鉆爆技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用

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摘要：首先對(duì)隧道工程中鉆爆施工技術(shù)進(jìn)行研究。然后從隧道爆破、鉆孔作業(yè)、裝藥、提高爆破工藝等方面進(jìn)行分析。最后結(jié)合實(shí)際工程案例提出相關(guān)鉆爆施工技術(shù)的應(yīng)用控制策略。希望通過對(duì)這些內(nèi)容的分析能夠?yàn)樗淼拦こ淌┕ぬ峁┮欢◣椭?/p>

關(guān)鍵詞：鉆爆施工；隧道施工；鉆孔；裝藥

0引言

隧道主要被修筑在地下水或者山體中，施工單位結(jié)合公路所在位置，對(duì)隧道進(jìn)行分類，分別為山嶺隧道、水下隧道、城市隧道等。建設(shè)隧道是為了縮短建設(shè)距離，防止出現(xiàn)大坡道，從山嶺或者丘陵下方穿越。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，隧道工程建設(shè)大多建設(shè)在相對(duì)復(fù)雜的環(huán)境下，使用鉆爆法進(jìn)行隧道的爆破，爆破效果得到國(guó)內(nèi)外認(rèn)可。但是在具體使用過程中，還存在一定問題，因此分析鉆爆施工技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用意義深遠(yuǎn)。

1工程概況

本工程合同段共有2個(gè)隧道，分別為坳口隧道、付家?guī)r隧道。其中坳口隧道左幅起訖樁號(hào)為ZK2+740～ZK5+030，長(zhǎng)2290m，右幅起訖樁號(hào)YK2+737～YK5+055，長(zhǎng)2318m；付家?guī)r隧道左幅起訖樁號(hào)為ZK5+159～ZK6+215，長(zhǎng)1056m；右幅起訖樁號(hào)為YK5+168～YK6+219，長(zhǎng)1051m。地質(zhì)構(gòu)造：坳口隧道巖層呈單斜產(chǎn)出，綜合地層產(chǎn)狀為340°∠20°，主要發(fā)育的節(jié)理有產(chǎn)狀150°∠65°、90°∠80°、220°∠76°、125°∠58°等四組，發(fā)育3～10條/m，風(fēng)化層閉合性差。付家?guī)r隧道區(qū)地層產(chǎn)狀整體較為平整，綜合地層產(chǎn)狀為320°∠10°，主要發(fā)育的節(jié)理有產(chǎn)狀120°∠80°、170～176°∠75～82°、170°∠75°、270°∠80°等四組，發(fā)育3～10條/m，風(fēng)化層閉合性差。巖溶發(fā)育特征：坳口隧道、付家?guī)r隧道地層區(qū)巖溶強(qiáng)發(fā)育，隧道開挖期間須加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，以防止溶洞誘發(fā)涌水、突泥危險(xiǎn)。水文地質(zhì)條件：隧道區(qū)內(nèi)均無地表河流，地下水均為基巖裂隙水、孔隙水，地下水受降雨滲透補(bǔ)給。

2隧道爆破

隧道洞身開挖應(yīng)盡量采用光面爆破、預(yù)裂爆破等控制爆破工藝，以最大限度的保護(hù)周邊巖體的穩(wěn)定性，同時(shí)減少超挖量，提高初期支護(hù)的承載能力（所涉及爆破作業(yè)的設(shè)計(jì)施工均委托具有相應(yīng)資質(zhì)的爆破公司進(jìn)行）；主要工序采用機(jī)械化作業(yè)；二次襯砌澆筑采用12m長(zhǎng)的鋼模臺(tái)車，混凝土在拌和站集中拌和，輸送泵輸送入模。對(duì)Ⅴ圍巖地段，采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工，Ⅳ級(jí)圍巖地段采用上下臺(tái)階法進(jìn)行施工，臺(tái)階長(zhǎng)度控制在10～15m；Ⅲ級(jí)圍巖采用全斷面法施工。施工時(shí)確保系統(tǒng)錨桿的施工質(zhì)量[1]。Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖采用斜眼掏槽。周邊眼采用小藥卷間隔裝藥。開挖進(jìn)尺主要按照圍巖級(jí)別劃分：Ⅳ級(jí)為1.5～2m，Ⅴ級(jí)為0.5～0.8m。在進(jìn)行隧道施工過程中，使用鉆爆法，炸藥的潛能能夠瞬時(shí)釋放，促使炸藥的四周巖石出現(xiàn)非彈性變形，從而形成巖石壓碎圈以及破碎圈。其中存在一部分能量能夠被轉(zhuǎn)化成地震波，另外一部分能量則會(huì)被轉(zhuǎn)化成空氣沖擊波。這種情況下所產(chǎn)生的地震效應(yīng)、沖擊波超壓、爆破噪聲效應(yīng)被合稱為爆破三害。

3鉆爆施工技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用控制策略

3.1鉆孔作業(yè)

