大直徑直眼掏槽鉆爆施工技術(shù)的應(yīng)用

劉 超

（安徽省路橋工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，安徽 合肥230000）

0 前言

隧道鉆爆效果決定了隧道施工進(jìn)度，怎樣對鉆爆進(jìn)行設(shè)計(jì)及合理的布置炮眼以達(dá)到預(yù)定的爆破效果將是隧道鉆爆開挖的關(guān)鍵。

1 鉆爆設(shè)計(jì)

1.1 掏槽眼的施工布置

以安徽黃山S322 省道河西隧道為實(shí)例，全長874 米，期中IV 級圍巖731 米，V 級圍巖143 米，巖石屬中硬巖，經(jīng)對比和分析后，選擇掏槽布置以直眼掏槽為主。 直眼掏槽由若干個彼此距離很近、垂直于開挖面的、互相平行的炮眼組成。 它是利用炮眼內(nèi)藥包所產(chǎn)生的巨大爆炸力，爆破處于掏槽內(nèi)部的巖石，并使之拋出槽外，從而形成一個設(shè)定的槽腔。 其中在鉆眼時注意留有一個或幾個不裝藥的空眼（或少裝藥，根據(jù)現(xiàn)場爆破效果選定），以保證給裝藥炮眼創(chuàng)造臨空面，使之掏槽眼范圍內(nèi)的巖石被破碎。

1.2 大直徑中空直眼掏槽施工

施工中，采用大直徑中空直眼對稱掏槽時，便于多臺鉆機(jī)同時鉆眼，同時不受斷面尺寸對爆破進(jìn)尺的限制，另外深孔爆破后掏槽的石渣拋擲較短，從而為加快隧道的掘進(jìn)速度提供了有利條件。 對稱掏槽如圖1。

圖1

實(shí)踐證明，直眼對稱掏槽的效果與空眼數(shù)目、空眼直徑及其與裝藥眼之間距等因素密切相關(guān)，在硬巖石爆破中，如空眼與裝藥間距W大于空眼直徑的2 倍時，爆破后巖石僅產(chǎn)生塑性變形，而不能產(chǎn)生真正的破碎：

W=(1.0-1.5)D（ D 為大直徑空眼的直徑）時效果最好，為破碎拋擲掏槽。其次，裝藥眼之間距太小時，爆炸作用有時會將相鄰炮眼中的炸藥擠實(shí)，使之因密實(shí)度過高而發(fā)生拒爆。 為保證掏槽后巖體碎渣有足夠的膨脹空間，空眼體積為掏槽口體積的10%-20%最佳。

2 輔助眼的施工布置

輔助眼的作用是進(jìn)一步擴(kuò)大槽口體積和爆破量，并逐步接近開挖斷面形狀，為周邊眼創(chuàng)造有力的爆破條件。 施工中炮眼布置主要是根據(jù)炮眼間距和最小抵抗線確定，由內(nèi)向外，逐層布置，逐層起爆，逐步接近開挖斷面。 其中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所得，軟石和中、硬巖炮眼間距E 約為：80-120cm 和40-80cm, 最小抵抗線約為上述間距值的65%-75%,具體如圖2。

在布置好掏槽和周邊眼后，在靠近掏槽區(qū)的范圍按W′≤1/2 掏槽寬度布置輔助眼，類似擴(kuò)大，其他部分的間距等于最小抵抗線W,間距a=（1.0-1.25）W,并在整個斷面上均勻布置排列。

圖2

3 周邊眼的施工布置

周邊眼的作用是爆破后使開挖斷面達(dá)到設(shè)計(jì)的形狀和尺寸。施工中周邊眼的開眼位置沿設(shè)計(jì)輪廓線均勻布置， 但當(dāng)巖石松軟破碎時，眼口設(shè)在開挖線10-15 公分內(nèi)，嚴(yán)格控制外插角。 同時周邊眼的爆破很大程度上影響到開挖面的質(zhì)量和對圍巖的擾動破壞程度，為保證開挖面的平整及控制超欠挖，輔助眼和周邊眼的深度應(yīng)使其眼底落在同一垂直面上，現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整炮眼深度。

3.1 炮眼數(shù)目的計(jì)算

炮眼數(shù)目計(jì)算：N=(qs)/(ar)

N:導(dǎo)坑炮眼數(shù)量

a:炮眼裝填系數(shù)

r：炮眼每一米長度的質(zhì)量kg/m

q:單位炸藥消耗量kg/m3

s:導(dǎo)坑開挖面積

注：a，r，q 查《隧道施工技術(shù)規(guī)范》。

3.2 炮眼的深度

每一循環(huán)的炮眼深度：l=月掘進(jìn)計(jì)劃數(shù)/（月施工天數(shù)* 每日循環(huán)數(shù)* 炮眼利用率）m

炮眼利用率是：g=(L-lo)/L×100%

L:炮眼長度，lo：炮眼未爆炸的長度，單位m.

