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摘要:本文针对浙江省诸永高速公路跳远隧道的地理特点,对采用光面爆破技术施工进行了详细的阐述。
关键词:隧道;光面爆破;施工
1工程概况
永高速公路温州段从K159+250括苍山隧道至K224+953北岙村西侧的永嘉枢纽互通,与温州绕城北高速公路相接;路线全长64.264km,路线总体走向北南向,其中温州段第六合同工程范围K182+300～K186+900,全长4.6km。
跳远隧道左洞K182+498～K182+601.909位于缓和曲线内;K183+450.035～K184+362.954位于R=3000的圆曲线内,无超高;K185+197.719～K185+740位于R=3050的圆曲线内,无超高;其余路线位于直线段内。右洞K183+450.669～K184+371.651位于R=3000的圆曲线内,无超高;K185+196.150～K185+742位于R=2800的圆曲线内,无超高;其余路线位于直线段内。跳远隧道左洞纵坡采用人字坡,上坡+1.6%,下坡-0.8%,变坡点桩号K184+100,诸暨端洞口设计高PH=114.54m,永嘉端洞口设计高PH=126.83m;跳远隧道右洞纵坡采用人字坡,上坡+1.6%,下坡-0.8%,变坡点桩号K184+100,诸暨端洞口设计高PH=117.30m,永嘉端洞口设计高PH=127.02m。
2影响光面爆破效果的主要因素
2.1地质条件。对于裂隙少、整体性好的围岩,可采用全断面深孔光面爆破;对于地质构造复杂、节理发育的围岩,采用“短进尺、弱爆破、强支护”的施工方法开挖,以“多打眼、少装药”为原则,尽可能避免对隧道围岩的扰动、破坏。
2.2钻爆参数设计。岩体结构变化无常,只有选择与之适应的爆破参数才能取得最佳效果。
2.3钻眼精度。引起钻眼误差的因素有测量放线误差、开眼误差、钻眼角度误差等。
2.4起爆顺序。良好的起爆顺序可实现逐步扩大临空面,为周边眼起爆创造有利条件。
2.5网路的可靠性。网路某一分支失效,会影响起爆顺序和爆破效果。
2.6炸药的品种选择及装药的不耦合系数。硝铵炸药适用于一般岩石隧道,乳化炸药适用于一般有水岩石隧道;周边眼不耦合系数宜控制在1.25～2.0之间。
2.7选择合理的装药结构,可使爆能在炮眼长度内均匀作用,炮眼堵塞长度≮20cm。
3光面爆破的关键技术
3.1根据围岩特点,选定合理的周边眼常用参数:①周边眼间距E为直接控制开挖轮廓面平整度的主要因素,一般E=(12～15)×d,其中炮眼直径d=42mm。对于节理发育、层理明显的地段,周边眼间距可适当减小,也可在两炮眼之间增加一个不装药的导向空眼;②最小抵抗线W(光面层厚度)。W值直接影响光面爆破效果和爆碴块度,取W=(13～22)×d,且周边眼密集系数K=EPW=0.6～0.8;③装药集中度q。根据不同的围岩情况选定,围岩较好地段取大值,软弱破碎围岩地段取小值。
3.2采取合理装药结构,尽可能使炸药沿孔深均匀分布。周边眼爆破均采用空气间隔不耦合装药结构,导爆索串线孔底适当加强,其中软弱围岩地段采用双导爆索和隔眼空气间隔不耦合装药结构。
3.3科学选择炮眼布置方式,选用合适的掏槽形式,合理安排起爆顺序。
