隧道掘進(jìn)光面爆破技術(shù)

如何搞好隧道掘進(jìn)光面爆破1前言：

隨著高鐵建設(shè)的全面推進(jìn)，高鐵建設(shè)已由東部沿海轉(zhuǎn)向中西部山區(qū)，高鐵工程由以橋梁為主，轉(zhuǎn)變?yōu)橐运淼罏橹鳌６淼拦こ桃堰M(jìn)入微利時(shí)代，在管理上稍有大意就會(huì)出現(xiàn)虧損。

近期，本人有幸參與了十幾座高鐵和公路隧道的建設(shè)，發(fā)現(xiàn)目前隧道施工存在最嚴(yán)重的問(wèn)題是爆破開(kāi)挖不采取光面爆破技術(shù)，造成超欠挖嚴(yán)重，進(jìn)而造成安全質(zhì)量隱患頻出和經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。為此，本人覺(jué)得有必要和大家一起從管理和技術(shù)方面再探討一下“光面爆破”這一隧道施工的老話(huà)題，希望能引起項(xiàng)目管理人員的高度重視，為全面推廣隧道掘進(jìn)光面爆破技術(shù)而出一份力。21、什么是隧道掘進(jìn)光面爆破----42、搞好隧道光面爆破的意義----53、搞好光面爆破管理措施------104、隧道掘進(jìn)光面爆破設(shè)計(jì)------145、爆破優(yōu)化及調(diào)整------------256、取得效果------------------267、認(rèn)識(shí)與體會(huì)----------------293

光面爆破

就是沿隧道開(kāi)挖輪廓線布一圈較密的炮孔，采用間隔和不耦合形式裝藥，使爆破后隧道輪廓不受破壞或少受破壞，超欠挖量?。ㄉ俪偾?，超欠相抵），輪廓面比較完整平順，圍巖較好時(shí)在輪廓面上留有相當(dāng)數(shù)量的炮痕，炮痕率30~100%。強(qiáng)調(diào)輪廓面是全隧全環(huán)，不只是上導(dǎo)坑。

1、什么是隧道掘進(jìn)光面爆破4

2、搞好隧道掘進(jìn)光面爆破的意義

2.1安全的需要

搞好光面爆破后，隧道輪廓面比較平順光滑，能更好地發(fā)揮圍巖的自承能力作用，使隧道周邊圍巖不受破壞或少受破壞，不易出現(xiàn)掉塊或坍塌、高地應(yīng)力區(qū)也對(duì)巖爆有很好的控制作用。52.2質(zhì)量的需要：首先光爆效果好，開(kāi)挖質(zhì)量就好；二是超挖量小，立架工作順利；三是噴砼工作量小，不易產(chǎn)生空洞；四是易噴平，為后序防水板鋪設(shè)等工序保證質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)；五是圍巖穩(wěn)定，初期支護(hù)變形易收斂，不易產(chǎn)生拱頂下沉或拱腰收斂太大超過(guò)預(yù)留量而造成襯砌厚度不夠的質(zhì)量問(wèn)題。62.3進(jìn)度的需要：一是輪廓穩(wěn)定平順，縮短排險(xiǎn)、找頂時(shí)間；二是超挖量小，減少?lài)婍艜r(shí)間，好時(shí)可縮短50%~70%；掌子面及周邊平順，為下一循環(huán)周邊眼鉆眼工作創(chuàng)造良好條件，鉆眼的容容易度及準(zhǔn)確度大大提高；三是掌子面不留殘眼，提高了炮眼利用率，提高了進(jìn)尺；四是掌子面圍巖破壞小，不易出現(xiàn)卡鉆、塌孔現(xiàn)象，打眼、裝藥節(jié)約時(shí)間，補(bǔ)炮現(xiàn)象大大減少。72.4提高經(jīng)濟(jì)效益的需要：一是超挖量小，減少?lài)婍帕亢鸵r砌砼用量。

