隧道光面爆破技术Word格式文档下载.docx

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严格控制周边眼的装药量，采用合理的装药结构，尽可能的使药沿药眼长均匀的分布，这是实现光面爆破的重要条件。

在光面爆破中，炮眼间距E、最小抵抗线W、炮眼密集系数K、装药密度q是相互制约的。

（1）、光爆层厚度（B）

光爆层厚度就是周边眼最小抵抗线，它与开挖的隧道断面大小有关。

在断面跨度大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩石比较容易崩落，光爆层厚度可以大些，断面小，光爆眼所受到的夹制作用大，光爆层厚度可以小些，光爆层厚度与岩石的性质和地质构造也有关，坚硬岩石光爆层可小些，松软破碎的岩石光爆层可大些。

凉风凹1#隧道确定光爆层厚度（B）为0.50～0.80。

（2）、周边眼密集系数

周边眼密集系数是周边眼间距（a）与光爆层厚度（B）的比值，是影响爆破效果的重要因素。

A=（12~16）d 

K=a/B 

式中，a为周边炮眼间距，cm；

d为炮眼直径，mm。

K值总是小于1当d=38～46mm，a=30～60cm，

B=75～80cm时，K=0.6～0.8。

（3）装药量计算：

光面爆破装药量的计算，主要是确定周边眼光爆层炮眼装药集中度，即以kg/m表示，一般采用实验方法求得或从同类工程中选取。

q=QaB

式中q—装药集中度，kg/m；

Q—单位体积耗药量，g/m3；

A—周边眼间距，m；

B—光爆层厚度，m；

通过现场试验和施工经验数据，用计算法进行校核，确定q=0.15～0.25kg/m。

（4）装药结构和起爆方式

光面爆破采用不耦合装药，一般不耦合系数为1.5～2.0，炮眼装药按装药集中度计算出的药量均匀装入炮眼内。

为克服底部炮眼的阻力，在炮眼底部放半个标准药卷，使光爆层易于脱离岩体。

施工中采用如下图装药结构：

①1/2普通标准药卷（ф35）起爆；

②小直径药卷（ф25）空气间隔装药。

（5）光面爆破的分区起爆顺序为：

掏槽眼——辅助眼——周边眼——底板眼。

采用多段微差起爆（由内向外），其中主爆区的周边眼比辅助眼眼跳2段起爆，并用同一段雷管。

主爆区使用非电毫秒雷管。

光爆层的光爆眼用用导爆索一次同时起爆。

2、装药量分布及光面爆破参数表（见下表）

五、施工方法及工艺

一、钻爆机具材料

钻孔采用13台YT—28型凿岩机和3台20m³

空压机，人工钻孔，钻孔直径为42mm，一字形合金钢钻头。

采用Φ35mm×

200mm2号岩石铵梯炸药。

引爆雷管为8号工业纸壳火雷管，炮眼内的起爆传爆，四通管连接，双雷管引爆，掏槽眼采用跳段雷管以利用扩大掏槽效果。

二、光面爆破施工工艺

1、放样布眼

钻眼前，测量人员用经纬仪和水准仪，准确定出隧道中心线和拱顶面高程；

用红油漆画出开挖轮廓线，并标出炮眼位置，其误差不得超过5cm；

每次测量放线的同时，要对上次爆破断面进行检查，及时调整爆破参数，以达到最佳爆破效果。

2、钻眼要求

掏槽眼：

深度、角度按设计施工，眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm。

辅助眼：

深度、角度按设计施工，眼口排距、行距误差均不大于10cm。

周边眼：

开眼位置在设计断面轮廓线上允许沿轮廓线调整其误差不得大于5cm；

炮眼方向可以3%～5%的斜率外插，眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm，最大不得超过15cm。

内圈眼至周边眼的排距；

误差不得大于5cm；

内圈眼与周边眼应采用相同的斜率。

钻眼装药率调整，当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度（相应调整装药量），力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一平面上。

钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮眼重钻，经检查合格后，方可装药爆破

3、炮眼布置要求

① 

先布置掏槽眼，其方向在岩层层理明显时应尽量垂直于层理，掏槽眼应比其他眼加深20cm。

② 

周边眼严格按设计开挖轮廓线布置，在硬岩层中，周边眼的眼口在断面设计轮廓线上，眼底超出轮廓线小于10cm；

在软岩中，周边眼的眼口在断面设计轮廓线内小于8cm，眼底落在轮廓线上。

③ 

辅助眼根据上稀下密，中部均匀分布的原则布置。

4、孔口堵塞长度L0

L0=（0.2～0.5）W

一般堵塞长度浅眼不超过20cm，深眼不超过30cm。

5、清孔装药

装药前用小直径高压风管将炮眼内石屑吹净，装药需分片，分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”不得混装。

所有炮孔均用炮泥堵塞，堵塞长度周边眼不小于20cm，其他眼不小于35cm。

周边眼采用小药卷配导爆索，以增加不耦合系数和爆破时的缓冲作用，炮孔装药均采用反向装药结构。

6、连接起爆网络

起爆网络采用复式网络，以保证起爆的可靠性和准确性。

导爆管采用四通管连接，不能打结和拉伸，各类炮眼雷管连接段数相同。

引爆雷管应用绝缘胶布包扎在离一根导爆管自由端15cm处，聚能穴背向传爆方向，网络连好后要有专人负责检查后再起爆。

7、光面爆破施工技术措施

（1）对所有爆破作业人员进行岗前培训，使他们充分了解光面爆破的重要性及一些有效可行的施工方法，以提高操作熟悉程度。

（2）选用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的2号岩石铵梯炸药。

（3） 

用不耦合装药结构，光面爆破不耦合系数为1.5～2.0，但药卷直径不应小于该炸药的临界直径，以保证稳定传爆。

（4）严格掌握与周边眼相邻的内圈眼的爆破效果，为周边眼爆破创造临空面。

炮眼深度大于2.5m时，内圈眼应与周边眼有相同的外插角，周边眼应尽量同时起爆。

（5） 

控制装药集中度，必要时采取间隔装药结构，为克服眼底岩石的夹制作用，可在眼底加强装药。

（6） 

当岩石层理明显时，炮眼方向应尽量垂直于层理面，如节理发育，炮眼应尽量避开节理，以防卡钻和影响爆破效果。

六、光面爆破实施效果与经济效益

（一）、光爆效果

凉风凹1#隧道开挖掘进工作已接近尾声，隧道开挖全部实行光面爆破，除开始的试验段外，现已开挖地段光爆效果良好。

1、破后炮眼痕迹率达80%～90%，两茬炮衔接台阶最大尺寸为11cm，超欠挖量仅为5%左右，比非光面爆破的超欠挖量（达20%）要低得多。

2、岩碴块度较小亦均匀，利于装碴，节省装运时间。

3、减少支护投入，降低工程造价。

4、岩面平整，应力集中小，减少安全隐患。

（二）、经济效益

1、节省时间：

光面爆破施工钻眼及装药延长20min，清理危石或补炮缩短20min，初期支护缩短20min，装碴及出碴缩短20min，并方便了后续的挂土工布、防水板施工。

2、节省材料：

光面爆破比非光面爆破减少超挖量15%，按现行规范标准平均超挖值为150cm，即每延米少开挖约2.0m3。

减少同标号喷射混凝土超挖回填量约2m3，同时也节省了火工品和因非光面爆破所造成的围岩破碎所需钢支撑、锚杆、钢筋网等初期支护的工程量。

参考文献：

[1] 

JTJ042—94.公路隧道施工技术规范[S]

[2] 

黄成光，于敦荣.公路隧道施工.人民交通出版社[J].2002

[3] 

侯全欣，付颜生，政艳.彭水隧道光面爆破施工技术[J].铁道标准设计，.2003（增刊）

[4] 

