山嶺隧道光面爆破技術(shù)

1、淺談隧道光面爆破技術(shù)摘 要 隧道鉆爆開挖，爆破質(zhì)量直接影響洞身周邊應(yīng)力分布狀況，同時(shí)直接影響施工單位的經(jīng)濟(jì)效 益及施工形象，目前隧道爆破基本全部采用光面爆破技術(shù)，光面爆破的成功與否是隧道施工的關(guān)鍵所 在。關(guān)鍵詞 淺談 隧道 光面爆破 技術(shù)結(jié)合是施工中光面爆破現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，筆者將隧道光面爆破的一些基礎(chǔ)知識(shí)淺談如下：1、光面爆破的特點(diǎn)1.1隧道成形規(guī)整，應(yīng)力分布均勻，有利于圍巖穩(wěn)定，從而提高圍巖自承能力。1.2對(duì)圍巖的擾動(dòng)范圍小，相應(yīng)的炮震裂縫少，從而增加施工安全性。1.3光爆成形規(guī)整，有利于施作錨噴支護(hù)。1.4節(jié)約材料，降低工程造價(jià)。尤其是減少超欠挖，可大大減少襯砌砼超灌量。2、光面爆破的作用原

2、理炮眼中炸藥爆炸時(shí)對(duì)圍巖產(chǎn)生兩種作用，一種是爆炸產(chǎn)生的高溫高壓氣體膨脹過程對(duì)圍巖的靜壓 和尖劈作用，這種作用時(shí)間較長(zhǎng)，一般為幾至幾十毫秒；另一種是炸藥爆炸瞬間的沖擊波對(duì)圍巖動(dòng)壓 作用，這種作用的時(shí)間較短，但作用比靜壓作用猛烈。一般爆破中，沖擊波動(dòng)壓的作用是主要的。光面爆破，就是人為地采取技術(shù)措施，減弱動(dòng)壓對(duì)炮眼周壁巖石的沖擊作用，而使高壓氣體產(chǎn)生 的靜壓作用成為主導(dǎo)。如果相鄰的炮眼間距適當(dāng)，爆炸時(shí)爆炸氣體將在炮眼連線方向產(chǎn)生較大的集中 應(yīng)力，作用于這個(gè)方向的眼壁上，由于巖石抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度，于是沿相鄰眼連線方向眼壁 出現(xiàn)裂縫，而爆炸產(chǎn)生的高壓氣體形成的尖劈作用，使既成裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，最

3、終形成規(guī)整的破裂面?？刂撇p弱爆破沖擊波動(dòng)壓作用的主要技術(shù)措施是：a、采用小直徑藥卷。使不偶合系數(shù)大于1，爆破時(shí)有一定的緩沖作用，動(dòng)壓大為降低。b、采用緩沖裝藥結(jié)構(gòu)。包括不偶合藥包連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)和偶合藥包間隔裝藥結(jié)構(gòu)。c、控制每米炮眼長(zhǎng)度的裝藥量，并均勻分布于炮眼內(nèi)。d、采用爆速低、猛度小、低密度的炸藥。3、光面爆破的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)3.1周邊輪廓基本符合設(shè)計(jì)要求，巖石壁面平整，隧道壁面起伏在1520cm以內(nèi)。3.2周邊炮眼痕跡保存率：硬巖380%、中硬巖370%、軟巖350%。3.3爆破后的保留的半眼壁面上無粉碎和明顯新生裂縫，對(duì)圍巖破壞輕微。3.4爆破后，大的危石、浮石較少。4、光爆參數(shù)的選擇4.1

4、、周邊眼孔距（E）及抵抗線（W）4.1.1孔距（E）：可選350700mm左右。當(dāng)圍巖軟弱、節(jié)理裂隙發(fā)育或隧道跨徑小時(shí)選350500mm； 中等硬度巖石選450650mm；巖石堅(jiān)硬完整時(shí)選550700mm。4.1.2抵抗線（W）：通常為450800mm。當(dāng)巖石軟弱時(shí)選 450600mm；中等硬度巖石選 600800mm；巖石堅(jiān)硬完整時(shí)取600800mm。4.1.3密集系數(shù)（M=E/W）： 一般取M=0.51.0，軟巖取M=0.50.8，中硬巖取M=0.71.0，硬巖 取M=0.71.0，M值軟巖取小值、硬巖及斷面小時(shí)取大值。4.2炮孔深度(L)值的確定：根據(jù)圍巖情況、鉆孔設(shè)備、掏槽方式等確定。