為了提升鉆爆效果，可以使用激光斷面儀對(duì)炮眼和外輪擴(kuò)線進(jìn)行放樣，與此同時(shí)，在對(duì)外輪擴(kuò)線進(jìn)行放樣過程中，允許存在±2cm的誤差。對(duì)周邊眼進(jìn)行開眼時(shí)，確定四周位置，需結(jié)合圍巖軟硬程度作出相應(yīng)調(diào)整。有效減少四周眼外的插角，孔的深度控制在3m/h，允許斜率為孔深的±5%。此外，外插角方向就是這一位置輪廓線法線方向[2]。對(duì)隧道進(jìn)行放樣和布眼，隧道的拱頂面和中心線高程在進(jìn)行鉆眼之前，技術(shù)人員使用水準(zhǔn)儀和全站儀對(duì)其進(jìn)行明確，對(duì)開挖輪廓線、炮眼位置，使用紅油漆標(biāo)出，誤差不能超過5cm。與此同時(shí)，為了促使爆破效果達(dá)到最佳值，每次放線測(cè)量過程中，必須對(duì)上次爆破斷面作出相應(yīng)計(jì)算，還需對(duì)爆破參數(shù)作出及時(shí)調(diào)整。對(duì)炮眼進(jìn)行布置，先明確掏槽眼，如果巖層層理比較明顯，布置的方向盡可能和層理之間相互垂直，深度和其他眼深大約控制在20cm。對(duì)四周炮眼進(jìn)行布置，需要結(jié)合開挖設(shè)計(jì)輪廓線進(jìn)行，眼口設(shè)置在斷面輪廓線的上部分。技術(shù)人員具體鉆眼過程中，眼口以及眼底之間的間距誤差不能超過5cm。另外，四周眼底和開挖斷面輪廓線之間的間距應(yīng)當(dāng)控制在10cm以上。周邊眼和圈眼的斜率相同，排距需要控制在5cm以內(nèi)。如果開挖面凹凸較大，對(duì)鉆眼裝藥率進(jìn)行調(diào)整時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況對(duì)裝藥量和炮眼深度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保障掏眼之外的炮眼和眼底位置一直在同一個(gè)垂直面上。

3.2裝藥

裝藥前先清孔，檢查炮孔的最小抵抗線與原設(shè)計(jì)有無變化，防止過小的抵抗線引起沖炮；檢查孔深有無變化并根據(jù)檢查結(jié)果調(diào)整裝藥量。干燥的孔可裝散裝的硝銨炸藥，潮濕的孔要對(duì)炸藥進(jìn)行防水處理或使用防水炸藥。下圖為裝藥結(jié)構(gòu)圖：進(jìn)行巖層的爆破，需將電雷管完全裝入到藥卷中，防止電雷管在藥卷中斜插。進(jìn)行爆破作業(yè)前，要對(duì)爆破段周圍房屋進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查[3]。爆破作業(yè)一般在下班后進(jìn)行。爆破指揮人員要在確認(rèn)周圍的安全警戒工作完成后，方可發(fā)出起爆命令。爆破指揮人員嚴(yán)格執(zhí)行預(yù)報(bào)、警戒和解除三種統(tǒng)一信號(hào)，由爆破指揮人員統(tǒng)一發(fā)出。防護(hù)、警戒人員按規(guī)定信號(hào)執(zhí)行任務(wù)，不得擅離職守。指定專人核對(duì)裝炮、點(diǎn)炮。起爆后由爆破作業(yè)人員檢查結(jié)果，確認(rèn)安全后，方可發(fā)出解除信號(hào)，撤出防護(hù)人員。如發(fā)生瞎炮，要設(shè)立防護(hù)標(biāo)志。對(duì)于瞎炮的處理問題，要由原裝炮人員當(dāng)班處理，特殊情況下如不可能時(shí)，裝炮人員在現(xiàn)場(chǎng)將裝炮情況、炮眼方向、裝藥數(shù)量交待處理人員。在對(duì)瞎炮孔內(nèi)的爆破線路、導(dǎo)爆管等檢查完好并檢查了瞎炮的抵抗線情況，重新布置警戒后，才能重新起爆。

3.3提高爆破工藝

有效提高爆破工藝，需要使用有效的減震措施，從而降低爆破危害。首先要求工作人員嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定，在實(shí)施爆破操作過程中，炮眼質(zhì)量對(duì)爆破效果產(chǎn)生直接影響，在進(jìn)行鉆眼時(shí)，需確保周邊炮眼處于平行狀態(tài)。而炮眼垂直鉆入，從而減少欠挖以及超挖現(xiàn)象。清孔裝藥，在進(jìn)行具體裝藥之前，需將炮孔中的石屑和雜物清理干凈，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求裝藥。技術(shù)人員使用水平楔形掏槽，掏槽的體積比較大，需要適當(dāng)增加爆破臨空面[4]。此外，還應(yīng)當(dāng)將掏槽眼布設(shè)位置放在開挖斷面下部，適當(dāng)增加爆心距，以獲得更好的爆破效果。

4結(jié)語

隧道開挖過程中，需要使用爆破技術(shù)，當(dāng)前使用最為廣泛的技術(shù)是鉆爆技術(shù)，具體實(shí)施過程中，需要嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)圖紙。技術(shù)人員對(duì)掘進(jìn)尺進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，進(jìn)一步提升對(duì)圍巖的測(cè)量，從而保障施工安全和施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭懷德，劉敦文，褚夫蛟，等.硬巖隧道高壓氣體膨脹破巖開挖試驗(yàn)[J].巖土力學(xué)，2017（11）：1-8.

[2]張洋，王志杰，趙啟超，等.基于最佳減震原則的新建隧道對(duì)既有隧道微差間隔研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2017（8）：90-95.

[3]寧瑤瑤，李龍.基于非可加測(cè)度Shapley值賦權(quán)的鉆爆法地鐵隧道工程施工風(fēng)險(xiǎn)灰色評(píng)價(jià)[J].工程管理學(xué)報(bào)，2016，30（6）：72-77.

[4]張國(guó)榮，古軍.超前導(dǎo)管高壓注漿技術(shù)在隧道不良地質(zhì)段塌方處理中的應(yīng)用[J].陜西水利，2012（6）：97-98.

作者：廖新 單位：貴州路橋集團(tuán)有限公司