浅谈千枚岩地质条件下的隧道爆破施工

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     摘要：本文首先分析了千枚岩地质条件下的爆破方案选择；其次，从掏槽、周边眼间距、装药结构及药量等方面介绍爆破方案；第三部分论述爆破地震效应措施，最后阐述爆破效果。
    千枚岩是一种显微变晶片理发育面上呈绢丝光泽的低级变质岩。千枚岩典型的矿物组合主要有绿泥石、石英和绢云母，有的还含有少量的长石以及碳质和铁质等物质。有些千枚岩中还少量的含有方解石、雏晶黑云母以及黑硬绿泥石或锰铝榴石等类型的变斑晶。一般的千枚岩表现为细粒鳞片变晶结构，粒度一般也都小于0.1毫米，在片理面上常有小皱纹构造出现。千枚岩的原岩一般为黏土岩、粉砂岩或中酸性凝灰岩，是低级区域变质作用的产物，其岩石强度一般较差。钻爆法是隧道施工中较为常用的方法，其中光面爆破是关键。千枚岩地质条件比较特殊，其岩石强度差，岩石破碎，饱和单轴抗压强度低，所以，研究通过光面爆破技术使此类岩石爆破参数得以优化，减轻爆破给岩石造成的影响，确保隧道轮廓的完整，具有重要的现实意义。
     隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。隧道施工方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件，并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定。
    1.确定爆破方案
    在千枚岩地质条件下，一般采取台阶法开挖方式，具体方法是：在超前于洞身拱部三到五米的地方起挖，为新奥法施工提供平台，其次，洞身下半部与洞身拱部同时开挖，并同时进行锚喷支护。
    所用到的周边切缝药包岩石定向断裂爆破技术的优势有：首先，炮孔药量较少，爆破给周围岩石的破坏性降低；其次，可以控制爆破成型，使爆破给围岩造成的影响减小；最后，减少炮孔数量，是炸药爆破能量利用率提高。
    2.爆破方案
    2. 1掏槽方式及间距的确定
    在隧道开挖爆破中，掏槽爆破一直是一项比较关键的爆破技术，掏槽爆破的主要作用是掘进。其目的是在只有一个临空面的条件下，首先在工作面中央形成较小但有足够深度的槽穴，然后通过槽穴进行爆破。因此，从这个角度来看，这个槽穴也是整个地下坑道、隧道等施工开挖中的先导。掏槽方式以及间距的确定就显得尤为重要了。一般来说，隧道爆破掘进中常用的掏槽方法有三种，分别是斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽。斜眼掏槽适用干各类岩石，一般而言，炮服与工作面夹角通常为55度到70度，这个夹角会随着岩石坚硬程度的提升而变小，每个掏槽眼间距一般去3到5分米，并且随着岩石坚硬度的提高，间距的取值也越小夹角越小；直眼掏槽一般是设置空眼作为自由面，然后依次起爆临近空眼的炮孔，逐步扩大，待扩大到400~800mm时，即为辅助眼形成了足够的自由面。混合掏槽其实就是直眼和斜眼掏槽混合布置，在实质上还是直眼掏槽，只是在扩大槽孔时采用斜眼。结合千枚岩的地质条件，千枚岩地层隧道的围岩宜采用混合掏槽。对于掏槽眼来说，一般的地质条件下可以采用大间距的楔形掏槽，这种掏槽对口掏槽眼距可以达到5m 左右，能够起到少钻眼，少装药以及加快施工进度的目的。但是，在千枚岩地质条件下，采用大间距的爆破效果往往很难保证，因此，可以适当的减小楔形掏槽眼间距，一般的，V 级千枚岩地层掏槽眼间距可以确定为3米。
     2. 2周边眼间距和周边眼最小抵抗线的选择
     实际上，周边眼间距和周边眼最小抵抗线并没有一个确定的量。它们的选择是要根据千枚岩本身的抗爆性、采用的炸药性能以及炮眼直径和装药量而定的。在一般的情况之下，周边眼的间距应该要小于其它炮眼的间距，周边眼的最小抵抗线也要相应地减小。通过长期实践的总结，一般周边眼间距可以取E = 320到 720毫米，最小抵抗线可以取W = 500到800毫米。从减小爆破产生的振动效应，降低对周边围岩的破坏和减少爆破引起的围岩稳定性出发，采用了周边切缝药包岩石定向断裂爆破技术，根据隧道层状岩体相似模拟爆破试验和现场爆破地震动测试，进行了千枚岩地段的爆破参数设计，并结合爆破数值模拟，提出了相应的减震措施，从而达到隧道后期安全快速施工的目的，并为类似工程爆破施工提供了较好的借鉴。
     2.3装药结构