摘要：本文通過對(duì)大別山隧道硬巖爆破的成功做法，介紹了硬巖隧道鉆爆法施工技術(shù)參數(shù)，以便為其它硬巖隧道提高施工進(jìn)度和降低工程成本提供參考。
關(guān)鍵詞：隧道光面爆破掏槽眼周邊眼底板眼
一、工程概況
大別山隧道地處大別山腹地湖北省麻城市境內(nèi)，穿越大別山山脈孟匠巖主峰，進(jìn)口位于木子店鎮(zhèn)洗馬河村丁家溝，出口位于三河口鎮(zhèn)碧綠河程硼畈村。進(jìn)口里程DK212+426，出口里程DK225+682，隧道全長(zhǎng)13256m，是合武線上最長(zhǎng)、控制工期的隧道。
根據(jù)設(shè)計(jì)及實(shí)際開挖揭露的巖石情況，大別山隧道的主要巖石由花崗巖和片麻巖組成，顏色為淺灰或灰白色。按巖石的堅(jiān)固性分級(jí)，大別山隧道全長(zhǎng)90%為Ⅱ級(jí)圍巖，爆破性程度為極難爆。通過試驗(yàn)花崗巖的主要物理力學(xué)指標(biāo)值見《表1大別山隧道巖石力學(xué)指標(biāo)》。
大別山隧道Ⅱ級(jí)圍巖開挖斷面面積為117.6m2，為特大斷面隧道，采用多功能作業(yè)臺(tái)架，人工手持風(fēng)鉆鉆眼，全斷面光面爆破施工。
二、全斷面光面爆破
大別山隧道Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖均采用全斷面光面爆破，全斷面共布置了31把風(fēng)鉆，181個(gè)炮眼，平均每平方米1.51個(gè)炮眼，炮眼利用率為91%，炮眼殘余率為98%。每循環(huán)開挖進(jìn)尺為3.0米左右，爆破方量約353方，裝藥量為312kg，平均單耗藥量0.88kg/m3。作業(yè)臺(tái)架風(fēng)鉆置見《圖1鉆孔臺(tái)架風(fēng)鉆布置圖》，炮眼布置見《圖2光面爆破炮眼布置圖》。
周邊眼采用竹片、傳爆線、小直徑藥卷及導(dǎo)爆管雷管間隔裝藥，反向起爆，其余掏槽眼及輔助眼、底板眼均采用連續(xù)裝藥，反向起爆，孔口采用浸泡后的炸藥包裝箱堵塞，堵塞長(zhǎng)度約20cm～30cm。
2.1掏槽眼大別山隧道采用大斷面錐形掏槽技術(shù)，它是楔形掏槽的改進(jìn)。從左、右、上三個(gè)方向掏槽，掏槽面積50m2，掏槽眼總數(shù)43個(gè)，掏槽體積150m3左右，掏槽眼傾角及掏槽眼深度見全斷面光面爆破炮眼布置圖。同時(shí)，為了減小大塊率，在掏槽區(qū)中部布置了8個(gè)輔助孔，這8個(gè)孔與巖面垂直，深度3.3米。采用該種掏槽方法優(yōu)點(diǎn)是掏槽面積大、夾制力小、成功率高；掏槽眼分布稀疏可減少炮孔數(shù)量。裝藥長(zhǎng)度一般為鉆孔長(zhǎng)度的70%，采用φ32mm的乳化炸藥，裝藥集中度0.7kg/m。
2.2周邊眼周邊眼沿隧道輪廓布置，基本上取等距離布眼，在斷面拐角處必須布眼，且應(yīng)考慮一定的外插角，外插角斜率控制0.03～0.05，使前后兩排炮眼的銜接臺(tái)階為最小，一般控制在8-10cm。
2.3輔助眼輔助眼布置于周邊眼和掏槽眼之間，沿隧道環(huán)向布置。第一排輔助眼也即內(nèi)圈眼距周邊眼50cm，拱墻環(huán)向間距按90cm布眼，底部間距為120cm。第二排輔助眼距第一排輔助眼60cm，拱部環(huán)向130cm面布眼，兩邊墻環(huán)向70cm布眼，底部布眼間距為120cm。全斷面共布置67個(gè)輔助眼，炮眼直徑均為φ42mm，鉆孔深度為3.3米，第一排輔助眼垂直巖面鉆眼，第二排稍傾向隧道中線方向。輔助眼均采用直徑φ32mm的乳化炸藥連續(xù)裝藥，裝藥系數(shù)為0.55。
