馬林頭隧道光面爆破技術(shù)研究

馬林頭隧道光面爆破技術(shù)研究

馬林頭隧道是一條6條高速公路隧道，從上到下分隔100米。最大埋深為220m，左槽隧道長(zhǎng)2600m，右槽隧道長(zhǎng)240m。隧道凈寬14.25m，高5.0m，級(jí)圍巖開挖面積120.43m，運(yùn)營速度100km。左右和左右之間的距離為20.25m。隧道穿越的山體規(guī)模大,地勢(shì)陡峭,山體表層松樹、灌木茂盛,地面坡度在15°～45°;隧道圍巖主要為上侏羅流西山頭組晶屑凝灰?guī)r(J3x),局部βu輝綠巖脈、Υ花崗巖脈,圍巖完整性好,節(jié)理不發(fā)育。針對(duì)3車道隧道斷面大且扁平的特點(diǎn),結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況,馬林頭隧道洞身開挖中,采取全斷面光面爆破,使圍巖固有的整體性、穩(wěn)定性不遭受損害,最大限度地減少擾動(dòng),提高施工安全系數(shù);同時(shí)使開挖輪廓圓順、平整,減少超欠挖,加快施工進(jìn)度。1周邊眼間距、間距根據(jù)光面爆破原理,控制光面爆破效果的主要因素有周邊眼的不耦合系數(shù)、周邊眼間距、最小抵抗線、周邊眼裝藥量及掏槽眼布置。結(jié)合本隧道工程地質(zhì)情況,對(duì)Ⅲ級(jí)圍巖進(jìn)行全斷面開挖,通過多次試驗(yàn)爆破和參數(shù)調(diào)整,確定光面爆破參數(shù)。采用YT-28氣腿式鑿巖機(jī)鉆孔,炮眼直徑dk=42mm,炮眼深度L=300cm,巖石抗破壞屈服系數(shù)kp=0.41,炸藥密度ρ=1000kg/m3,巖石抗剪強(qiáng)度τ=9MPa,抗拉強(qiáng)度σe=4.51MPa,抗壓強(qiáng)度σc=90.0MPa。周邊眼的不耦合系數(shù)D=0.605×(699.8/σc)0.8299+0.395??????????????????????????√=1.93D=0.605×(699.8/σc)0.8299+0.395=1.93周邊眼藥卷直徑di=dk/D根據(jù)理論計(jì)算及爆破試驗(yàn),取di=2cm。周邊眼間距E一般取炮眼直徑的10～16倍,與最小抵抗線W的比值為0.8～1.0。馬林頭隧道Ⅲ級(jí)圍巖經(jīng)多次爆破試驗(yàn)對(duì)比,取E=60cm、W=E/0.8=75cm,爆破后的光面效果較好。周邊眼裝填系數(shù)β=(EWτ+σeEL)/[(σcdk+σeE)L]=0.63周邊眼裝藥量Qk=0.25πd2ii2βLρ=593g裝藥量根據(jù)理論計(jì)算及經(jīng)驗(yàn)選取,現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)調(diào)整見表1。本隧道開挖斷面大、巖質(zhì)硬,若采用直眼掏槽,中空眼直徑太小,且打眼多,效率低,效果不佳。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)多次對(duì)比試驗(yàn),采用二排楔形掏槽,實(shí)施后掘進(jìn)很快,大大提高了炮眼利用率和開挖進(jìn)尺。本隧道Ⅲ級(jí)圍巖炮眼布置見圖1。根據(jù)設(shè)計(jì)的炮眼數(shù)量,輔助眼均勻地布置在掏槽眼與周邊眼之間,同時(shí)滿足周邊眼最小抵抗線要求,鉆眼方向、角度嚴(yán)格控制,確保眼底落在同一平面內(nèi)。2施工過程控制1織物測(cè)量人員先用全站儀在掌子面上定出隧道中線和高程,然后畫出周邊眼和底部眼輪廓線,最后定出掏槽眼和輔助眼,并用油漆做出標(biāo)記。2高度適合員工操作需要根據(jù)本隧道的開挖斷面尺寸,定制開挖臺(tái)車,臺(tái)車每層高度適合工人操作需要。開眼時(shí),確保鉆眼的位置和角度符合爆破設(shè)計(jì)要求,要求鉆工盡量不偏離設(shè)計(jì)炮眼位置,周邊眼不得偏離5cm,向外偏的角度不大于3°。3有一個(gè)透明的洞裝藥前,用空心管通高壓風(fēng)將炮眼內(nèi)泥漿、存水及石粉吹洗干凈。4其他炮眼麻黃藥卷本隧道光面爆破采用ML-2型巖石粉狀乳化藥,規(guī)格為?20mm和?32mm兩種;周邊眼炸藥卷直徑為20mm,其他炮眼炸藥卷直徑為32mm;藥卷密度為0.95～1.05g/cm3,爆速≥3400m/s,猛度≥13mm,殉爆距離≥5cm,作功能力≥300mL。分片分組按設(shè)計(jì)藥量自上而下裝藥,周邊眼裝藥由導(dǎo)爆索、非電導(dǎo)爆管雷管、?20mm炸藥卷組成。并且炮眼口用至少20cm的黃泥堵塞,以提高爆破效果(見圖2)。5雷管安裝抗爆能力爆破采用非電毫秒雷管有序起爆,全斷面的非電導(dǎo)爆管分上、下兩部分并聯(lián),雷管均為反向安裝。最先起爆掏槽眼,它為整個(gè)開挖斷面創(chuàng)造臨空面,自里向外直到全斷面爆破完成。由于光面爆破周邊眼最后起爆,導(dǎo)爆索有可能受前爆破壞,為保證周邊眼準(zhǔn)確起爆,對(duì)周邊眼采用高段延期雷管與導(dǎo)爆索雙重起爆方案。6爆炸聲馬林頭隧道每循環(huán)有效進(jìn)尺為280cm,炮眼留痕率為92%,超挖控制在7cm以內(nèi),欠挖幾乎為零。3光面爆破開挖3車道隧道斷面大且扁平,開挖后初始應(yīng)力變化比較復(fù)雜。在馬林頭隧道硬質(zhì)圍巖段開挖中,根據(jù)實(shí)際情況,采取楔形掏槽法全斷面開挖,最大限度地減少對(duì)圍巖的擾動(dòng),提高圍巖的穩(wěn)定性,取得了一流的光爆效果,加快了開挖施工進(jìn)度。其爆破開挖方案可為類似工程施工提供參考。施工中應(yīng)注意:1)光面爆破設(shè)計(jì)是隧道開挖的關(guān)鍵技術(shù),在進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)隧道斷面大小、圍巖級(jí)別和機(jī)械設(shè)備等綜合考慮。2)周邊眼采用導(dǎo)爆索引爆質(zhì)量高,實(shí)現(xiàn)了周邊眼空氣間隔裝藥,爆炸時(shí)爆炸能量沿炮眼均勻分布,爆破后隧道輪廓線圓滑、平順。3)切實(shí)加強(qiáng)鉆眼的現(xiàn)場(chǎng)管理,由工程技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)監(jiān)督,保證鉆眼的深度、方向、角度和間距按光面爆破