相比普通爆破可減少超挖50~150%，普通爆破每米超方量（不算隧底）=0.35*30=10.5m3,按噴砼按每方500元計(jì)算，超耗5250元/米，減去采用光爆每米超耗的爆破器材和鉆眼費(fèi)用400元，可節(jié)約4850元/米。出碴費(fèi)用也相應(yīng)增加。二是圍巖穩(wěn)定無(wú)破壞，可降低初支級(jí)別，大大節(jié)約初期支護(hù)費(fèi)用。

如某些設(shè)計(jì)為Ⅳ級(jí)A的圍巖，如果光爆效果好，可判定為Ⅲ級(jí)A，可變更不采用拱架支護(hù)，Ⅲ級(jí)較Ⅳ級(jí)圍巖初支節(jié)約5000~10000元/米）82.5標(biāo)準(zhǔn)化施工管理的需要：光爆效果好了，隧道標(biāo)準(zhǔn)化施工就有了基礎(chǔ),為后續(xù)工序順利進(jìn)行創(chuàng)造了條件，為創(chuàng)造文明工地，標(biāo)準(zhǔn)化工地創(chuàng)造了條件。93、做好光面爆破的管理措施3.1提高認(rèn)識(shí)，糾正錯(cuò)誤的觀念和做法，全面推廣光爆一是光面爆破盡可能要全隧全環(huán)采用，不只是上斷面采用。二是光面爆破是各種圍巖均需采取，不只是Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖。3.2加強(qiáng)管理，采取嚴(yán)格的約束激勵(lì)機(jī)制，提高積極性。制定科學(xué)的評(píng)定考核辦法和合理的獎(jiǎng)罰措施是關(guān)鍵。不同級(jí)別圍巖不同評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。如Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖最大超欠挖量±5cm（炮根部位），Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)圍巖最大超欠挖量±10cm。分清因果關(guān)系，獎(jiǎng)罰要堅(jiān)持如下原則：補(bǔ)償材料費(fèi)和工費(fèi)，重獎(jiǎng)輕罰，參與者人人有責(zé)。103.3系統(tǒng)培訓(xùn)，掌握全面系統(tǒng)的光爆技術(shù)，少走彎路。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)交底，對(duì)照設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際反復(fù)講解，解決了鉆爆工一知半解，技術(shù)員茫然不知問(wèn)題，讓鉆爆工人和技術(shù)人員全面系統(tǒng)地掌握光面爆破技術(shù)，在遇到不同圍巖要及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，經(jīng)過(guò)一兩次調(diào)整試爆能達(dá)到理想的光爆效果。3.4精確量測(cè)，測(cè)量和量測(cè)工作要做實(shí)，缺一不可。首先做好圍巖量測(cè)，根據(jù)量測(cè)的收斂、沉降結(jié)果確定合適的圍巖沉降收斂量，進(jìn)而確定合適的開(kāi)挖斷面尺寸。第二要做好測(cè)量放樣。鉆孔前，測(cè)量人員用全站儀測(cè)量出隧道中心線和拱頂高程；用激光斷面儀測(cè)量出隧道開(kāi)挖輪廓線，用紅油漆畫(huà)出隧道開(kāi)挖輪廓線，并標(biāo)出炮孔位置。113.5合理分工，根據(jù)工人技術(shù)特點(diǎn)明確分工，相對(duì)固定。鉆爆工人分工原則如下：技術(shù)熟練并有一定爆破專(zhuān)業(yè)知識(shí)的工人鉆掏槽眼、相對(duì)認(rèn)真負(fù)責(zé)的工人鉆周邊眼，其余人員鉆輔助。分工后，先試爆幾個(gè)循環(huán)，并根據(jù)鉆眼情況做適當(dāng)調(diào)后固定下來(lái)，鉆爆工人位置不要再輕易改變，以便每個(gè)人熟練掌握自己所負(fù)責(zé)炮眼的鉆眼技巧，提高鉆眼質(zhì)量，同時(shí)也便于爆破效果分析和明確獎(jiǎng)罰責(zé)任。3.6系統(tǒng)配套，優(yōu)化鉆爆臺(tái)車(chē)結(jié)構(gòu)和尺寸，方便鉆眼。好的鉆爆臺(tái)車(chē)必須具備如下要求：一要結(jié)構(gòu)合理，便于移動(dòng)和固定，結(jié)實(shí)耐用；二要保證車(chē)輛及裝載機(jī)能從其下順利通過(guò)；三要保證前立柱的寬度和其距掌子面的距離合適，不影響掏槽眼鉆機(jī)的角度擺設(shè)；四要求各層高適中，保證各種爆眼均能打平；五要保證各片區(qū)空間能容下該片區(qū)的施工人員，使各片區(qū)打眼工作量與鉆機(jī)臺(tái)數(shù)匹配，鉆眼時(shí)間基本相同。1213鉆孔簡(jiǎn)易臺(tái)架

