中梁山隧道光面爆破控制技術楊平摘要：本文通過對隧道光面爆破控制的鉆爆設計、施工工藝、超欠挖原因的分析及施工效果的介紹，著重說明中梁山隧道的光面爆破控制技術。關鍵詞：中梁山爆破控制工藝工程概況華福中梁山隧道為重慶市華巖至巴福一級公路改建工程的控制工程，位于九龍坡和大渡口兩區(qū)境內(nèi)。隧道左線全長3561.593m，右線全長3555.00m，為分離式雙向四車道公路隧道，左、右線軸線間距35.00m。隧道穿越的中梁山山脈沿四川盆地東部呈北東向展布，南北長80.00Km，東西長3.0~5.0Km，為條帶狀低山。山丘相對高差100.00m左右，為典型的川東平行嶺谷地貌，發(fā)育有“一山兩嶺三槽”特征，屬構造-剝蝕地貌。隧址區(qū)位于中梁山南段、山體狹長、且相對低緩，巖體以長石石英砂巖、灰?guī)r、白云巖、鈣質(zhì)泥L±JXX、［巖等為主。隧道部分洞身穿越溶洞、煤層采空區(qū)和瓦斯地段。主要施工方法為：||、|||類圍巖采用半斷面施工；iv、V圍巖采用全斷面施工，全隧采用光面爆破技術，模板臺車襯砌。對光面爆破的認識隧道爆破往往不能得到表面平整的坑道輪廓線，常常出現(xiàn)事以愿違的超挖和欠挖，這造成了很大的工程浪費，也直接影響施工的速度。如何使用新機具、新材料、優(yōu)化爆破設計，努力提高爆破質(zhì)量是鉆爆法施工永遠要探索的課題，光面爆破技術就是其中之一。光面爆破顧名思義就是爆破成型好，超欠挖少。它是通過調(diào)整周邊眼的各爆破參數(shù)，使爆破面沿周邊眼劈裂開來，從而避免周邊眼以外的圍巖受到破壞，并使坑道周邊達到光面的效果。主要技術參數(shù)及措施如下：2.1適當加密周邊眼間距，調(diào)整間距抵抗比E/W值減少周邊眼間距要視巖石的抗爆性、炸藥性能、炮眼直徑和裝藥量而定，一般可取E=(8-18)D=40cm~70cm。選擇時，對于硬巖和破碎巖石宜取較小E值；對于軟質(zhì)或完整性好的巖石宜取較大的E值。為了保證孔間貫通裂縫優(yōu)先形成，必須使周邊眼的最小抵抗線大于炮眼間距，通常取E/W=0.8為宜，即W=50~90cm。選擇合理的炸藥品種、炸藥量和裝藥結(jié)構用于光面爆破的炸藥應選用爆速較低、猛度較低、爆力較大、傳爆性能良好的炸藥；底板眼則宜選用高爆力炸藥，即可以克服上覆石碴的壓制，又可以起到翻碴作用。周邊眼裝藥量應既具有破巖所需的應力能，又不致造成對圍巖的嚴重破壞，施工中要根據(jù)孔距E、光爆層厚度W、石質(zhì)及炸藥種類等因素綜合考慮和調(diào)整。一般地裝藥密度控制在0.04kg/m~0.4kg/m。周邊眼的裝藥結(jié)構，一般采用小直徑藥卷連續(xù)或間隔裝藥。炮眼、藥卷直徑不偶合系數(shù)入可控制在1.25~2.0之間。但藥卷直徑不小于炸藥的臨界直徑，以保證穩(wěn)定傳爆。必要時用導爆索傳爆，孔內(nèi)串聯(lián)。保證周邊眼同時起爆用導爆索或即發(fā)雷管同時起爆所有周邊眼的藥包，盡量使用高精度遲發(fā)雷管或?qū)П髯鳛榭變?nèi)傳爆。嚴格掌握炮眼方向鉆眼方向的準確與否，直接影響光面爆破的效果。鉆眼前要認真定準炮位，確定炮眼的方向，控制鉆眼的角度，確保周邊眼落在同一鉛垂平面上。鉆爆設計中梁山隧道巖體以長石石英砂巖、灰?guī)r、白云巖、鈣質(zhì)泥巖等為主，按圍巖類別區(qū)分有l(wèi)l、lll、IV、V類，其中以IV、V類圍巖居多，下面著重介紹中梁山隧道IV、V類圍巖鉆爆設計過程。巖石的抗爆性及分級本隧道IV、V類圍巖主要是灰?guī)r，節(jié)理較發(fā)育，整體性稍好，但裂隙水發(fā)育。巖石單軸抗壓強度在30~45Mpa之間，軟化系數(shù)0.82，根據(jù)工程類比可判定其抗爆破性指數(shù)N為III級，屬中等爆破程度。