隧道工程軟弱圍巖爆破設(shè)計(jì)思考

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摘要:隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的隧道工程建設(shè)越來(lái)越多，而在隧道工程的建設(shè)過(guò)程中，爆破設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較關(guān)鍵的技術(shù)，因此我們應(yīng)當(dāng)不斷加強(qiáng)隧道工程爆破設(shè)計(jì)的研究，促進(jìn)隧道工程的蓬勃發(fā)展。本文基于此以筆架山隧道工程為例，對(duì)軟弱圍巖爆破設(shè)計(jì)進(jìn)入了深入的分析和研究。

關(guān)鍵詞:隧道軟弱圍巖；爆破設(shè)計(jì)；研究

光面爆破是隧道工程爆破施工中比較常用的一種方法，它是基于新奧法的基本原理而形成的，使用光面爆破的方法可以在最大程度上減少對(duì)隧道工程軟弱圍巖的擾動(dòng)，同時(shí)減少了超挖和欠挖現(xiàn)象的發(fā)生，避免了不必要的隧道病害的發(fā)生［1］。為了保證隧道工程爆破的質(zhì)量和效果，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)隧道工程圍巖的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行充分的調(diào)查和研究，然后在此基礎(chǔ)上結(jié)合科學(xué)的爆破理論，采用光面爆破的技術(shù)對(duì)隧道工程的爆破設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，同時(shí)還要注意對(duì)隧道工程爆破施工的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，以促進(jìn)隧道工程爆破設(shè)計(jì)的研究不斷進(jìn)步。為此，我們通過(guò)對(duì)筆架山隧道的IV級(jí)爆破設(shè)計(jì)及施工情況進(jìn)行了研究。

1隧道工程概況

筆架山隧道工程是張?zhí)畦F路的長(zhǎng)大隧道之一，它位于河北省承德市興隆縣境內(nèi)的燕山山脈中段，屬于侵蝕性低～中山區(qū)，地形切割中等～較深，溝谷狹窄，海拔一般為500～900m區(qū)內(nèi)植被發(fā)育，以灌木為主，隧道所經(jīng)山脈海拔高程在470m～779m．隧道全長(zhǎng)5534m，最大埋深300m，隧道范圍穿越地層較為復(fù)雜，洞身范圍穿越侏羅系侵入二長(zhǎng)斑巖脈及正長(zhǎng)巖脈;侏羅系中統(tǒng)髫山組安山巖、九龍山組凝灰?guī)r、砂巖。受燕山造山運(yùn)動(dòng)影響，該隧道所傳越地段出現(xiàn)多處褶皺和斷層破碎帶，地下水較為發(fā)育，主要有孔隙水和裂隙水兩種形態(tài)。隧道總長(zhǎng)度為5534m，其中Ⅴ級(jí)圍巖89m、總長(zhǎng)度比例1．6%;Ⅳ級(jí)圍巖422m，總長(zhǎng)度比例7．6%;Ⅲ級(jí)圍巖2249m，總長(zhǎng)度比例40．6%;Ⅱ級(jí)圍巖2774m，總長(zhǎng)度比例50．2%。隧道為單洞雙線設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)線間距為4m，綜合考慮建筑限界，維修等要求，內(nèi)軌頂面以上凈空橫斷面積為63．6m2;隧道進(jìn)口位于半徑為3000m的右偏曲線上，曲線長(zhǎng)度612．67m;隧道從進(jìn)口至出口位于5．5‰的下坡上。該隧道從2011年開(kāi)始施工，采用雙口掘進(jìn)施工，至2013年11月底貫通，扣除冬休時(shí)間，共用時(shí)21個(gè)月，平均月進(jìn)尺110m，其中IV級(jí)圍巖月最大進(jìn)尺110m。爆破完畢后輪廓圓順，超欠挖量很小，不僅為后續(xù)工序施工提供了便利條件，而且節(jié)約了大量成本。

2隧道工程的爆破設(shè)計(jì)