毕德灵，张德忠，刘明利，刘雅芬.光面爆破施工技术在渝怀铁路桐子岭隧道施工中的应用[J].铁道标准设计.2003（增刊）

雪峰山隧道

1、工程概况及地质情况

　　雪峰山隧道为湖南省邵怀高速公路上最大的控制性工程，该隧道为上下行分离的双洞隧道，左线全长6946m，右线隧道长6956m，隧道穿越雪峰山主脉，最大埋深850m。

隧道的开通可缩短公路里程约30km。

　　雪峰山隧道Ⅳ类围岩在整个隧道中占60%，围岩属震旦系江口群长滩组第三段（Zc3），主要为变质砂岩，中厚层状，属硬质岩，含少量砾石，砾石粒径一般几毫米，含量一般小于3%。

上部以中厚层状硅化砂质板岩为主，无明显条纹。

岩石中含钙质结核，且由东往西钙质结核的含量逐渐减少，岩体呈大块状砌体结构，纵波速度：

Up>

3000m/s。

岩体整体为单斜结构，岩层走向15～35°

，倾向SE为主，局部倾向NW，岩层倾角50～60°

。

　　2、光面爆破的施工设计

　　周边眼平行于隧道轴线，初期可由测量人员放出轴线的平行线，参照平行线打周边眼，待熟悉后，由有经验的人员直接引钎和指导打周边眼。

　　周边眼的间距根据规范要求，拱部范围内为45cm，拱腰部分为50cm。

　　周边眼的外插角大小是影响光面爆破效果的关键，周边眼的眼底超出轮廓线的距离不能大于10cm。

　　采用多次楔形掏槽法掏槽，为了提高爆破效果必须使掏槽眼的同一组之间保持水平、对称布置、深度一致、夹角相等。

一次掏槽眼眼底最小抵抗线为30～50cm。

　　辅助眼包括两个部分，一是压顶眼，将其分为三层，目的是为了扩大隧道上部的凌空面；

二是二圈眼，将二圈眼的眼距设为90cm，使得周边眼内侧形成凌空面，二圈眼的最小抵抗线按其眼距三之二左右，即60cm。

辅助眼必须平行轴线眼深一致。

　　底眼应整齐地布置在底板以上10cm处，按俯角打设。

爆破后底板是否平整、是否超欠挖，关键在底眼的俯角是否适度。

底眼的眼底应落在底板以下20cm，不能无限制地往下插，眼口不能无限制地抬高，否则都会造成底板超挖或欠挖。

　　控制总装药量。

Ⅳ类围岩大断面开挖每立方岩体消耗普通硝铵炸药约0.7至0.9㎏。

施工中可按断面大小和开挖进度要求来控制总装药量，然后按炮眼的不同功能分配药量。

　　装药量分配。

掏槽眼和底眼装药量稍高，大约装满眼深的60%左右；

辅助眼约按眼深的50%左右装药；

周边眼每眼每米不超过一节药（小药卷适当增加）。

　　采用非电毫秒雷管启爆，为了增大毫秒段差，采用连续单数段或连续双数段均可。

周边眼用导爆索引出后，分组用非电毫秒雷管启爆。

　　3、结束语

　　本文仅以本隧道Ⅳ围岩类型为例，在实际施工中应根据岩石硬度的变化或开挖深度的不同，调整相应的装药量。

在光面爆破施工中要不断总结经验，不断提高，以达到用较少的成本和用较短的时间，获得最佳光面爆破效果和理想的进尺。

预裂爆破和光面爆破

为保证保留岩体按设计轮廓面成型并防止围岩破坏，须采用轮廓控制爆破技术。

常用的轮廓控制爆破技术包括预裂爆破和光面爆破。

所谓预裂爆破，就是首先起爆布置在设计轮廓线上的预裂爆破孔药包，形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝，再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破，保证保留岩体免遭破坏；

光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面。

预裂爆破和光面爆破在坝基、边坡和地下洞室岩体开挖中获得了广泛应用。

（一）成缝机理

预裂爆破和光面爆破都要求沿设计轮廓产生规整的爆生裂缝面，两者成缝机理基本一致。

现以预裂缝为例论述它们的成缝机理。

预裂爆破采用不耦合装药结构，其特征是药包和孔壁间有环状空气间隔层，该空气间隔层的存在削减了作用在孔壁上的爆炸压力峰值。

因为岩石动抗压强度远大于抗拉强度，因此可以控制削减后的爆压不致使孔壁产生明显的压缩破坏，但切向拉应力能使炮孔四周产生径向裂纹。

加之孔与孔间彼此的聚能作用，使孔间连线产生应力集中，孔壁连线上的初始裂纹进一步发展，而滞后的高压气体的准静态作用，使沿缝产生气刃劈裂作用，使周边孔间连线上的裂纹全部贯通成缝。

