156任校锋木寨岭隧道光面爆破施工技术.docx

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156任校锋木寨岭隧道光面爆破施工技术

木寨岭隧道光面爆破施工技术

（隧道工）

论

文

姓名：

任校锋

单位：

中铁隧道集团二处有限公司

木寨岭隧道光面爆破施工技术

任校锋

中铁隧道集团二处有限公司

摘要：

文章主要介绍木寨岭隧道木寨岭斜井光面爆破参数的选择、施工方法及工艺，对控制隧道超欠挖起了积极的作用，确保了工程顺利准确进行，确保了施工安全。

以期对同类似工程可以起到借鉴和帮助作用。

关健词：

隧道光面爆破参数选择施工技术

1工程概述

中国中铁隧道集团承建兰渝铁路LYS-3标木寨岭隧道，位于甘肃省定西市境内，该隧道设计为两座单线，为全线第二长大隧道，也是全线控制性重点工程之一。

起止里程为DK173+350～DK192+370全线长19020m。

设计技术标准为国铁Ⅰ级，旅客列车速度目标值200km/h。

我工区负责木寨岭隧道鹿扎斜井及相应段正洞施工，鹿扎斜井长1840m，与线路交会里程为Dyk183+600,斜井井底高程2480.758m，井口高程2667.953m，综合坡度10.12%，斜井与线路平面交角为45°。

鹿扎斜井开挖宽度约6.8m，开挖高度约7.2m，开挖断面积约50m2。

斜井洞口处地表岩层属压碎岩，斜井洞身穿越的岩层岩性主要为：

砂岩、板岩、炭质板岩。

2施工方法

鹿扎斜井洞口段采用微台阶人工配合挖掘机械掘进，到了硬岩段采用人工风钻打眼，人工装药，非电毫秒雷管光面爆破。

隧道出碴采用侧卸式装载机装碴，自卸汽车进行运输。

开挖采用短进尺，循环进尺为1m。

洞身基岩主要为Ⅳ、Ⅴ级围岩，Ⅳ级围岩主要为板岩和碳质板岩，Ⅴ级围岩主要为黏质黄土，岩体较完整，局部为砂质黄土，围岩易产生掉块及坍塌，岩体较软，遇水易软化，稳定性较差，局部易垮塌。

3光面爆破的特点

根据“新奥法”施工的需要和工程地质条件，结合施工现场实际情况，决定采用光面爆破施工。

光面爆破施工，可以减少对围岩的扰动，增强围岩的自承能力，特别是在不良地质条件下效果更为显著，不仅可以减少危石和支护的工程量，而且保证了施工的安全。

由于光面爆破使开挖面平整，岩石无破碎，减少了裂隙，这样可以大大减少超欠挖量。

据有关资料统计，光面爆破与普通爆破相比，超挖量由原来的15%～20%降低到4%～7%，不但减少出碴量，而且还很大程度的减少了支护的工作量，从而降低的成本，加快了施工进度。

4施工方案

以“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”作为开挖施工的指导方针。

Ⅳ、Ⅴ级围岩开挖支护均采用台阶法施工，开挖支护分上、下台阶作业面，按平行工序施工，钻爆法开挖，挖机扒碴，装载机装碴、自卸汽车运碴至洞外。

上台阶长度控制在4～6米，Ⅳ级围岩开挖循环进尺控制在1.5米以内，Ⅴ级围岩开挖循环进尺控制在1.0米以内。

5爆破方案设计

鹿扎斜井施工段内主要为Ⅳ、Ⅴ级围岩，开挖爆破设计的原则是：

采用光面爆破，以尽可能减少对围岩的扰动，维护围岩自身的稳定性，达到良好的轮廓成型。

Ⅳ级围岩上、下台阶开挖断面面积为49.68㎡，Ⅴ级围岩上、下台阶开挖断面面积为50.46㎡。

5.1掏槽方式和装药结构

采用楔形掏槽方式，周边眼采用小药量间隔不耦合装药结构，其他眼采用连续不耦合装药结构。

装药结构如图1、图2所示：

图1连续不耦合装药结构示意图

图2周边眼间隔不耦合装药结构示意图

5.2起爆方式

采用电力起爆方式起爆。

5.3炸药选用

爆破所用炸药采用2号岩石铵梯炸药，炸药规格为Φ32—200g。

5.4导爆管雷管的段别

导爆管雷管所选用段数有1段、3段、5段、7段、9段。

5.5Ⅳ级围岩爆破设计图

Ⅳ级围岩开挖爆破设计图如图3所示

图3Ⅳ级围岩开挖爆破设计图

附注：

图中1、3、5、7、9为毫秒雷管段号，其余数字单位均为cm。

5.6Ⅳ级围岩掏槽眼布置

Ⅳ级围岩掏槽眼示意图如图4所示：

图4Ⅳ级围岩掏槽眼示意图（本图单位均为㎝）

5.7Ⅳ级围岩开挖爆破设计参数

Ⅳ级围岩开挖爆破设计参数如表1。

表1Ⅳ级围岩开挖爆破参数表

5.8Ⅴ级围岩开挖爆破设计图

如图5所示：

图5Ⅴ级围岩爆破设计图

附注：

图中1、3、5、7、9为毫秒雷管段号，其余数字单位均为cm。

5.9Ⅴ级围岩掏槽眼布置

示意图如图6所示：

图6Ⅴ级围岩掏槽眼示意图

附注：

本图单位均为㎝。

5.10Ⅴ级围岩开挖爆破设计参数

爆破设计参数如表2：

表2Ⅴ级围岩开挖爆破参数表

6施工方法及工艺

6.1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×200mm、2号岩石铵梯炸药。

引爆雷管普通电雷管，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。

6.2光面爆破施工工艺

6.2.1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。

6.2.2钻眼要求

（1）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。

（2）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。

（3）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

6.2.3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。

6.2.4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。

6.2.5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30cm。

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。

6.2.6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。

6.2.7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。

7光面爆破实施效果与经济效益

7.1光爆效果

木寨岭隧道马家沟斜井正洞开挖掘进工作已完成，隧道开挖全部实行光面爆破，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。

7.2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15cm，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]兰渝铁路LYS-3标木寨岭隧道施工设计图

[2]铁路隧道工程施工技术指南TZ204-2008铁道部经济规划研究院

[3]隧道工中国中铁高技能人才示范评价标准系列教材