2．1選擇合適的爆破器材以及炸藥

爆破器材以及炸藥的用量與炸藥本身的威力、圍巖的性質(zhì)、以及炮眼的直徑和深度等是息息相關(guān)的，同時(shí)在爆破器材的選擇時(shí)還要注意滿足裝渣作業(yè)和圍巖擾動(dòng)程度的要求。該隧道工程根據(jù)上述的條件和要求在爆破設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中選用了防水乳化炸藥，采用塑料導(dǎo)爆管傳爆作為起爆系統(tǒng)來(lái)控制隧道工程的爆破，周邊的炮眼使用導(dǎo)爆索起爆，并將炸藥按照相關(guān)的爆破設(shè)計(jì)要求分成數(shù)段均勻綁在了小竹片上，以此來(lái)保證合適的裝藥間距。其中炸藥的藥卷直徑為不超過(guò)29mm，以實(shí)現(xiàn)不耦合裝藥的理念。此外，所有的炮眼在裝入了炸藥以后，要在20cm范圍內(nèi)用黃粘土堵塞。為了在最大程度上避免爆破對(duì)隧道工程圍巖產(chǎn)生不利影響，還采用非電毫秒雷管微差控制爆破技術(shù)，來(lái)達(dá)到光面爆破和預(yù)裂爆破的效果。為了使爆破達(dá)到最好的效果，要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行爆破試驗(yàn)，然后依據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對(duì)爆破器材以及炸藥的選擇進(jìn)行修正，直到取得最好的爆破效果［2］。

2．2合理選擇開(kāi)挖方法和進(jìn)尺

經(jīng)過(guò)對(duì)該隧道工程圍巖狀況的深入調(diào)查和研究，在爆破設(shè)計(jì)階段我們決定采用采用中空孔斜眼楔形掏槽作為主要的掏槽型式，掏槽眼深度超出其他炮眼深度50cm以上;因?yàn)樗淼赖臏\埋和斷層區(qū)域處于淺埋破碎帶，并分布有強(qiáng)風(fēng)化砂巖，可以劃分為Ⅳ級(jí)圍巖，所以此處的穩(wěn)定系較差，采用三臺(tái)階施工的方法來(lái)進(jìn)行爆破施工，分上中下臺(tái)階對(duì)此處進(jìn)行開(kāi)挖，其中上臺(tái)階及中、下臺(tái)階左、右側(cè)錯(cuò)開(kāi)3～5m同步施工;上臺(tái)階高度為2．89m。開(kāi)挖面積為24．5m2，計(jì)劃每循環(huán)進(jìn)尺1m;中臺(tái)階高度為1．89米。開(kāi)挖面積為17．5m2，計(jì)劃每循環(huán)進(jìn)尺1m;下臺(tái)階高度為3．76m，開(kāi)挖面積為48．8m2，計(jì)劃每循環(huán)進(jìn)尺1m。

2．3設(shè)置科學(xué)的爆破參數(shù)

為了減輕爆破時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)Ⅳ級(jí)軟弱圍巖形成不利影響，除了在周邊眼之間設(shè)置空眼作為散能和定位外，周邊眼均采用小直徑光爆藥卷。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我們以筆架山隧道工程為例對(duì)關(guān)于隧道工程爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和研究，并著重提出了選擇合適的爆破器材以及炸藥、合理布置炮眼和設(shè)置科學(xué)的爆破參數(shù)等三個(gè)方面是爆破設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，爆破技術(shù)的進(jìn)步是沒(méi)有止境的，我們還需在爆破設(shè)計(jì)的過(guò)程中勇于創(chuàng)新和突破，不斷總結(jié)，不斷推進(jìn)隧道工程爆破設(shè)計(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

［1］王建秀，鄒寶平，胡力繩．隧道及地下工程光面爆破技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望［J］．地下空間與工程學(xué)報(bào)，2013(04):800－807．

［2］牛澤林．基于傳統(tǒng)爆破公式的山區(qū)城鎮(zhèn)隧道爆破參數(shù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化［J］．西部探礦工程，2014(11):183－185．

作者：張江波 單位：中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司