大直徑直眼掏槽鉆爆施工技術的應用

劉 超

（安徽省路橋工程集團有限責任公司，安徽 合肥230000）

0 前言

隧道鉆爆效果決定了隧道施工進度，怎樣對鉆爆進行設計及合理的布置炮眼以達到預定的爆破效果將是隧道鉆爆開挖的關鍵。

1 鉆爆設計

1.1 掏槽眼的施工布置

以安徽黃山S322 省道河西隧道為實例，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。 它是利用炮眼內藥包所產生的巨大爆炸力，爆破處于掏槽內部的巖石，并使之拋出槽外，從而形成一個設定的槽腔。 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，根據現場爆破效果選定），以保證給裝藥炮眼創造臨空面，使之掏槽眼范圍內的巖石被破碎。

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，便于多臺鉆機同時鉆眼，同時不受斷面尺寸對爆破進尺的限制，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速度提供了有利條件。 對稱掏槽如圖1。

圖1

實踐證明，直眼對稱掏槽的效果與空眼數目、空眼直徑及其與裝藥眼之間距等因素密切相關，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，爆破后巖石僅產生塑性變形，而不能產生真正的破碎：

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，使之因密實度過高而發生拒爆。 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

輔助眼的作用是進一步擴大槽口體積和爆破量，并逐步接近開挖斷面形狀，為周邊眼創造有力的爆破條件。 施工中炮眼布置主要是根據炮眼間距和最小抵抗線確定，由內向外，逐層布置，逐層起爆，逐步接近開挖斷面。 其中，根據經驗所得，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，在靠近掏槽區的范圍按W′≤1/2 掏槽寬度布置輔助眼，類似擴大，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到設計的形狀和尺寸。施工中周邊眼的開眼位置沿設計輪廓線均勻布置， 但當巖石松軟破碎時，眼口設在開挖線10-15 公分內，嚴格控制外插角。 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使其眼底落在同一垂直面上，現場根據實際情況調整炮眼深度。

3.1 炮眼數目的計算

炮眼數目計算：N=(qs)/(ar)

N:導坑炮眼數量

a:炮眼裝填系數

r：炮眼每一米長度的質量kg/m

q:單位炸藥消耗量kg/m3

s:導坑開挖面積

注：a，r，q 查《隧道施工技術規范》。

3.2 炮眼的深度

每一循環的炮眼深度：l=月掘進計劃數/（月施工天數* 每日循環數* 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:爆破掘進進尺，m

S:開挖斷面面積，m2

備注：K 值的確定根據斷面進尺， 炮眼布置和掏槽效果及臨空面的數目測定。

E:孔間距

W:抵抗線

RB:巖石抗壓強度MPa。

4 鉆孔施工

4.1 鉆孔作業

定位：采用多功能臺架鉆孔，鉆孔作業前，劃定一臺風槍作業區域，規定作業時間，規定周邊眼、底眼、掏槽眼開孔偏角及插入角，鉆孔時嚴格按規定作業，力求鉆孔方向、位置滿足設計要求，準確控制周邊眼外插角。

必要時采用激光定向，用極坐標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。

4.2 鉆孔標準：要達到準、平、直、齊

準：鉆孔按設計布眼鉆孔，當受節理、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準孔，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， 掏槽眼應加深10～20cm，鉆孔深度要根據掌子面的起伏“凸”加，“凹”減。

5 裝藥爆破作業

清孔，裝藥前要用高壓風清孔，吹干凈孔內積水及碴粒。

裝藥，裝藥要核對雷管段數，使與設計相符，同時按鉆爆設計的裝藥結構及藥卷規格藥量裝藥，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，應將雷管段數標于孔外雷管線上，專人對雷管段數進行復核，確保絕對無誤，同時核對藥卷規格及裝藥長度，使每孔裝藥符合設計要求，檢查后做好記錄。

在所有非必須的機具、設備撤離爆破面之后，才開始連結網路。連結時應盡可能靠近眼孔，孔外網路也要盡量短，要求連結整齊，便于直觀檢查網路。連結系統應盡量短，但不要拉細、打結，避免雷管線、連結塊受損壞等。 整個網路的起爆，用起爆器引爆串聯的火雷管實現。

網路連結好后，要認真檢查連結是否正確，是否每個眼孔的起爆藥卷都包括進去了，是否每個簇聯或連結塊內都有引爆雷管。 當使用孔外延期控制時，還應檢查各連結點雷管的段數是否符合設計。 每次掘進爆破通風排煙后，值班技術和質檢員即進入對鉆爆效果進行檢查記錄，拒以作為不斷優化鉆爆設計的依據。

6 結束語

隧道開挖爆破根據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量等,利用監控量測指導施工，動態修正施工方法和爆破參數，確保施工安全、快速。

［1］JTGF60-2009 公路隧道施工技術規范[S].