一般周边眼、内圈眼按环形布孔,掏槽眼按线性布孔。硬岩深孔爆破掏槽眼采用宽孔距、小抵抗线布孔方式。采用斜眼掏槽,并将传统的掏槽部位上移,底部增加底眼,以提高爆破效果。采用掏槽眼→辅助眼→内圈眼→周边眼→底板眼爆破顺序,以便为辅助眼、内圈眼、周边眼、底板眼逐次开辟临空面。實现顺序起爆的手段是采用非电毫秒雷管分段起爆,为保证起爆顺序的精确性,毫秒雷管跳段使用。
4光面爆破施工工艺
4.1放样布眼钻眼前,用红油漆准确绘出开挖断面的中线(开挖方向线)和轮廓线,标出炮眼位置,误差≯3cm。
4.2定位开眼、钻眼
4.2.1采用YT28型手持凿岩机钻孔。人员就位后要严格按炮眼布置图正确钻孔,对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高,开眼误差要控制在3～5cm以内。
4.2.2按照不同眼位及钻工的施钻习惯,将钻工定点定位。钻工要熟悉炮眼布置图,对周边眼一定要由有较丰富经验的老钻工司钻,左侧周边眼应由习惯用左手司钻的钻工司钻。要有专人指挥,确保周边眼有准确的外插角,使两茬炮交界处衔接台阶≯15cm。当开挖面凹凸较大时,应按实际情况调整炮眼深度,保证周边眼、辅助眼眼底在同一垂直面上。
4.3清孔、装药、联结起爆网路、起爆
4.3.1装药前,必须用高压风将炮眼内的石屑、泥岩刮出吹净。
4.3.2按炮眼设计图确定的装药量自上而下分片分组装药,雷管要“对号座”。
5光面爆破的质量控制
光面爆破与传统的爆破法相比,最显著的优点是能有效地利用不耦合装药制周边眼炸药的爆破作用,从而减少对围岩的扰动,保持围岩自身的稳定,确保施工安全及减少超挖、杜绝欠挖。控制超欠挖是光面爆破质量控制的关键,我们采取以下措施:
5.1根据地质情况,采取不同的措施控制地层节理对超欠挖的影响。据以往施工经验,对水平或缓倾岩层,一般拱部超挖较大,而边墙则易出现欠挖,且成形差。对垂直层理,拱腰和拱脚处易出现欠挖。对倾斜层理,一般超欠挖和成形都较易控制,但在沿纵向某些部位则容易产生松动掉块而增大超挖量。针对以上情况,通过调整周边布眼参数、装药参数或其它辅助方法等措施来控制超欠挖:①在水平层理地段,根据层厚情况,V级围岩地段拱部炮眼可内移5～10cm。Ⅱ、Ⅲ级围岩拱部则减少装药,边墙部位周边适当加密炮眼,减少单孔线装药量;②在垂直层段,适当减弱边墙部位装药量,拱部周边眼药量相对边墙略大;③在倾斜层理地段,应尽量使周边眼全长均匀装药,在周边局部采取一些辅助措施;④尽量避免沿层理面钻孔,重视做好喷锚网等初期支护。
5.2优化周边眼装药方法。对Ⅱ、Ⅲ级围岩地段实行空气间隔装药,导爆索串联,岩石整体性好时适当增加药量,对软弱破碎围岩地段减小装药量,周边眼隔眼装药或只装导爆索;特殊地段可预留光爆层。
5.3严格控制作业质量:①提高测量放样精度和钻孔精度,钻眼前要定出隧道掘进方向,以便于钻工掌握周边眼的外插角,也可利用激光指向仪辅助钻孔定向,并重点加强司钻工的操作水平和责任心;②由于现有风枪的结构特点,常会出现“左欠右超”的现象,测量人员在放线时可适当调整消除;③钻眼时,周边眼和掏槽眼的钻眼精度控制在3～5cm以内;④周边眼的外插角应随眼深的变化而变化,原则是使两茬炮的衔接台阶<15cm;⑤根据工作面眼口位置岩面的凹凸程度调整炮眼深度,以保证眼底在同一平面上;⑥所有炮眼均应堵塞炮泥,堵塞长度20～40cm。
5.4爆破效果:①爆破后的轮廓线圆顺平整,根据全站仪所作的断面图,平均线性超挖9.8cm,无欠挖;②炮眼利用率为98%,炮眼保存率为92%;③石碴块径一般≯40cm,最大60～70cm;④两茬炮衔接台阶尺寸平均8cm,最大14cm。