炸藥品種選擇考慮巖石的抗爆性、裂隙水、重慶市場炸藥性能和價格，決定采用藥卷直徑為0=^35mm的2#巖石炸藥（有水孔采用乳化炸藥），炸藥單耗量k值確定在0.9~1.2之間。周邊眼采用小藥卷直徑為0=^25mm的2#巖石炸藥。藥卷直徑大于炸藥的臨界直徑15mm。3.3循環(huán)進尺I和炸藥用量Q根據(jù)進度計劃安排，并結(jié)合使用的鑿巖設備，綜合考慮后確定循環(huán)進尺l=3.5m;每循環(huán)的總裝藥量為Q=klS=1.04x3.5x75=274.2kg3.4開挖面的支承作用距離T根據(jù)量測數(shù)據(jù)反映,開挖面的支承作用,可以持續(xù)達到3倍洞徑,也就是說開挖面距離初期支護的距離可達到T=3x12=36m。3.5炮眼直徑D根據(jù)使用的丫T-28型風動鑿巖機的性能及工作效率，采用?38mm鉆頭成眼屮40mm，不偶合系數(shù)A=D/0=1.14，以免發(fā)生管道效應，導致藥卷拒爆；對于周邊眼可采用較大的入值(1.2~1.3)，以減少對圍巖的破壞。3.6炮眼數(shù)目N及比鉆眼數(shù)n根據(jù)各炮眼平均分配炸藥量的原則計算炮眼數(shù)目：N=Q/q=kS/aB=152個。(裝藥系數(shù)a=0.53,藥卷單位長度質(zhì)量B=0.96kg/m。)單位開挖斷面的平均鉆眼數(shù)目：n=N/S=2.03。3.7炮眼布置首先確定施工開挖輪廓線，然后進行炮眼布置。全斷面一次爆破開挖分區(qū)為：掏槽眼、輔助眼和周邊眼。炮眼深度根據(jù)每掘進循環(huán)所要求的進尺量和炮眼實際利用率確定：L=l/n=3.7m,其中n=94.6%。開挖輪廓線及預留變形量按設計要求，巖石預留變形量為3cm;因考慮隧道凈空需要和施工誤差的存在，開挖輪廓線放大5cmo掏槽眼的布置本隧道采用雙楔形掏槽，掏槽眼位于斷面的中部，掏槽區(qū)尺寸為4.32m2。掏槽炮先行爆破掏出一個小型槽口，以形成新的臨空面。由于受圍巖的夾制作用，采用較大的炸藥單耗k=7.8kg/m3和較大的裝藥系數(shù)a=0.6~0.8。為保證掏槽炮有效將石碴拋出槽口，掏槽眼比設計掘進進尺加深20cm，并采用孔底反向連續(xù)裝藥和雙雷管起爆。輔助眼的布置輔助眼由內(nèi)向外，逐層布置，逐層起爆，逐步接近開挖輪廓形狀。輔助眼間距E=60~90cm，采用孔底連續(xù)裝藥。周邊眼的布置周邊眼間距E=60cm，采用串聯(lián)間隔裝藥。周邊眼方向以3%~5%的斜率外插，眼底落在設計輪廓線以外10cm~15cm,前后兩排炮眼的限界臺階高度控制在10cm之內(nèi)。裝藥結(jié)構和堵塞掏槽眼和輔助眼采用連續(xù)裝藥結(jié)構，周邊眼采用間隔裝藥結(jié)構，起爆藥包按反向裝藥包設置。堵塞材料用粘土和砂按3：1混合，在加2~3%的食鹽，堵塞長度約為1/3的炮眼長度。但通過實踐，炮眼深度大于2.5m同時采用反向裝藥，可對炮眼不堵塞。起爆方法和起爆順序起爆方法采用非電導爆管法起爆，導爆管由8號火雷管發(fā)爆。起爆順序為：掏槽眼---輔助眼---底眼---周邊眼，采用遲發(fā)毫秒非電雷管控制延期時間，跳段使用。實例爆破圖表爆破設計圖表詳見＜＜中梁山隧道爆破設計圖實例＞＞。施工工藝放樣布眼鉆眼前，測量人員要用紅鉛油準確繪出開挖面的中線和輪廓線，標出炮眼位置，其誤差不得超過5cm。在直線段，可用3臺激光準直儀控制開挖方向和開挖輪廓線。定位開眼采用鉆孔臺車鉆眼時，臺車與隧道軸線要保持平行。臺車就位后按炮眼布置圖正確鉆孔。對于掏槽眼和周邊眼的鉆眼精度要求比其他眼要高，開眼誤差要控制在3cm和5cm以內(nèi)。