高海拔地區(qū)小洞徑無(wú)支洞隧道光面爆破施工技術(shù)

米瑪

摘 要：通過(guò)在灌溉輸水洞第III標(biāo)段隧道的施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)和闡述了灌溉輸水洞工程第III標(biāo)段隧道施工的光爆設(shè)計(jì)、施工控制及體會(huì)。

關(guān)鍵詞：隧道；光面爆破；施工

1 工程概況

灌溉輸水洞第III標(biāo)段隧道位于西藏林周縣松盤(pán)鄉(xiāng)境內(nèi)，起止里程為13+830～16+876，隧道全長(zhǎng)3046米。灌溉輸水洞為無(wú)壓隧洞，建筑物級(jí)別為3級(jí)，開(kāi)挖尺寸4m×4m圓拱直墻洞室，設(shè)計(jì)引用流量10.0 m3/s，洞內(nèi)最大流速2.02m/s。

隧道地處高原，覆蓋層薄，山勢(shì)險(xiǎn)峻，汛期水量豐富。圍巖為石炭系諾錯(cuò)組（C1-2n5、C1-2n6）的板巖、灰?guī)r、頁(yè)巖、泥頁(yè)巖，局部夾薄煤層；三疊系麥隆崗組（T3m）的灰?guī)r、細(xì)砂巖、頁(yè)巖，層理和層間揉皺較發(fā)育，節(jié)理較發(fā)育，巖體完整性較差。全隧道以Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖為主。

2 施工方案選擇

根據(jù)灌溉輸水洞第III標(biāo)段隧道圍巖情況及工期要求，隧道采用全斷面開(kāi)挖，鉆孔采用門(mén)架式鑿巖臺(tái)車(chē)結(jié)合YT28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔爆破。

3 隧道光面爆破的意義及光爆效果的影響因素

隧道實(shí)施光面爆破使隧道輪廓符合設(shè)計(jì)斷面要求，圍巖保持穩(wěn)定，為后續(xù)支護(hù)襯砌施工創(chuàng)造舒適安全的條件，大大減少了巖石超挖量、出碴工作量、及砼回填量，提高了施工速度，降低工程成本。光面爆破作用機(jī)理是炸藥爆破時(shí)產(chǎn)生的沖擊波和高溫高壓氣體作用在眼壁上，炮眼周?chē)膸r石受到強(qiáng)烈壓縮而破碎與此同時(shí)形成的壓縮應(yīng)力波向四面八方傳播，最后形成相互作用的爆破漏斗，當(dāng)爆破參數(shù)選取合理隧道外輪廓面將形成連續(xù)的光滑壁面。影響光面爆破效果有以下因素：

（1）隧道圍巖地質(zhì)構(gòu)造影響。根據(jù)有關(guān)研究表明工程地質(zhì)狀況對(duì)光面爆破效果影響極大，在相同爆破條件下f值越高，整體性越好，光爆效果越好，反之則光爆效果較差。

（2）炸藥種類(lèi)及裝藥方法影響。要實(shí)現(xiàn)光面爆破，應(yīng)選用爆速低，密度小，爆力大的炸藥。炸藥采用小直徑藥卷增大不偶合系數(shù)。裝藥集中度應(yīng)控制在0.04kg/m～0.41kg/m，過(guò)大易破壞光爆壁面，過(guò)小則爆不下來(lái)。

（3）爆破起爆順序、起爆方法及裝藥結(jié)構(gòu)及堵塞質(zhì)量影響。

（4）鉆機(jī)類(lèi)型及布孔、鉆孔精度影響 鉆機(jī)尺寸大小直接影響到周邊眼的外插角在兩排炮眼銜接處是否能夠連通，不形成臺(tái)階。鉆孔時(shí)盡量減小開(kāi)眼誤差及鉆眼角度誤差。

4 灌溉輸水洞第III標(biāo)段隧道光面爆破方案設(shè)計(jì)