3.3 炮眼的裝藥量

每循環(huán)爆破的總裝藥量：Q=KLS

K:爆破單位體積巖石的炸藥平均消耗量，kg/m3,（查表得）

L:爆破掘進(jìn)進(jìn)尺，m

S:開挖斷面面積，m2

備注：K 值的確定根據(jù)斷面進(jìn)尺， 炮眼布置和掏槽效果及臨空面的數(shù)目測定。

E:孔間距

W:抵抗線

RB:巖石抗壓強(qiáng)度MPa。

4 鉆孔施工

4.1 鉆孔作業(yè)

定位：采用多功能臺架鉆孔，鉆孔作業(yè)前，劃定一臺風(fēng)槍作業(yè)區(qū)域，規(guī)定作業(yè)時間，規(guī)定周邊眼、底眼、掏槽眼開孔偏角及插入角，鉆孔時嚴(yán)格按規(guī)定作業(yè)，力求鉆孔方向、位置滿足設(shè)計(jì)要求，準(zhǔn)確控制周邊眼外插角。

必要時采用激光定向，用極坐標(biāo)APS 斷面檢測及炮眼定位，先按不同的圍巖斷面尺寸，炮眼布置圖輸入儀器，爆破后輸入相應(yīng)的里程、斷面，儀器通過光束自動檢測斷面超欠挖，施工人員可用油漆按投影布點(diǎn)。

4.2 鉆孔標(biāo)準(zhǔn)：要達(dá)到準(zhǔn)、平、直、齊

準(zhǔn)：鉆孔按設(shè)計(jì)布眼鉆孔，當(dāng)受節(jié)理、裂隙影響時可稍稍移動孔位，但頂眼只能左右移動，幫眼只能上下移動，周邊眼輪廓的放線誤差控制在±1cm，眼口開眼誤差：Ⅴ級圍巖深眼可從輪廓線偏移5cm，Ⅳ級圍巖可從輪廓線偏內(nèi)3cm， 周邊眼外插角的角度誤差淺眼以0.03 的斜度外插方向度與輪廓線法線方向一致。

直：邊墻直線段炮眼先鉆上方標(biāo)準(zhǔn)孔，插上炮桿，使邊墻孔在同一條垂線上。

平：周邊炮眼要相互平行。

齊： 各炮眼底落在垂直隧洞軸線的同一平面上， 掏槽眼應(yīng)加深10～20cm，鉆孔深度要根據(jù)掌子面的起伏“凸”加，“凹”減。

5 裝藥爆破作業(yè)

清孔，裝藥前要用高壓風(fēng)清孔，吹干凈孔內(nèi)積水及碴粒。

裝藥，裝藥要核對雷管段數(shù)，使與設(shè)計(jì)相符，同時按鉆爆設(shè)計(jì)的裝藥結(jié)構(gòu)及藥卷規(guī)格藥量裝藥，不許隨意面編，裝藥時，藥要裝到孔底，起爆藥包用炮棍緩慢送入，防止拉雷管或雷管線。裝藥時，應(yīng)將雷管段數(shù)標(biāo)于孔外雷管線上，專人對雷管段數(shù)進(jìn)行復(fù)核，確保絕對無誤，同時核對藥卷規(guī)格及裝藥長度，使每孔裝藥符合設(shè)計(jì)要求，檢查后做好記錄。

在所有非必須的機(jī)具、設(shè)備撤離爆破面之后，才開始連結(jié)網(wǎng)路。連結(jié)時應(yīng)盡可能靠近眼孔，孔外網(wǎng)路也要盡量短，要求連結(jié)整齊，便于直觀檢查網(wǎng)路。連結(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡量短，但不要拉細(xì)、打結(jié)，避免雷管線、連結(jié)塊受損壞等。 整個網(wǎng)路的起爆，用起爆器引爆串聯(lián)的火雷管實(shí)現(xiàn)。

網(wǎng)路連結(jié)好后，要認(rèn)真檢查連結(jié)是否正確，是否每個眼孔的起爆藥卷都包括進(jìn)去了，是否每個簇聯(lián)或連結(jié)塊內(nèi)都有引爆雷管。 當(dāng)使用孔外延期控制時，還應(yīng)檢查各連結(jié)點(diǎn)雷管的段數(shù)是否符合設(shè)計(jì)。 每次掘進(jìn)爆破通風(fēng)排煙后，值班技術(shù)和質(zhì)檢員即進(jìn)入對鉆爆效果進(jìn)行檢查記錄，拒以作為不斷優(yōu)化鉆爆設(shè)計(jì)的依據(jù)。

6 結(jié)束語

隧道開挖爆破根據(jù)巖石的抗爆破等級合理的選用炸藥品種及用量、炮眼的布置形式和炮眼數(shù)量等,利用監(jiān)控量測指導(dǎo)施工，動態(tài)修正施工方法和爆破參數(shù)，確保施工安全、快速。

［1］JTGF60-2009 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].