鉆眼鉆工要熟悉炮眼布置圖，要能熟練地操縱鑿巖機械，特別是鉆周邊眼，一定要有豐富經(jīng)驗的老鉆工司鉆，臺車下面有專人指揮，以確保周邊眼有準確的外插角（眼深3m時，外插角小于3°;眼深5m時，外插角小于2°），盡可能使兩茬炮交界處臺階小于15cm。同時，應根據(jù)眼口位置及掌子面巖石的凹凸程度調(diào)整炮眼深度，以保證炮眼底在同一平面上。清孔裝藥前，必須用由鋼筋彎制的炮鉤和小于炮眼直徑的高壓風管輸入高壓風將炮眼石屑刮出和吹凈。裝藥裝藥需分片分組按炮眼設計圖確定的裝藥量自上而下進行，雷管要“對號入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞長度不小于20cm。聯(lián)結(jié)起爆網(wǎng)路起爆網(wǎng)路為復式網(wǎng)路，以保證起爆的可靠性和準確性。聯(lián)結(jié)時要注意：導爆管不能打結(jié)和拉細；各炮眼雷管連接次數(shù)應相同；引爆雷管應用黑膠布包扎在離一簇導爆管自由端10cm以上處。網(wǎng)路聯(lián)好后，要有專人負責檢查。瞎炮的處理發(fā)現(xiàn)瞎炮，應首先查明原因。如果是孔外的導爆管損壞引起的瞎炮，則切去損壞部分重新連接導爆管即可；但此時的接頭應盡量靠近炮眼。如因孔內(nèi)導爆管損壞或其本身存在問題造成瞎炮，則應參照《隧道爆破安全規(guī)程》有關條款處理。質(zhì)量檢驗標準超欠挖。爆破后的圍巖面應圓順平整無欠挖，超挖量（平均線性超挖）應控制在10cm（眼深3m）。開挖輪廓圓順，開挖面平整。炮眼痕跡保存率。圍巖為整體性好的堅硬巖石時保存率應大于80%，中硬巖石應大于60%，軟巖應大于50%。4.8.4兩次爆破的銜接臺階尺寸不大于15cm。超欠挖原因隧道方向垂直于巖層走向，則破裂是整體的，超挖一般較少；但當平行巖層走向時，則超挖較多；若遇軟弱或完整性差的圍巖，更易產(chǎn)生超挖。周邊眼外插角過大，則產(chǎn)生超挖偏差。周邊眼布置及周邊眼排距設計不當，超欠挖嚴重。少打眼，擅自減少鉆孔深度，裝藥量過大，鉆孔方向偏差等都會產(chǎn)生不必要的超欠挖。施工效果

中梁山隧道采用光面爆破技術，平均月開挖進尺162m，最高開挖進尺310m，有效縮短工期三個月，并且光爆效果良好，炮眼痕跡保存率達90%以上，得到業(yè)主和兄弟單位的好評。包眼名稱炮眼深度（m炮眼數(shù)量單孔裝藥量（kg由,爆段別段裝藥量（kg）掏槽眼1-3包眼名稱炮眼深度（m炮眼數(shù)量單孔裝藥量（kg由,爆段別段裝藥量（kg）掏槽眼1-33 71/I24MS—(1—7)336輔助眼51195MS—919573.5355195MS—119759358195MS—12156113513195MS—132535133516195MS—14312153519195MS—153705173523195MS—164485周邊眼193537105MS—173885底板眼21—3.5 —16 2.25 MS—18360鉆爆參數(shù)及主要技術指標炮眼布置立面圖mmm240cm?20mm卷藥炮泥導爆索雙鍥型掏槽炮孔布置周邊眼裝藥結(jié)構巖石級別V類炸藥總耗量274.2kg開挖斷面積75m炮眼利用系數(shù)0.946鑿巖機臺數(shù)18臺每循環(huán)進尺3.5m炮眼深度35m掏槽37m炮眼總長度534.8m炮眼數(shù)曰152每平方開挖面炮眼個數(shù)203個/m炸藥種類硝銨炸藥每臺鑿巖機鉆鑿炮眼個數(shù)7?10個/臺藥卷規(guī)格CD35Y165(150g)mi掘進每米的炸藥消耗量7834kg/m雷管種類毫秒非由雷管掘進每米的雷管消耗量5067個/m單位炸藥消耗量1* 104kg/m掘進每米的炮眼消耗量17827m/m爆破條件和預期效果說明：1?圖中尺寸均以cm計。2、 本設計用于W、V類圍巖地段。