2.4底板眼在隧道施工中，底板的超欠挖控制最為困難，由于底板眼幾乎接近于地面，鉆孔的操作相對(duì)困難，稍微控制不好，就會(huì)出超挖或欠挖。同時(shí)裝藥量不足或過大也會(huì)影響底部的超欠挖。從開工之初，我們就對(duì)隧底的施工非常重視，鉆孔時(shí)在地面上放置梯子或支撐桿（鋼軌或工字鋼），使鉆孔能夠按設(shè)計(jì)縱坡方向鉆孔。隧底的和周邊眼采用同段雷管，同時(shí)起爆，有共同作用效果。底板眼間距110cm，在邊墻角部加密炮眼，底板眼加強(qiáng)裝藥，裝藥系數(shù)為0.72。
2.5起爆順序
掏槽眼→輔助眼→周邊眼和底板眼→側(cè)壁眼（光面爆破）
2.6起爆方法采用導(dǎo)爆管雷管起爆法，起爆系統(tǒng)如下：
明火點(diǎn)火→導(dǎo)火索→火雷管→導(dǎo)爆管雷管→藥卷或藥包
采用復(fù)式聯(lián)接網(wǎng)路，即局部簇聯(lián)、全斷面并聯(lián)。每組組合雷管采用雙雷管，萬一組合雷管有一個(gè)拒爆，另一個(gè)還起作用，保證了傳爆的可靠性。聯(lián)接網(wǎng)路示意圖見《圖4起爆網(wǎng)絡(luò)圖》所示。
三、施工控制
3.1隧道爆破炸藥的選擇①藥卷直徑應(yīng)根據(jù)鉆孔大小合理選擇，以消除其管道效應(yīng)。②隧道有水的情況下，應(yīng)選用防水型的炸藥，以防遇水失效而拒爆。③隧道內(nèi)遇堅(jiān)硬巖石時(shí)，應(yīng)選用猛度大的炸藥，以破碎巖體和取得較高的炮眼利用率。④隧道周邊光面爆破，應(yīng)采用小直徑、低爆速、低猛度的炸藥。以取得優(yōu)質(zhì)的光爆效果。
3.2炮眼深度選擇炮眼深度是指炮眼底至開挖面的垂直距離，炮眼深度的確定應(yīng)考慮圍巖級(jí)別、鉆眼機(jī)械及工具、循環(huán)進(jìn)尺要求、炮眼利用率、作業(yè)循環(huán)時(shí)間最省、超挖小等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，同時(shí)還應(yīng)與裝碴能力相適應(yīng)。大別山隧道2006年1～3月份采用長(zhǎng)3.0米，直徑φ22mm的鉆桿，實(shí)際鉆眼深度為2.8米，平均每循環(huán)進(jìn)尺2.47米。2006年3～11月份采用長(zhǎng)3.5米，直徑Φ22mm的鉆桿，實(shí)際鉆眼深度為3.3米，平均每循環(huán)進(jìn)尺2.92米，炮眼利用率分別為88%和88.5%，施工循環(huán)時(shí)間以及進(jìn)尺情況見表5循環(huán)時(shí)間及進(jìn)尺表》所示：
表5循環(huán)時(shí)間及進(jìn)尺表
每月進(jìn)度情況見《圖5大別山隧道開挖月進(jìn)度》：
3.3鉆孔質(zhì)量的控制目前，在隧道開挖中，進(jìn)行鉆眼前先由專門測(cè)量人員根據(jù)設(shè)計(jì)，在掌子面上布孔，必須標(biāo)出掏槽眼的周邊輪廓，嚴(yán)格按炮眼的設(shè)計(jì)位置、深度、角度和孔徑，分工定點(diǎn)、定位進(jìn)行。影響鉆孔質(zhì)量的因素主要有三方面：一是測(cè)量誤差，二是鉆眼開口偏差，三是鉆孔外插角大小。針對(duì)這三方面，我們進(jìn)行了以下控制：
3.3.1測(cè)量方面過去針對(duì)隧道開挖面放線，都是采用人工拉鋼尺或皮尺的方法。但是，由于爆破后的開挖面往往不平順，采用過去的那種放線方法，所布設(shè)的輪廓線很不準(zhǔn)確。為了解決這個(gè)問題，大別山隧道采用LeciaTCR402全站儀，該全站儀能夠免棱鏡測(cè)量，利用全站儀發(fā)出的激光直接射于巖面上進(jìn)行測(cè)量放線，保證了測(cè)量的精度。