5、4.2.1炮孔深度的區(qū)分：淺孔爆破：LV1.8m；中孔爆破：L=1.82.5m；深孔爆破：L2.5m。4.2.2孔深一般不宜小于1.2m，因?yàn)檠劭纵^淺時(shí)，爆炸氣體很容易從孔口釋放出去。4.2.3孔深也不宜太深，當(dāng)鉆孔外插角一定時(shí)，周邊孔越深超挖越大。4.2.4采用楔形掏槽時(shí)，其炮眼深度L可考慮為：L= (0.40.6) B式中一B為斷面寬度4.3炸藥及裝藥結(jié)構(gòu)的選擇4.3.1炸藥：宜采用低爆速、低猛度、低密度炸藥。4.3.2裝藥結(jié)構(gòu)：宜采用小藥卷不偶合裝藥及空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)，孔口用炮泥堵塞，改善爆破效果。a、小直徑藥卷徑向空氣間隔連續(xù)裝藥。藥卷直徑為2025mm，用塑料擴(kuò)張管套在兩藥卷接頭處，

6、 使藥卷能置于炮孔中心。為克服炮眼底部巖石夾制力，在炮孔底部裝半卷32mm藥卷作起爆藥卷。b、普通標(biāo)準(zhǔn)藥卷(32mm)空氣間隔裝藥。一般每半個(gè)藥卷一個(gè)間隔，藥卷用導(dǎo)爆索串起來一 次起爆。c、小直徑藥卷空氣間隔裝藥，此裝藥結(jié)構(gòu)可減弱對(duì)圍巖的破壞作用，適合于軟巖。4.3.3不偶合系數(shù)：炮孔直徑d與藥卷直徑之比叫做不偶合系數(shù)(又叫緩沖系數(shù))。當(dāng)炮孔直徑 d=62200mm時(shí)，不偶合系數(shù)取24；炮孔直徑為3445mm時(shí)不偶合系數(shù)取1.52。4.3.4裝藥量：光面爆破周邊眼裝藥量應(yīng)嚴(yán)格控制，否則將完全達(dá)不到光爆的效果。a、單孔光面爆破經(jīng)驗(yàn)裝藥量計(jì)算式：g= (E+W) L*10Rb TOC o 1-5

7、h z 式中：g一單孔裝藥量(g)E一孔距(m)W一抵抗線(m)L一孔深(m)Rb一巖石抗壓強(qiáng)度(MPa)b、光爆裝藥集中度(q)：q=g/L= (E+W) *10* (Rb) 1/2 (g/m)c、“隧規(guī)”中，光爆裝藥集中度(q)參考值:軟巖q=0.070.12(kg/m)；中硬巖q=0.150.25 (kg/m)； 硬巖 q=0.300.35 (kg/m)。5、光面爆破的技術(shù)要點(diǎn)5.1合理選擇光面爆破參數(shù)，努力提高鉆孔精度。5.2嚴(yán)格控制藥量，采用合理的裝藥結(jié)構(gòu)。5.3選擇合理的起爆順序。5.4周邊眼應(yīng)同時(shí)起爆，一般要求時(shí)差不大于100毫秒。6、炮眼布置的步驟6.1掏槽炮眼的布置：掏槽爆破

8、是隧道掘進(jìn)的關(guān)鍵，爆破質(zhì)量、掘進(jìn)效果都有賴于掏槽爆破是否 成功。6.1.1掏槽位置：一般都選在鉆孔作業(yè)比較容易的部位，比如隧道中線偏下。6.1.2掏槽形式：常用形式有直眼掏槽、斜眼掏槽及混合掏槽。6.1.2.1平行直眼掏槽a、有幾個(gè)空眼的直眼掏槽：其形式有三角形、六邊形和菱形，如圖1所示3a133b1133131311m13有空眼的直眼掏槽（圖1）通常a=（22.5）d （式中d為鉆孔直徑）。b、五眼梅花形直眼掏槽：適用于各種巖石如圖2所示：a=（23）d，b=（34.5）d。6a33.a75五眼梅花形直眼掏槽（圖2）c、小直徑平行預(yù)裂擠壓拋碴掏槽如圖3所示：R1=100140mm，R2=20

9、0280mm。3 IH1小直徑平行預(yù)裂擠壓拋瞳掏槽（圖3）如圖3所示，就是把內(nèi)圈的四個(gè)空眼打得深一些，比中心及外圈眼深約500mm，在超深部分反裝23卷炸藥后起爆，起到拋碴作用（圖示編號(hào)為雷管段數(shù)）。6.1.2.2楔形掏槽：斜眼掏槽中，楔形掏槽用得最多。楔形掏槽又稱“V”形掏槽。一般采用24對(duì)與工作面成6065。角的對(duì)稱傾斜炮眼，成對(duì)地在炮眼底部集中形成一線，集中火力同時(shí)起爆， 炸出一個(gè)楔形漏斗。a、垂直楔形掏槽：適用于整體性較好或近似垂直或斜交成層的沉積巖，鉆眼方便，炮眼方向和高度易于掌握，爆破效果好。楔形掏槽要求炮眼與工作面的交角為60 65即底部“V”形夾角a大致為5060，炮眼深度大致