4、隧道掘進(jìn)光面爆破設(shè)計(jì)

4.1確定合理的單循環(huán)進(jìn)尺。由隧道斷面尺寸與圍巖級(jí)別確定，一般設(shè)計(jì)進(jìn)尺為斷面寬度的一半，但不大于5m，圍巖好時(shí)取大值，差時(shí)取小值。4.2上半斷面炮眼參數(shù)設(shè)計(jì)。目前常用的為斜眼楔形掏槽，其鉆孔參數(shù)與隧道寬度及圍巖級(jí)別有關(guān)，同時(shí)要考慮鉆眼臺(tái)架的影響。具體參數(shù)設(shè)計(jì)詳見(jiàn)圖1所示，設(shè)計(jì)原則如下：14掏槽眼：位于隧道掌子面的中下部，底板眼的上部，為便于打眼一般鉆孔臺(tái)架的第一、二層均布設(shè)，每層3~5排，間距a=6~12D（D--為炮眼直徑）一般為25~50cm，易爆取大值，反之取小值。掏槽眼開(kāi)口寬度為隧道半幅寬減50cm，眼底間距20cm，與掌子面夾角為55~70°，垂直深度比設(shè)計(jì)進(jìn)尺深20cm。周邊眼：布于隧道的開(kāi)挖輪廓線上，間距E=8~15D，一般為40~50cm。垂直深度比設(shè)計(jì)進(jìn)尺淺20cm，最好為每循環(huán)實(shí)際進(jìn)尺深度。底板眼：位于隧道低部開(kāi)挖輪廓線上，間距a=15~20D，一般為70~80cm，垂直深度與設(shè)計(jì)進(jìn)尺相同。15內(nèi)圈眼：布于周邊眼的內(nèi)側(cè)于周邊眼平行，距周邊眼距離W=1.0~1.2E，間距a=20~25D，一般為80~100cm，垂直深度與設(shè)計(jì)進(jìn)尺相同。輔助眼：布于掏槽眼于邊墻內(nèi)圈眼之間的炮眼，根據(jù)斷面大小，一般布設(shè)3~5排，炮眼底部排距b=20~35D，一般為80~130cm；間距a=25~35D，一般100~140cm。垂直深度與設(shè)計(jì)進(jìn)尺相同。掘進(jìn)眼：位于隧道上部，內(nèi)圈眼與掏槽眼、輔助眼之間的炮眼，間排距較大，間距a=30~40D，一般120~160cm；排距b=25~35D，一般100~140cm；垂直深度與設(shè)計(jì)進(jìn)尺相同。16圖1隧道上半斷面爆破炮眼布置圖