关键词:隧道;光面爆破;施工
1工程概况
永高速公路温州段从K159+250括苍山隧道至K224+953北岙村西侧的永嘉枢纽互通,与温州绕城北高速公路相接;路线全长64.264km,路线总体走向北南向,其中温州段第六合同工程范围K182+300～K186+900,全长4.6km。
跳远隧道左洞K182+498～K182+601.909位于缓和曲线内;K183+450.035～K184+362.954位于R=3000的圆曲线内,无超高;K185+197.719～K185+740位于R=3050的圆曲线内,无超高;其余路线位于直线段内。右洞K183+450.669～K184+371.651位于R=3000的圆曲线内,无超高;K185+196.150～K185+742位于R=2800的圆曲线内,无超高;其余路线位于直线段内。跳远隧道左洞纵坡采用人字坡,上坡+1.6%,下坡-0.8%,变坡点桩号K184+100,诸暨端洞口设计高PH=114.54m,永嘉端洞口设计高PH=126.83m;跳远隧道右洞纵坡采用人字坡,上坡+1.6%,下坡-0.8%,变坡点桩号K184+100,诸暨端洞口设计高PH=117.30m,永嘉端洞口设计高PH=127.02m。
2影响光面爆破效果的主要因素
2.1地质条件。对于裂隙少、整体性好的围岩,可采用全断面深孔光面爆破;对于地质构造复杂、节理发育的围岩,采用“短进尺、弱爆破、强支护”的施工方法开挖,以“多打眼、少装药”为原则,尽可能避免对隧道围岩的扰动、破坏。
2.2钻爆参数设计。岩体结构变化无常,只有选择与之适应的爆破参数才能取得最佳效果。
2.3钻眼精度。引起钻眼误差的因素有测量放线误差、开眼误差、钻眼角度误差等。
2.4起爆顺序。良好的起爆顺序可实现逐步扩大临空面,为周边眼起爆创造有利条件。
2.5网路的可靠性。网路某一分支失效,会影响起爆顺序和爆破效果。
2.6炸药的品种选择及装药的不耦合系数。硝铵炸药适用于一般岩石隧道,乳化炸药适用于一般有水岩石隧道;周边眼不耦合系数宜控制在1.25～2.0之间。
2.7选择合理的装药结构,可使爆能在炮眼长度内均匀作用,炮眼堵塞长度≮20cm。
3光面爆破的关键技术
3.1根据围岩特点,选定合理的周边眼常用参数:①周边眼间距E为直接控制开挖轮廓面平整度的主要因素,一般E=(12～15)×d,其中炮眼直径d=42mm。对于节理发育、层理明显的地段,周边眼间距可适当减小,也可在两炮眼之间增加一个不装药的导向空眼;②最小抵抗线W(光面层厚度)。W值直接影响光面爆破效果和爆碴块度,取W=(13～22)×d,且周边眼密集系数K=EPW=0.6～0.8;③装药集中度q。根据不同的围岩情况选定,围岩较好地段取大值,软弱破碎围岩地段取小值。
3.2采取合理装药结构,尽可能使炸药沿孔深均匀分布。周边眼爆破均采用空气间隔不耦合装药结构,导爆索串线孔底适当加强,其中软弱围岩地段采用双导爆索和隔眼空气间隔不耦合装药结构。
3.3科学选择炮眼布置方式,选用合适的掏槽形式,合理安排起爆顺序。
一般周边眼、内圈眼按环形布孔,掏槽眼按线性布孔。硬岩深孔爆破掏槽眼采用宽孔距、小抵抗线布孔方式。采用斜眼掏槽,并将传统的掏槽部位上移,底部增加底眼,以提高爆破效果。采用掏槽眼→辅助眼→内圈眼→周边眼→底板眼爆破顺序,以便为辅助眼、内圈眼、周边眼、底板眼逐次开辟临空面。實现顺序起爆的手段是采用非电毫秒雷管分段起爆,为保证起爆顺序的精确性,毫秒雷管跳段使用。