10、為斷面寬度的4550%。垂直楔形掏槽（圖4）b、復(fù)式楔形掏槽：當(dāng)要求每一循環(huán)進(jìn)尺為B/2或以上時(shí)，這時(shí)一級(jí)楔形掏槽難以達(dá)到要求，必須 采用復(fù)式楔形掏槽。鉆眼時(shí)，每對(duì)炮眼采用不同的傾斜角，鉆孔精度要求高（如圖5所示）。6.2沿開挖輪廓線布置周邊眼及底板眼6.2.1周邊眼：根據(jù)光面爆破選定的周邊眼間距，沿開挖輪廓線布置，在墻腳處為克服較大的夾制 作用，可將孔距適當(dāng)減小。嚴(yán)格控制外插角，以減少超挖。周邊眼深度應(yīng)根據(jù)巖石條件和進(jìn)度要求及 掏槽形式而定，一般情況下掏槽眼深度小0.10.2m。6.2.2二圈眼：二圈眼也是光爆施工的重要參數(shù)，直接影響光面爆破質(zhì)量。二圈眼所在位置就是周 邊眼抵抗線的邊緣。二圈

11、眼的孔距一般稍大于周邊眼抵抗線（W），即二圈眼間距E=1.2W，通常不大 于 0.9M。6.3輔助眼；這部份炮眼是緊挨著掏槽眼的位置，它既是掏槽眼的輔助眼，又對(duì)掏槽槽口起擴(kuò)大 作用，因而它的眼底與掏槽眼底部的距離應(yīng)比擴(kuò)大眼小一些。6.4擴(kuò)大眼：擴(kuò)大眼的布置通?？刹捎孟铝行问?.4.1弧形式：順?biāo)淼阑⌒沃苓叿謱硬贾?。這種形式，爆破逐層形成弧形拱，有利于圍巖的穩(wěn)定。6.4.2直線形式：圍繞槽口將炮眼順豎直或水平方向，向外逐層排列。相當(dāng)于多排炮眼的梯段爆破， 有臨空面，爆破效果好，是隧道開挖布眼常傾向的圖式。6.4.3圓形式：開挖圓形洞室，炮眼圍繞園心分層布置。6.5確定合理的起爆順序通常起爆順序應(yīng)

12、為：掏槽眼一輔助眼一擴(kuò)大眼一二圈眼一周邊眼一底板眼，間隔時(shí)間采用25100 毫秒。周邊眼宜一次起爆，若分次起爆周邊眼輪廓不大平整。7、光爆鉆孔的基本技術(shù)7.1嚴(yán)密的組織7.1.1光爆鉆孔時(shí)應(yīng)統(tǒng)一指揮，協(xié)調(diào)行動(dòng)。7.1.2固定鉆機(jī)班，并實(shí)行定人、定機(jī)、定位、定質(zhì)、定量的“五定”崗位責(zé)任制。7.1.3分區(qū)、按序鉆孔。避免相互干擾、碰撞、擁擠及窩工現(xiàn)象。7.2鉆孔的方法與步驟：整個(gè)光爆鉆孔過程可分為準(zhǔn)備一定位一開口一鉆進(jìn)一撥釬一移位六步。7.3對(duì)光爆周邊眼的要求必須達(dá)到“準(zhǔn)”、“直”、“平”、“齊”。準(zhǔn)：孔位選準(zhǔn)；直：先打好上方標(biāo) 準(zhǔn)眼，插上炮桿，使側(cè)墻孔孔口在同一條垂線上；平：就是要使周邊炮眼相互平行；齊：使各炮眼眼 底落在同一平面上。7.4保證鉆孔質(zhì)量的措施7.4.1找準(zhǔn)中線水平，標(biāo)定周邊眼及二圈眼的孔位。7.4.2在拱頂1m處標(biāo)定一臨時(shí)中線（也可在臺(tái)架上標(biāo)定一臨時(shí)中線），以保證炮眼沿隧道中線鉆 進(jìn)，然后在標(biāo)準(zhǔn)孔內(nèi)插入炮棍作為其它炮孔的方向標(biāo)志。7.4.3根據(jù)要求的鉆孔深度做好標(biāo)記，使孔底落在同一