光面爆破參數(shù)的選擇與隧道所在的地質(zhì)條件有關(guān)，且與爆破物品的品種和性能有關(guān)；同時(shí)還與采用的裝藥結(jié)構(gòu)和起爆方法、隧道開(kāi)挖斷面的形狀和尺寸有關(guān)。灌溉輸水洞第III標(biāo)段隧道主要為II、III級(jí)圍巖，開(kāi)挖斷面為14.92m2，選用乳化炸藥，火雷管和非電毫秒導(dǎo)爆雷管起爆，周邊眼采用空氣間隔裝藥。為確保爆破對(duì)周邊圍巖的擾動(dòng)小，且爆破有效，必須嚴(yán)格控制周邊眼的裝藥量，采用合理的裝藥結(jié)構(gòu)，間隔空氣裝藥。這是圍巖光面爆破形成的重要條件。

4.1 灌溉輸水洞第III標(biāo)段隧道爆破設(shè)計(jì)

灌溉輸水洞開(kāi)挖斷面尺寸Ⅳ類(lèi)圍巖段為4.4×4.81m，Ⅴ類(lèi)圍巖段為4.6×4.96m。采用YT-28手風(fēng)鉆鉆孔，鉆孔直徑為Ф42mm，選用乳化炸藥。崩落孔藥卷直徑Ф32mm，連續(xù)裝藥，周邊孔選用Ф25光爆藥卷，不連續(xù)間斷裝藥。Ⅳ類(lèi)圍巖段鉆孔深度2.5m，循環(huán)進(jìn)尺2.2m。Ⅴ類(lèi)圍巖段采取短進(jìn)尺、弱爆破，控制循環(huán)進(jìn)尺為1.6m。

4.2 光面爆破施工工藝

主要施工工藝作業(yè)方法：

（1）測(cè)量放線：控制測(cè)量采用全站儀做導(dǎo)線控制網(wǎng)。施工測(cè)量采用全站儀進(jìn)行。測(cè)量作業(yè)由測(cè)量工程師帶領(lǐng)專(zhuān)業(yè)測(cè)量人員依據(jù)施工圖紙及相關(guān)規(guī)范認(rèn)真進(jìn)行，每次鉆孔前均用紅油漆在掌子面上標(biāo)示各施工鉆孔位置，標(biāo)示周邊孔輪廓線。另外每班還進(jìn)行一次測(cè)量檢查，確保測(cè)量及開(kāi)挖工序質(zhì)量。

（2）鉆孔作業(yè)：選派熟練的鉆孔操作手，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙及標(biāo)書(shū)文件的規(guī)定進(jìn)行鉆孔作業(yè)。周邊孔在斷面輪廓線上開(kāi)孔，沿輪廓線的調(diào)整范圍和掏槽孔的孔位偏差不大于5cm，其它炮孔孔位的偏差不大于10cm；各鉆工分區(qū)、分部定位施鉆，每排炮由值班技術(shù)員按爆破圖的要求進(jìn)行檢查。

（3）裝藥爆破：炮工按鉆爆設(shè)計(jì)參數(shù)認(rèn)真進(jìn)行作業(yè)，炸藥選用RJ2巖石高威力乳化炸藥。崩落孔、掏槽孔藥卷直徑Ф32mm，連續(xù)裝藥，周邊孔選用Ф25藥卷，間隔裝藥。裝藥完成后，由技術(shù)員和專(zhuān)業(yè)炮工分區(qū)分片檢查，連接爆破網(wǎng)絡(luò)，撤退工作設(shè)備、材料至安全區(qū)域后進(jìn)行引爆。