4光面爆破施工工艺
4.1放样布眼钻眼前,用红油漆准确绘出开挖断面的中线(开挖方向线)和轮廓线,标出炮眼位置,误差≯3cm。
4.2定位开眼、钻眼
4.2.1采用YT28型手持凿岩机钻孔。人员就位后要严格按炮眼布置图正确钻孔,对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高,开眼误差要控制在3～5cm以内。
4.2.2按照不同眼位及钻工的施钻习惯,将钻工定点定位。钻工要熟悉炮眼布置图,对周边眼一定要由有较丰富经验的老钻工司钻,左侧周边眼应由习惯用左手司钻的钻工司钻。要有专人指挥,确保周边眼有准确的外插角,使两茬炮交界处衔接台阶≯15cm。当开挖面凹凸较大时,应按实际情况调整炮眼深度,保证周边眼、辅助眼眼底在同一垂直面上。
4.3清孔、装药、联结起爆网路、起爆
4.3.1装药前,必须用高压风将炮眼内的石屑、泥岩刮出吹净。
4.3.2按炮眼设计图确定的装药量自上而下分片分组装药,雷管要“对号座”。
5光面爆破的质量控制
光面爆破与传统的爆破法相比,最显著的优点是能有效地利用不耦合装药制周边眼炸药的爆破作用,从而减少对围岩的扰动,保持围岩自身的稳定,确保施工安全及减少超挖、杜绝欠挖。控制超欠挖是光面爆破质量控制的关键,我们采取以下措施:
5.1根据地质情况,采取不同的措施控制地层节理对超欠挖的影响。据以往施工经验,对水平或缓倾岩层,一般拱部超挖较大,而边墙则易出现欠挖,且成形差。对垂直层理,拱腰和拱脚处易出现欠挖。对倾斜层理,一般超欠挖和成形都较易控制,但在沿纵向某些部位则容易产生松动掉块而增大超挖量。针对以上情况,通过调整周边布眼参数、装药参数或其它辅助方法等措施来控制超欠挖:①在水平层理地段,根据层厚情况,V级围岩地段拱部炮眼可内移5～10cm。Ⅱ、Ⅲ级围岩拱部则减少装药,边墙部位周边适当加密炮眼,减少单孔线装药量;②在垂直层段,适当减弱边墙部位装药量,拱部周边眼药量相对边墙略大;③在倾斜层理地段,应尽量使周边眼全长均匀装药,在周边局部采取一些辅助措施;④尽量避免沿层理面钻孔,重视做好喷锚网等初期支护。
5.2优化周边眼装药方法。对Ⅱ、Ⅲ级围岩地段实行空气间隔装药,导爆索串联,岩石整体性好时适当增加药量,对软弱破碎围岩地段减小装药量,周边眼隔眼装药或只装导爆索;特殊地段可预留光爆层。
5.3严格控制作业质量:①提高测量放样精度和钻孔精度,钻眼前要定出隧道掘进方向,以便于钻工掌握周边眼的外插角,也可利用激光指向仪辅助钻孔定向,并重点加强司钻工的操作水平和责任心;②由于现有风枪的结构特点,常会出现“左欠右超”的现象,测量人员在放线时可适当调整消除;③钻眼时,周边眼和掏槽眼的钻眼精度控制在3～5cm以内;④周边眼的外插角应随眼深的变化而变化,原则是使两茬炮的衔接台阶<15cm;⑤根据工作面眼口位置岩面的凹凸程度调整炮眼深度,以保证眼底在同一平面上;⑥所有炮眼均应堵塞炮泥,堵塞长度20～40cm。
5.4爆破效果:①爆破后的轮廓线圆顺平整,根据全站仪所作的断面图,平均线性超挖9.8cm,无欠挖;②炮眼利用率为98%,炮眼保存率为92%;③石碴块径一般≯40cm,最大60～70cm;④两茬炮衔接台阶尺寸平均8cm,最大14cm。