a、炮眼布置正視圖17

b、炮眼布置立面圖c、超欠挖示意圖184.3鉆眼質(zhì)量要求要使爆破效果好，要做到掏槽眼角度正確，間距均勻；周邊眼、內(nèi)圈眼、及底板眼要盡量平直，鉆機(jī)緊貼隧道輪廓面鉆眼；輔助眼間距、排距均勻。周邊眼沿隧道開(kāi)挖輪廓線內(nèi)側(cè)布置（在輪廓線內(nèi)3~10cm），以3%～5%的斜率外插，并根據(jù)炮孔深度來(lái)調(diào)整斜率，保證孔底不超過(guò)開(kāi)挖輪廓線10cm，為保證眼底在同一平面上，可采用插炮桿的辦法控制。錯(cuò)誤做法：在實(shí)際圍巖較完整時(shí)且設(shè)計(jì)立拱架的地段，每循環(huán)進(jìn)尺可達(dá)3.5m以上，周邊眼仍在開(kāi)挖輪廓線上并采用一種深度和外插角布眼，由于受拱架的限制，造成孔底超挖量超過(guò)25~70cm，如不按光爆工藝施工的甚至達(dá)到80~100cm，平均超挖量達(dá)到15~50cm。如圖1C所示。改進(jìn)后的做法：首先在開(kāi)挖輪廓線內(nèi)約10cm

處打一排正常的周邊眼，深度與進(jìn)尺一至，孔底外插不超過(guò)10cm，另外再在這些炮眼間布一排淺眼約1m深，孔底落于輪廓線上，將深眼孔口欠挖部分爆出，保證第一榀拱架可立。具體圖1C所示。194.4裝藥量及裝藥結(jié)構(gòu)掏槽眼

掏槽眼的裝藥量確定，一般從孔底裝至距孔口1.0~1.2米處，連續(xù)裝藥，孔口堵塞60~1.0m。周邊眼

周邊眼裝藥一般用線裝藥密度計(jì)算，線裝藥密度是指單位長(zhǎng)度炮孔的裝藥量，又稱(chēng)裝藥集中度，用計(jì)算式為：Q1=qEW式中q--單位體積耗藥量（kg/m3)；E–周邊眼間距（m）；w--光爆層厚度（m）。取q為0.3~0.5kg/m3,線裝藥密度Ql=0.06~0.1kg/m，采用不偶合間隔裝藥，裝至孔口0.7~1.0m處用炮泥堵塞，導(dǎo)爆索引爆。裝藥結(jié)構(gòu)如下圖20

圖2周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)圖

其余炮眼

可按裝藥量計(jì)算公式估算：Q=q.a.b.h，

其中q=0.5~1.0kg/m3，硬巖及底板眼取大值，距掏槽眼近的先起爆的炮眼取大值，相反取小值，但每孔最大裝藥量不得超過(guò)掏槽眼。均采用孔底集中裝藥，孔口堵塞。214.5如何設(shè)計(jì)起爆網(wǎng)絡(luò)，起爆順序要正確。起爆順序，隧道爆破掘進(jìn)的起爆順序?yàn)樘筒垩邸o助眼→掘進(jìn)眼→內(nèi)圈眼→周邊眼→底板眼。（詳見(jiàn)圖1）導(dǎo)爆管的連接導(dǎo)爆管的具體連接如下圖所示。

圖3導(dǎo)爆管連接示意圖1-導(dǎo)爆管；2-傳爆導(dǎo)爆管雷管；3-引爆導(dǎo)管雷管（按擊發(fā)槍?zhuān)?-炮孔內(nèi)的導(dǎo)爆管雷管22