（二）质量控制标准

1）开挖壁面岩石的完整性用岩壁上炮孔痕迹率来衡量，炮孔痕迹率也称半孔率，为开挖壁面上的炮孔痕迹总长与炮孔总长的百分比率。

在水电部门，对节理裂隙极发育的岩体，一般应使炮孔痕迹率达到10％～50％；

节理裂隙中等发育者应达50％～80％；

节理裂隙不发育者应达80％以上。

围岩壁面不应有明显的爆生裂隙。

2）围岩壁面不平整度（又称起伏差）的允许值为±

15cm。

3）在临空面上，预裂缝宽度一般不宜小于1cm。

实践表明，对软岩（如葛洲坝工程的粉砂岩），预裂缝宽度可达2cm以上，而且只有达到2cm以上时，才能起到有效的隔震作用；

但对坚硬岩石，预裂缝宽度难以达到1cm。

东江工程的花岗岩预裂缝宽仅6mm，仍可起到有效隔震作用。

地下工程预裂缝宽度比露天工程小得多，一般仅达0.3～0.5cm。

因此，预裂缝的宽度标准与岩性及工程部位有关，应通过现场试验最终确定。

影响轮廓爆破质量的因素，除爆破参数外，主要依赖于地质条件和钻孔精度。

这是因为爆生裂缝极易沿岩体原生裂隙、节理发展，而钻孔精度则是保证周边控爆质量的先决条件。

（三）参数设计

预裂爆破和光面爆破的参数设计一般采用工程类比法，并通过现场试验最终确定。

（1）预裂爆破参数

1）孔径 

明挖工程为70～165mm；

隧洞开挖为40～90mm；

大型地下厂房为50～110mm。

2）孔距 

与岩石特性、炸药性质、装药情况、开挖壁面平整度要求和孔径大小有关。

孔距一般为孔径的7～12倍。

爆破质量要求高、岩质软弱、裂隙发育者取小值。

3）装药不偶合系数 

不偶合系数指炮孔半径与药卷半径的比值，为防止炮孔壁的破坏，该值一般取2～5。

4）线装药密度 

线装药密度是单位长度炮孔的平均装药量。

影响预裂爆破参数的因素复杂,很难从理论上推导出严格的计算公式,以经验公式为主,目前国内较常用公式的基本形式为

式中,QX—预裂爆破的线装药密度,kg/m；

σC—岩石的极限抗压强度，MPa；

a—炮孔间距，m；

d—钻孔直径，mm；

K、α、β和γ—经验系数。

随岩性不同，预裂爆破的线装药密度一般为200～500g/m。

为克服岩石对孔底的夹制作用，孔底段应加大线装药密度到2～5倍。

（2）光面爆破参数

1）光面爆破层厚度即最小抵抗线的大小，一般为炮孔直径的10～20倍，岩质软弱、裂隙发育者取小值。

2）孔距一般为光面爆破层厚度的0.75～0.90倍，岩质软弱、裂隙发育者取小值。

3）钻孔直径及装药不偶合系数 

参照预裂爆破选用。

4）线装药密度Qx 

一般按照松动爆破药量计算公式确定

式中q—松动爆破单耗，kg/m3；

a—光面爆破孔间距，m；

W—光面爆破层厚度，m。

（四）装药结构与起爆

（1）装药结构

1）堵塞段 

堵塞段的作用是延长爆生气体的作用时间，且保证孔口段只产生裂缝而不出现爆破漏斗，对深孔爆破该段长一般取0.5～1.5m。

2）孔底加强段 

段长大体等于堵塞段。

由于孔底受岩石夹持作用，故需用较大的线装药密度。

3）均匀装药段该段一般为轴向间隔不偶合装药，并要求沿孔轴线方向均匀分布。

