優(yōu)化隧道光面爆破參數(shù) 減小洞碴粒徑

李勇軍

1 工程概況

2 隧道光面爆破施工情況

光面爆破參數(shù)及爆破效果見(jiàn)表1,炮眼布置圖見(jiàn)圖1,周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2。

表1 中條山隧道光面爆破參數(shù)及爆破效果

中條山隧道大部分洞碴將用于隧道洞口的路基填筑,洞碴粒徑的大小決定著洞碴能否直接作為路基填筑的合格填料。根據(jù)路基試驗(yàn)段總結(jié),粒徑不大于40 cm的洞碴可以直接作為路基93區(qū)的填料(路基試驗(yàn)段總結(jié):路基93區(qū)填料松鋪70 cm,壓實(shí)61 cm,三層一重夯,夯擊能1 000 kN·m)。在現(xiàn)有爆破參數(shù)的情況下,50%以上的洞碴不能直接作為路基填筑的合格填料。為使大量洞碴能直接作為路基填筑的合格填料,優(yōu)化爆破參數(shù)是很有必要的。

聞垣高速公路中條山隧道為上下行分開(kāi)的兩座雙車道隧道,左隧道長(zhǎng)3 310 m,右隧道長(zhǎng)3 175 m,總長(zhǎng)6 485 m。左隧道Ⅲ級(jí)圍巖占60.1%,右隧道Ⅲ級(jí)圍巖占60.9%。

3 減小洞碴粒徑的重要性

1)可縮短收碴時(shí)間。2)可縮短裝碴時(shí)間。3)能提高每車的裝載量,節(jié)約出碴成本,且運(yùn)輸過(guò)程和卸碴時(shí)的安全性更高。4)能使大量洞碴可直接作為路基填筑的合格填料。

4 目標(biāo)要求

在保證既有光面爆破效果的前提下,優(yōu)化光面爆破參數(shù)使85%以上的洞碴粒徑不大于40 cm,同時(shí)縮短每循環(huán)出碴時(shí)間30 min以上。

5 理論分析

隧道光面爆破采用微差控制爆破技術(shù),其原理簡(jiǎn)述如下:通過(guò)毫秒雷管爆破的時(shí)間差,掏槽眼先爆破為掘進(jìn)眼提供爆破臨空面,掘進(jìn)眼再爆破為外圈眼提供爆破臨空面,最后外圈眼爆破為周邊眼提供爆破臨空面。裝藥集中度(q),最小抵抗線(W)直接影響周邊巖石的爆落效果;“輪廓圓順”主要與周邊眼間距(E),相對(duì)距離(a=E/W)和最小抵抗線(W)有關(guān);半孔率主要與不耦合系數(shù)(D=d炮眼/d炸藥)和裝藥方式有關(guān);洞碴塊度主要與單位用藥量(Q)和炮眼密度(m)有關(guān)。因此,要想在保證既有光面爆破效果的前提下減小洞碴粒徑,主要是調(diào)整單位用藥量(Q)與炮眼密度(m)。但是它們又和其他參數(shù)之間是相互聯(lián)系的,只有這些參數(shù)整體和圍巖地質(zhì)、炸藥特性及開(kāi)挖斷面尺寸等處在某一正確的范圍內(nèi),才能達(dá)到較理想的效果。

通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)施工負(fù)責(zé)人研究,決定從單位用藥量(Q)與炮眼密度(m)方面入手,其他參數(shù)暫時(shí)不變,單位用藥量(Q)由1.03 kg/m3調(diào)整為1.1 kg/m3,掘進(jìn)眼垂直距離由90 cm調(diào)整為80 cm,橫向增加一排掘進(jìn)眼。

6 第1次試驗(yàn)爆破總結(jié)

表2 第1次試驗(yàn)爆破情況統(tǒng)計(jì)

通過(guò)5次試爆,光面爆破效果、掘進(jìn)進(jìn)尺基本未有變化,洞碴粒徑大于40 cm的有所減少,但爆堆長(zhǎng)有所增加,出碴時(shí)間未變。對(duì)爆破參數(shù)調(diào)整前后的爆堆情況及洞碴塊度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),見(jiàn)表2。

從表2可以看出,未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)需要再次進(jìn)行爆破參數(shù)的調(diào)整。需調(diào)整的原因分析及解決辦法見(jiàn)表3。

表3 問(wèn)題原因分析及解決辦法

表4 炮眼參數(shù)及爆破效果表

7 第2次試驗(yàn)爆破總結(jié)

再次通過(guò)試爆,在保證了光面爆破效果的前提下,發(fā)現(xiàn)洞碴粒徑及爆堆長(zhǎng)都有較大的改善,洞碴粒徑不大于40 cm的達(dá)到了85%以上,爆堆高6 m～6.5 m,爆堆長(zhǎng)達(dá)到了15 m左右,出碴時(shí)間縮短約30 min。再經(jīng)過(guò)多次原因分析及爆破參數(shù)調(diào)整,最終達(dá)到了預(yù)訂目標(biāo)要求。此時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)見(jiàn)表4。

8 結(jié)語(yǔ)

1)通過(guò)不斷試驗(yàn),在保證既有光面爆破效果的前提下,優(yōu)化光面爆破參數(shù)減小洞碴粒徑是可行的、有效的。

2)不同的圍巖地質(zhì)條件、炸藥特性及開(kāi)挖斷面尺寸,爆破參數(shù)是不同的。只有及時(shí)觀察圍巖地質(zhì)情況的變化,采取有針對(duì)性的方法,是可以得到理想的爆破效果的。

3)技術(shù)人員必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的每個(gè)環(huán)節(jié)充分了解,才能準(zhǔn)確找出原因,制定有效的解決辦法。

[1] 劉正維,張儒林.隧道爆破現(xiàn)代技術(shù)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,1995.

[2] JTJ 042-94,公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] JTG D70-2004,公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].