導(dǎo)爆索連接

導(dǎo)爆索的連接如下圖所示，具體注意事項(xiàng)如下：圖5導(dǎo)爆索連接方式a－分段并聯(lián)；b－簇并聯(lián)1－雷管；2－主干索；3－支索23切割導(dǎo)爆索應(yīng)使用鋒利刀具，但禁止切割已接上雷管或已插入炸藥里的導(dǎo)爆索；不應(yīng)用剪刀剪斷導(dǎo)爆索；在敷設(shè)過(guò)程中，應(yīng)避免腳踩和沖擊、碾壓導(dǎo)爆索；聯(lián)結(jié)導(dǎo)爆索中間不應(yīng)出現(xiàn)打結(jié)或打圈；在潮濕和有水的條件下應(yīng)使用防水導(dǎo)爆索，索頭要作防水處理；交叉敷設(shè)時(shí)，應(yīng)在兩根交叉導(dǎo)爆索之間設(shè)置厚度不小于10cm的木質(zhì)墊塊；平行敷設(shè)傳爆方向相反的兩根導(dǎo)爆索彼此間距必須大于40cm；導(dǎo)爆索搭接長(zhǎng)度不小于15cm，并要綁牢；炮孔支導(dǎo)爆索與主導(dǎo)爆索連接時(shí)接頭應(yīng)向著主導(dǎo)爆索傳爆方向，夾角不大于90°；起爆導(dǎo)爆索的雷管與導(dǎo)爆索捆扎端端頭的距離應(yīng)不小于15cm，雷管的聚能穴應(yīng)朝向?qū)П鞯膫鞅较颉?45、爆破優(yōu)化及調(diào)整

光面爆破參數(shù)選定后，光爆效果可能達(dá)不到最佳，會(huì)出現(xiàn)進(jìn)尺不足和超欠挖現(xiàn)象，需要對(duì)光面爆破參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。5.1當(dāng)爆破進(jìn)尺不理想時(shí)，看掌子面各部位殘留的炮根，如掏槽眼炮根較淺而周?chē)o助眼較深，則增加輔助眼排數(shù)，減小其抵抗線；如果掌子面較平整，則要加密掏槽眼，再不理想就要采用兩級(jí)或三級(jí)掏槽，直至達(dá)到設(shè)計(jì)進(jìn)尺為止。5.2出現(xiàn)欠挖，需減小周邊孔距、光爆層厚度、增加炮孔的數(shù)目和炸藥填裝量；出現(xiàn)超挖，需加大周邊孔距、光爆層厚度、減少炮孔的數(shù)目和炸藥填裝量。經(jīng)過(guò)二、三個(gè)鉆爆循環(huán)作業(yè)參數(shù)的調(diào)整，光面爆破就可以達(dá)到最佳效果。5.3隧道光爆效果一般是拱部炮眼炮痕率較高,而邊墻痕率相對(duì)低,一般下部臺(tái)階起爆順序不是自上而下逐層起爆,應(yīng)該采用從中間逐漸向外起爆,如果是全幅爆破中部還要設(shè)掏槽眼。25

6、取得效果

通過(guò)多條高鐵的十幾座隧道推廣應(yīng)用實(shí)踐證明，只要按以上管理程序和爆破方案實(shí)施隧道掘進(jìn)光面爆破，不僅能做到Ⅱ-Ⅲ級(jí)圍巖超欠挖控制在±5cm,平均超挖量為0。拱墻炮痕率達(dá)到90~100%（詳見(jiàn)圖6），月掘進(jìn)尺可達(dá)170~200m。Ⅳ級(jí)圍巖的超欠挖控制在±10cm內(nèi)，平均超挖量為0，炮痕率達(dá)到30~60%月進(jìn)尺可達(dá)到130~150m，材料超耗量控制在5%以?xún)?nèi)，甚至0超耗。不僅保證了安全、質(zhì)量，加快了進(jìn)度，而且大大降低了成本。26光爆效果圖片272829

7、認(rèn)識(shí)與體會(huì)

7.1要充分認(rèn)識(shí)到實(shí)施光面爆破的必要性和重要性

要充分認(rèn)識(shí)到隧道光面爆破是保護(hù)圍巖的穩(wěn)定性，即隧道運(yùn)營(yíng)時(shí)安全。減少超挖降低施工成本，提高經(jīng)濟(jì)效益為目的，目的明確行動(dòng)才自覺(jué)。7.2提高技術(shù)人員和施工人員光面爆破技術(shù)知識(shí)

無(wú)論隧道施工技術(shù)人員還是作業(yè)人員，要熟知光