轴向间隔装药须用导爆索串联各药卷起爆。

为保证孔壁不被粉碎，药卷应尽量置于孔的中心。

国外一般用炮孔中心定位器定位,国内一般是将药卷及导爆索绑于竹片进行药卷定位。

（2）起爆

为保证同时起爆，预裂爆破和光面爆破一般都用导爆索起爆，并通常采用分段并联法。

由于光面爆破孔是最后起爆，导爆索有可能遭受超前破坏。

为保证周边孔准爆，对光面爆破孔可采用高段延期雷管与导爆索的

浅谈河扫公路二号隧道爆破

赵明贵程红军

　　在工程爆破技术中，隧道爆破占有重要地位，这不仅是因为隧道爆破价格昂贵，而更重要的是爆破成功与否，直接影响着隧道安全、支护类型及修建价格。

迄今为止，隧道爆破在国内还没有一套较为系统的设计理论和方法，隧道光面爆破技术也未得到大力推广和应用，因此进一步提高和发展隧道爆破技术有着重要意义。

　　1　二号隧道工程概况

　　河扫公路二号隧道位于六家河至联接段7号洞出口段内，线路走向基本与联接段6号输水洞平行，全长855m，断面形式采用城门洞型，隧道净宽6m，行车道净宽4m，净空高度5.5m，其穿过中生界奥陶系上马家沟组中段O2S2厚层灰岩、豹皮灰岩，岩性坚硬，岩层产状平缓，倾向160°

～190°

，倾角5°

～10°

，是单斜地层。

主要节理裂隙发育三组：

N<

75°

、40°

<

62°

、25°

50°

地下水位位于洞底以下。

　　2　二号隧道爆破掏槽设计

　　隧道爆破与露天常规台阶爆破的主要差别在于：

前者是在一个临空面而其周边受夹制的情况下进行。

为了使隧道掘进炮孔在不受夹制或夹制较小的条件下爆破，并使岩石得到充分的破碎，通常做法是在隧道适当部位布置炮孔进行掏槽，先形成一个有足够尺寸的槽腔，给其它掘进炮孔爆炸提供必要的膨胀空间。

　　二号隧道掏槽采用垂直眼式掏槽，掏槽眼布置在隧道开挖断面中部，先钻4个直径42mm的空眼，然后利用平行的五个装药孔逐个朝空眼爆破，使孔间岩石充分破碎并抛出槽外而形成槽腔，见图1。

　　采用这种方法时，如果先爆炸的几个掏槽炮孔装药集中度过大，易造成相邻炮孔的炸药“压死”，从而导致掏槽失败；

如果装药集中度过低，则孔间岩石不易破碎而无法将碴抛出槽外，结果不能形成足够大的槽腔。

　　3　二号隧道扩槽炮孔及崩落炮孔设计

　　隧道掏槽形成后，其槽腔断面尺寸为0.8m×

0.8m，掏槽区为正方形，其中11号、12号的8个炮孔是在典型的扩槽区十字线上，11号、12号炮孔抵抗线值可取其等于或略大于槽区宽度的一半，此时炮孔爆炸时的破裂角等于或略大于90°

，从而使这批炮孔是在无夹制或较少夹制条件下爆炸，当增大或减少实际抵抗线值时，其夹制状况将随之增减。

此时每个炮孔的装药集中度可按下式计算：

　　Lb=0.42/W（sinα）3/2，

　　式中：

Lb——每米炮孔装药集中度（kg/m）；

　　α——炮孔爆炸时破裂角。

　　当槽腔达到足够宽度以后，其余崩落炮孔和掘进炮孔的设计，原则上按照露天台阶爆破方法进行，其差别是钻孔偏差大，岩石破碎要求较高，故岩石单耗K值取0.6kg/m3～1.4kg/m3，其理论抵抗线值可按下式计算：

　　式中:

