浅谈高速公路山岭隧道光面爆破设计与施工

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一、工程概况

　　汕昆高速公路板江段小长冲隧道为上下行分离的双向四车道高速公路隧道,最大埋深210m,属山岭隧道;左线起讫桩号ZK29+398～ZK30+824.628,设计全长1426.628m,Ⅴ级围岩长度为76.628m,Ⅳ级围岩长度为343m,Ⅲ级围岩长度1007m,右线起讫桩号YK29+359～YK30+815,设计全长1456m,Ⅴ级围岩长度为116m,Ⅳ级围岩长度为312m,Ⅲ级围岩长度1028m,其中Ⅲ级围岩长度占隧道全长的70.6%,岩性单一,全部为弱风化白云质灰岩,为隧道进行光面爆破创造了条件,为此决定Ⅲ级围岩段采用光面爆破施工。主要设计标准见表1。

　　二、光面爆破参数的确定 　

　1.炮孔直径D的确定

       炮孔直径的选择要本着以下几点:第一,要根据现场凿岩工具的使用情况,尽量使用一种型号,以免经常更换钻头;第二,要根据现场炸药的使用情况,尽量不去定制特殊药卷;第三,考虑到洞身围岩为硬质岩,根据《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)不耦合系数选用1.3。本工程凿岩设备采用YT-28型气腿式凿岩机,炸药选用岩石硝铵炸药,药卷直径为32mm,综合以上考虑,炮孔直径以42mm为宜,即D=42mm。

　　2.周边眼间距E的确定

　　考虑到围岩为硬质岩(30MPa≦Rc≦60MPa)根据规范,周边眼间距选用55cm。

　　3.各炮孔装药量的确定

　　首先确定隧道单位耗药量,然后根据一次爆破开挖量算出总药量,根据各炮眼作用的不同进行药量分配,分配药量时,按一卷药量的整数倍进行取整。分配药量时,应适当加大隧道角隅眼的药量,因为该处自由面少,而且多有石渣堆积。各炮眼装药量详见表2。

　　4.装药结构的确定

　　根据工地现有条件和成本方面考虑,周边眼采用空气柱间隔装药

　　5.炮眼布置及原则

　　(1)掏槽眼:隧道爆破采用中空直眼掏槽形式,为保证掏槽钻眼精度,掏槽位置选择在隧道中线偏下的位置。(2)周边眼:根据光面爆破选定的周边眼间距,沿开挖轮廓线布眼,严格控制水平度外插角以保证光爆效果及减少超挖。(3)辅助眼:掘进炮眼,其炮孔间距,视岩石坚硬程度、装运手段、岩石破碎程度的要求等因素而定,一般取0.7m～1.2m,岩石坚固取小值,反之取大值。(4)底板眼:底板眼沿开挖轮廓线布置,并适当增加药量起翻渣作用,使爆落的岩渣翻松,便于装载设备装渣。

　　三、隧道钻爆施工要求

　　(1)钻爆施工按新奥法原则实施,钻爆设计为光面爆破,同时增加雷管段别,减少一次性起爆药量,实施可控非电爆破。(2)钻孔孔位依据测量定出的中线、腰线及开挖轮廓线确定。(3)周边眼必须在断面轮廓线上开孔,要从严控制孔位位置、方向、角度、深度,不合要求,则废孔重钻,一般周边眼和掏槽眼的孔位偏差不大于5cm,其他炮孔孔位不得大于10cm。(4)周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上,掏槽炮眼应加深10～20cm,炮孔须落在爆破设计图规定的平面上。(5)钻孔完成后,要对钻孔实施高压风清孔,清孔后设专人对钻孔进行验收并记录,检查合格后方可进行装药。(6)装药严格按爆破设计进行,炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联结,由经考核合格的炮工负责。(7)所有装药后的炮孔,必须用胶泥认真堵塞,严禁不堵孔起爆。(8)导爆管联结要结实可靠,采用双起爆管路,确保起爆成功。(9)起爆要有专人对装药、堵孔、联线进行检查、记录确认合格后方能起爆,钻爆施工要严格执行各项安全规定,确保施工安全。(10)每次起爆后,要验证效果记录资料,并进行分析,据此及时修正爆破设计,后一循环要处理先前一循环的欠挖部位。同时在开挖过程中注意保护混凝土衬砌和支护结构不受损坏。

　　四、隧道爆破质量标准

　　(1)残留炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布。(2)隧道周边眼痕迹保存率:硬岩在80%以上,中硬岩在60%以上。(3)相邻两孔间的岩面平整,孔壁不应有明显的爆震裂隙。(4)相邻两茬炮之间岩面的不平整度不应大于15cm。(5)爆破后,大的危石、浮石较少。

　　五、保证钻孔质量措施

　　(1)实行分区、定位、定质、定量、定人的岗位责任制,开孔做到“准、直、平、齐”。(2)勤量勤测,找准中线水平,标定周边眼及掏槽眼的孔位。(3)在拱顶1m处,定一临时中线,以保证炮眼沿隧道中线钻进;然后在标准孔内插上炮棍,作为其他炮孔的钻进方向标志。(4)根据要求的钻孔深度在钻杆上做好标记,使孔底落在同一平面上。周边眼孔深不超过辅助眼孔深。(5)严格清孔及炮眼堵塞控制,确保清孔干净及炮眼堵塞符合要求。

　　六、开挖中的超欠挖控制

　　虽然施工中超欠挖难免,但制定和掌握一定的技术措施是非常重要的,必须严格按如下的技术规范执行。

　　(1)严格控制欠挖,爆破开挖严格按施工图纸所标明的开挖轮廓线进行放线,不允许任何形式的欠挖。(2)尽量减少超挖,确保不同围岩的地质条件下的允许超挖值符合技术规范要求。(3)根据地质条件选择合适的爆破方法和钻爆参数,采用光面爆破和预裂爆破相结合的方法。(4)光面爆破使用低密度、低爆速、低猛度、高爆力的炸药。要合理选用起爆雷管段数,掌握好周边眼的爆破效果。(5)测量放样要正确,必须严格画出隧道开挖轮廓线的炮孔位置,保证开挖轮廓线的准确位置。(6)加强钻孔技术管理,提高钻孔精度,严格控制装药量。(7)建立健全开挖、测量、爆破质量管理检查制度,严格按照设计标准施工和验收。

　　七、实施效果

　　2035m长的Ⅲ级围岩的光面爆破均达到规范和设计要求,线性超挖量平均控制在5cm以内,周边眼痕迹保存率在85%以上,得到监督单位和业主的好评。