3.3.2鉆眼開口誤差和鉆孔外插角大小鉆孔技術(shù)對(duì)隧道超欠挖的影響主要是周邊炮孔的外插角θ、開口位置e和鉆孔的深度L，它們與銜接臺(tái)階高度(h)有如下的關(guān)系：h=e+Ltan（θ/2）(1)
式中：銜接臺(tái)階高度值隨外插角θ和鉆孔深度L的增加而增大。
根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)來看，控制e值較容易，而控制外插角θ則較為困難。因此保證前后兩循環(huán)間銜接臺(tái)階，我們盡量控制e值在4～5cm左右。對(duì)外插角θ的控制，主要是提高司鉆人員的技術(shù)水平和定崗定位，一般情況下我們將θ控制在2°左右，因此銜接臺(tái)階高度h大多在10cm以內(nèi)。
3.4裝藥與堵塞在將炸藥裝入炮眼前，應(yīng)將炮眼內(nèi)的殘?jiān)�、積水排除干凈，并仔細(xì)檢查炮眼的位置、深度、角度是否滿足設(shè)計(jì)要求，裝藥時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的炸藥量進(jìn)行裝填。
炮眼堵塞與不堵塞對(duì)爆破效果的影響很大，在隧道爆破中，堵塞長(zhǎng)度一般為最小抵抗線的0.2～0.5倍，最小不少于20cm，堵塞可采用分層人工搗實(shí)法進(jìn)行。
3.5起爆起爆網(wǎng)絡(luò)必須保證每個(gè)藥卷按設(shè)計(jì)的起爆順序和起爆時(shí)間起爆。采用導(dǎo)爆管雷管法起爆時(shí)，聯(lián)結(jié)方法必須正確，族聯(lián)每束不超過15根導(dǎo)爆管，為了“準(zhǔn)爆”應(yīng)盡量采用雙雷管起爆，所有聯(lián)結(jié)雷管都必須使用即發(fā)雷管或用火雷管加裝導(dǎo)爆管，聯(lián)結(jié)必須牢靠。
四、總結(jié)
①由于大斷面硬巖隧道爆破影響因素很多，如巖石的力學(xué)指標(biāo)、炸藥的性能指標(biāo)、地質(zhì)構(gòu)造等，為取得好的爆破效果，必須通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)調(diào)整，以取得好的爆破效果。②隧道爆破效果的好壞，最關(guān)鍵還是在于管理，如測(cè)量的控制、鉆孔的方向及角度、裝藥質(zhì)量、堵塞質(zhì)量等都直接影響的爆破效果，因此在隧道施工中加強(qiáng)管理，確保硬巖爆破效果。③爆破效果的檢測(cè)：隧道開挖質(zhì)量的好壞是成本控制的最佳途徑，超欠挖及變形量測(cè)的檢測(cè)是確定預(yù)留變形量的依據(jù)，合適的預(yù)留變形量可以減少超挖回填混凝土數(shù)量，炮眼殘余率及循環(huán)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)分析是確定循環(huán)進(jìn)尺，加快施工進(jìn)度，提高設(shè)備利用率的有效方法。④爆破施工中的安全管理，應(yīng)常抓不懈，特別是火工品的管理，從運(yùn)輸、入庫(kù)、領(lǐng)用、加工等各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)加控制，責(zé)任落實(shí)到人。
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