗，一般宜在1.0～1.5m范圍內考慮，新林隧道根據進度及爆破效果，選擇炮眼深度為1.5m。

　　③炮眼數目N。在小直徑(35cm～42cm)炮眼，開挖斷面積在5～50m2的條件下，單位面積鉆眼數為1.5～4.5個/m2。在計算時注意：軟巖隧道的炮眼平均裝藥系數n大約在0.2～0.4的范圍內;單位炸藥消耗量在大斷面爆破與小導坑爆破不同，若采用光面爆破，炮眼數目應增加20%左右。

　　④光面爆破單孔裝藥量的計算。

　　——單孔裝藥量，g;

　　——光面爆破炮眼裝填系數;

　　——炮眼深度;

　　——炸藥的密度，g/cm3;

　　——炸藥直徑，cm;

　　爆破總裝藥量的計算： (Kg)

　　——開挖斷面積，m2;

　　——炮眼深度，m。

　　鉆孔作業及裝藥結構及堵塞方式按有關施工規范執行。

　　4爆破效果

　　在新林隧道軟弱圍巖(Ⅳ、Ⅴ級)爆破施工中，對鉆爆設計進行優化，從直眼掏槽到斜眼掏槽方式及組合斜眼掏槽方式進行優化，爆破效果顯著，線性平均超挖13.2cm,炮眼利用率均達到90%～95%，邊墻光面爆破炮眼保存率62%，采用預裂爆破可達80%(Ⅳ級圍巖)，幾乎每茬炮進尺均達1.5m(孔深1.7m)。這一效果極具經濟價值。

　　5 結語

　　①軟弱圍巖隧道爆破施工中，宜采用臺階法施工，對爆鉆設計，先現場試驗，再不斷的總結，不斷的完善。

　　②對于水平平行狀巖采用預裂爆破效果較好，在傾斜狀層狀圍巖中實施光面爆破效果較好。

　　③對于軟弱圍巖隧道鉆爆法施工是一個長期發展的施工方法，可以采用工程類比法和現場試驗法相結合選擇爆破參數，要不斷的總結。

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