太洪長江大橋軟巖區懸索橋隧道錨控制爆破施工研究

王 將，張乙彬，劉 豪

(貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550001)

1 前 言

隧道錨作為懸索橋主要的承力結構物，其與周邊巖體承擔主纜傳遞而來的橋梁纜索拉力，是一種對環境擾動小、性價比高的錨碇結構形式。在技術上，隧道錨較重力錨技術工藝復雜、施工難度更大。

砂泥巖是自然界中巖體結構分布最為廣泛的一種形式，砂泥巖的風化程度直接導致了巖體在受力、變形等方面具有明顯的各向異性，爆破后難以形成光滑的開挖輪廓線，且在爆破設計不當的情況會加劇周邊圍巖節理裂隙的發展。同時，砂泥巖在破壞過程中其破壞節理、破壞方式也明顯不同于其他類型的巖體。因此，研究軟巖區錨碇隧洞控制爆破技術，可有效降低錨碇硐室圍巖損傷范圍，達到控制圍巖松動圈的目的。另一方面，隧道硐室爆破施工中，開挖爆破工程造價可達到整個隧道工程造價的30%以上，控制爆破對減少隧洞超欠挖，節約成本和加快施工進度具有重要的意義。

2 工程概況

軟巖區懸索橋隧道錨控制爆破施工研究依托工程為太洪長江大橋南岸錨碇隧洞，錨碇隧洞錨塞體嵌入中風化圍巖以內。隧洞縱向開挖掘進深度約96.8 m。其中，前錨室長度35 m，錨碇隧洞錨塞體長度58 m，候錨室長度3.8 m，傾角40°。洞底最大單洞截面尺寸為18 m×19 m，拱頂半徑9 m，左右洞最小凈距47.271 m。

南岸隧道錨碇位于中風化砂巖、泥巖地層，中厚層狀構造，巖芯較完整，呈柱狀，局部巖芯較破碎，呈碎塊狀，裂隙較發育。巖體完整程度為破碎～較破碎，圍巖級別為Ⅴ類，土石等級為Ⅴ級，土石類別為次堅巖石。

3 鉆爆優化設計

3.1 裝藥量參數設計

(1)掏槽孔參數

根據類似工程地質，楔形掏槽孔的相關參數如表1所示。

表1 楔形掏槽主要參數表

(2)輔助孔參數

輔助孔是起擴槽和崩落巖體作用，一般采用垂直于掘進面的鉆孔，根據經驗，一般間距和線裝藥量低于掏槽，本項目根據圍巖情況，硬巖取大值，軟巖取小值，如表2所示。

表2 輔助孔參數

(3)周邊孔參數優化

周邊孔主要是起光爆效果，周邊孔線裝藥密度小，一般為不耦合、間隔裝藥，藥卷間用導爆索連接傳爆，根據經驗，周邊孔鉆孔方向稍向巖壁外傾斜5～10°，周邊孔對鉆鑿角度的要求較高，需要各個孔之間的鉆孔角度保持在一個平面上才具有較好的較果，如表3所示。

表3 周邊孔參數表

3.2 錨碇隧洞光面爆破(周邊孔)技術參數優化

對錨碇隧洞周邊眼形式、爆眼的大小與間距、藥卷與雷管類型、半管裝藥耦合技術參數的優化設計，獲得錨碇隧洞光面爆破技術參數。再通過試爆段對爆破技術參數進行對比、分析、修正，最后以達到減小隧道硐室圍巖松動圈的目的。

(1)錨碇隧洞爆破周邊眼形式，大小與間距

周邊眼爆破控制是光面爆破的關鍵步驟，是決定隧道開挖圍巖損傷范圍、超欠挖等重要工序。本項目采用間隔裝藥形式對周邊眼形式、大小與間距進行優化，利用空眼的導向作用達到控制光面效果。

(2)半管裝藥技術

通過選擇適當的藥卷，通過半管裝藥耦合技術對周邊眼爆破進行優化設計，達到控制隧道開挖圍巖損傷范圍、控制錨碇隧洞圍巖的松動圈。

(3)爆破器材優化

選擇適當的爆破器材，可以改善爆破效果，本項目采用2號巖石及乳化炸藥(直徑32 mm的炸藥長200 mm，重200 g)，電雷管，毫秒導爆管雷管、導爆索。鉆孔設備選用風動鑿巖機，鉆孔直徑42 mm。

4 施工控制要點

(1)爆破采用近距離低烈度措施來達到減震、光面效果，少對圍巖的擾動。

(2)注意爆破施工時炮孔角度的控制，定向、定量進行爆破，保護隧道錨圍巖的完整性。

(3)為減小地震波和沖擊波，采用周邊光面控制爆破，毫秒雷管，跳段使用。

(4)爆破振動在中部掏槽爆破時最大，對周邊建筑物的影響也最大，必須對掏槽的爆破方案進行特殊設計。

(5)根據巖層節理裂隙、巖性軟硬情況，修正孔距、用藥量，特別是修正周邊孔參數。

(6)空氣沖擊波的控制措施：禁止裸露爆破，采用減弱松動爆破，使其缺少產生空氣沖擊波的多余能量；加強填塞，嚴禁不充填；采用分斷微差爆破技術，減少單位時間內的能量適施；設置阻擋墻，改變和減弱沖擊波的傳波影響。據經驗，阻波墻能減弱防護方向的沖擊波鋒面壓力70%～85%左右。

5 錨碇隧洞爆破效果

表4 觀測點爆破振速

通過對太洪長江大橋懸索橋錨碇隧道的圍巖聲波監測數據，對測點圍巖振動速度均小于2.5 cm/s。

6 結 論

(1)本項目爆破控制適用于砂泥巖地層錨碇隧洞施工，可以彌補砂泥巖地層錨碇隧洞施工爆破技術參數方面的空白，并指導現場施工，減少或防治爆破引起錨碇隧洞圍巖松動圈損傷過大。

(2)本項目實施的微振動控制爆破效果良好，形成圓順隧道輪廓線，達到充分發揮圍巖自穩能力的目的，減少超欠挖工程量，減少了工程建設期內的施工成本。

(3)本項目的實施解決了限制隧道錨大規模發展的瓶頸，通過軟巖區隧道錨施工控制爆破使其在圍巖較差的環境中可以得到廣泛的應用。