Wmax——炮孔的理论抵抗线值（m）；

　　d——炮孔底部装药的药卷直径（mm）；

　　E——药卷的装药密度（g/cm3）；

　　S——药卷的炸药威力系数，采用乳化炸药时，S=0.87；

　　K——岩石系数，按岩石可爆性，其取值为0.6kg/m3～1.4kg/m3；

　　F——夹制系数，隧道底板取1.2～1.3，上部崩眼取0.9～1.0，中间部分取1.0～1.2；

　　M——炮孔密集系数，其值取1.0～1.1。

　　根据工地取得的经验，在坚硬且具有一般裂隙的岩石中爆破，实际抵抗线W值约为药卷直径的20倍左右，但底板炮孔因受压碴和倾角较大的影响，应比其余炮孔的抵抗线值减少10％～20％，拱部炮孔的抵抗线值因自由崩落可适当增大，这样可取得较好效果。

　　二号隧道每个炮孔装药集中度r=0.65kg/m，扩槽孔的最小抵抗线值为W=0.6m。

　　4　二号隧道光面爆破

　　从一些事故调查中可知，隧道塌方落石所造成的人身伤亡事故，都直接或间接与隧道爆破技术有关。

二号隧道开挖采用光面爆破法，对保护围岩、减少超挖、节约投资具有很大意义。

　　在二号隧道光面爆破施工中，采用42mm钻头，炮孔间距E=0.5m，实际抵抗线值W=0.6m（W为光炮孔眼底与崩落炮孔眼底之间的距离），每米炮孔装药集中度Lb=0.3kg/m。

　　光爆孔的炸药最好采用小药卷，并按一定间距捆扎在导爆索和竹片上做成炸药串装入炮孔，通常在竹片底部捆扎1/2～1条直径32mm～35mm的药卷作为起爆药和底部装药。

在装药过程中，为了保证内圈孔爆炸时不破坏光爆孔内的药串，药串上的竹片不能露出孔口外，且内圈孔的堵塞长度不得小于炮孔间距的80％。

邻近光爆孔的内圈孔装药也很重要，内圈孔所受夹制较大，在爆破中如果装药量过大，这些孔爆破时所产生的裂缝，可能扩展到最终形成的断面以外，因此对内圈孔进行仔细均衡装药非常重要。

　　光面爆破成功与否，不仅取决于孔网参数的设计和装药量及结构，更重要的是布孔的正确与否和钻孔偏差的大小。

现在无论哪种类型的钻机在钻周边光爆孔时，都有2°

～4°

的偏角、仰角或俯角，这样实际上无法形成完整的平面，易导致超挖。

这种超挖随着一次爆破进尺加深而增大，如偏角为4°

时，每进尺1m则超挖7cm，每进尺2.5m则超挖17.5cm。

正确做法是采用所谓的“欠挖法”布孔，即测量布孔时，按欠挖5cm左右布孔，这样可以最大限度地减少超挖量。

　　5　二号隧道爆破应注意的几个问题

　　5.1　爆破器材问题

　　2号隧道爆破环境条件恶劣，技术要求高，故应慎选爆破器材，如选用非电塑料导爆管。

　　5.2　雷管起爆顺序及时差问题

　　必须认识到隧道爆破的最终结果受雷管起爆顺序及其时差影响很大，即使是同一张炮孔布置图采用不同起爆顺序和不同时差，其结果相差也很大。

正确做法是在掏槽部分采用100ms段雷管逐个起爆和按矩形原理起爆，当掏槽及扩槽完成后，其余掘进和落岩炮孔应用半秒差雷管或秒差雷管按矩形原理起爆，周边炮孔应分段同时起爆。

　　5.3　掘进、落岩及底板炮孔装药问题

　　隧道中各种炮孔装药除掏槽孔和周边孔前面已论述外，其余掘进、落岩及底板炮孔装药应与“露天”台阶爆破炮孔装药相似，应采用底部加强装药和柱部装药。

因为每个炮孔底部岩石夹制大，需要较大药量予以突破，当底部突破后，炮孔上部只需劈裂并加以破碎即可。

　　5.4　炮孔堵塞问题

　　炮孔堵塞也不可忽视，堵塞长度与抵抗线长度有直接关系，一般底孔堵塞长度为0.3w，光爆孔堵塞长度为0.7w，其它炮孔堵塞长度为0.5w。

为防止环境污染，宜采用黄泥混合沙堵塞。

　　5.5　隧道围岩稳定和安全问题

　　由于隧道开挖断面大，地质条件