（4）通風(fēng)散煙：爆破后啟動(dòng)軸流通風(fēng)機(jī)壓入通風(fēng)，爆破渣堆進(jìn)行灑水除塵。

（5）除渣：為了盡量減少氧耗，改善洞內(nèi)空氣條件、改善洞內(nèi)通風(fēng)散煙，出渣方案采用履帶式挖斗裝載機(jī)裝電瓶梭機(jī)機(jī)車(chē)運(yùn)輸，石渣運(yùn)至洞口外再用裝載機(jī)裝自卸汽車(chē)運(yùn)到渣場(chǎng)。

（6）安全處理、清底：爆破后由安全員處理掌子面及頂拱安全，出渣后再次進(jìn)行安全檢查及支護(hù)，用反鏟、人工清底，然后進(jìn)行支護(hù)施工，為下一循環(huán)鉆孔作業(yè)做好準(zhǔn)備。

4.3 爆破試驗(yàn)

為確保地下洞室開(kāi)挖的安全穩(wěn)定和開(kāi)挖質(zhì)量，降低爆破振動(dòng)及飛石的影響，根據(jù)開(kāi)挖巖石情況確定合理裝藥參數(shù)，在開(kāi)挖施工初期進(jìn)行爆破試驗(yàn)。

嚴(yán)格按照開(kāi)挖爆破試驗(yàn)大綱操作進(jìn)行爆破試驗(yàn)，盡可能降低爆破振動(dòng)影響，確保臨近爆破開(kāi)挖面的巖石基礎(chǔ)不受影響。

現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)按GB 6722—86《爆破安全規(guī)程》、DL/T 5099—1999《水工建筑物地下開(kāi)挖工程施工技術(shù)規(guī)范 》和DL/T 5135—2001《水電水利工程爆破施工技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行。

爆破方案中的鉆孔布置，單位耗藥量的選擇和起爆方法及順序等，要按鉆爆設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，盡量減小爆破振動(dòng)的作用。方案要點(diǎn)為：

① 采用梅花型布孔；

② 采用毫秒微差起爆法，一次爆破中單響藥量控制在50kg以?xún)?nèi)；

③ 周邊光面爆破孔的孔距，試驗(yàn)設(shè)計(jì)0.4m～0.6m，并且減少裝藥量，其目的是保護(hù)周邊圍巖免受破壞，控制半孔數(shù)量，與下一排爆破孔良好銜接創(chuàng)造條件。

現(xiàn)場(chǎng)爆破振速測(cè)量：對(duì)所采用的爆破方案進(jìn)行爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度測(cè)量，爆區(qū)振動(dòng)速度衰減規(guī)律的關(guān)系式：

V=K（Q3/1/R）

V—振動(dòng)速度㎝/s；

Q—單響藥量Kg；

R—測(cè)點(diǎn)至爆區(qū)中心的距離；

K、α—爆區(qū)與地質(zhì)、地形、爆破、方案等有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。

尋找質(zhì)點(diǎn)的衰減規(guī)律就是要通過(guò)試驗(yàn)求出爆區(qū)的K、α值，以計(jì)算出爆破振動(dòng)速度。試驗(yàn)次數(shù)暫定為2～3次，對(duì)孔網(wǎng)參數(shù)及起爆方案僅為驗(yàn)證性的試驗(yàn)，找出爆破振動(dòng)距離對(duì)已建鄰近建筑物及錨噴區(qū)影響最小的爆破方案，以滿足招標(biāo)文件要求。在洞室開(kāi)挖過(guò)程中遇到斷層、破碎軟弱夾層等缺陷，按設(shè)計(jì)、監(jiān)理工程師的指示進(jìn)行處理。

5 結(jié)束語(yǔ)

灌溉輸水洞第三標(biāo)段經(jīng)過(guò)科學(xué)而嚴(yán)格的質(zhì)量管理，嚴(yán)格按照開(kāi)挖爆破試驗(yàn)大綱操作進(jìn)行爆破試驗(yàn)，盡可能降低爆破振動(dòng)影響，確保臨近爆破開(kāi)挖面的巖石基礎(chǔ)不受影響。