光爆参数选用.docx

1、光爆参数选用1 前言 在地下工程采用光面爆破技术进行施工时,要实现光爆质量标准的要求,就必须注意选取好有关的技术参数,依据光爆机理,必须使周边眼中的装药爆破后所产生的冲击压应力低于围岩的抗压强度，而由此衍生的切线方向的拉应力则应大于两个炮眼连线方向上围岩的抗拉强度，这样就能使围岩不受损伤而在炮眼连线方向上的岩石被拉断形成贯穿裂缝，使爆破后的围岩断面轮廓整齐，最大限度地减轻爆破对围岩的扰动，尽可能的保持原围岩的完整性和稳定性的爆破技术。 2 工程概述 秋千坪隧道位于翻坝高速公路宜昌秭归县境内，全长3542米，为上下分离式公路隧道，隧道围岩以晋宁其级花岗岩和砂岩为主。 3 光面爆破主要参数的确定

2、光面爆破对围岩扰动小，又尽可能保存了围岩自身原有的承载能力，从而改善了衬砌结构的受力状况；由于围岩轮廓圆顺、壁面平整，减少了应力集中和局部落石、掉块现象。确定合理的光面爆破参数，是获得良好光面爆破效果的重要保证。 光面爆破的主要参数有：周边眼间距（E）、周边眼密集系数（K）、最小抵抗线（W）、不耦合系数（D）和装药集中度（）。 3.1 炮眼深度 炮眼深度受开挖面大小的影响，炮眼过深，周边岩石的夹制作用较大，故炮眼深度不宜过大，一般最大炮眼深度取断面宽度（或高度）的0.50.7倍。 L=0.5H=0.57.97=3.99m（H为隧道开挖轮廓的高度，H=7.97） 钻孔采用YT-28风钻，炮眼孔径

3、为42mm，为克服及减少岩石的夹制作用，除掏槽眼和底眼深度L=3.7米外，其余周边眼、辅助眼等炮孔深度L=3.5米。 3.2 光面爆破不耦合系数（D）及装药直径（d） 炮眼直径dk与药卷直径di之比称为不偶合系数，合适的周边眼不偶合系数应使爆炸后作用于炮眼壁的压力小于围岩抗压强度，理论与实践证明，当不偶合系数在1.52.0范围时，缓冲作用最佳，光爆效果最好 D=dk/di=(1-a)(0/c)1/r+a 式中D不耦合系数； dk炮眼直径（cm）； di装药直径（cm）； a爆生气体分子余容系数，a=0.395； 0爆生气体初始压力，0=6997Pa； c岩石三轴抗压强度，对于中硬的花岗岩或者砂

4、岩 c=800MPa； r绝热指数，1/r=0.8299。 将上述数据带入后： D= dk/di=2.01 则di = dk/D=21mm。 在实际使用过程中，我们采用直径为25mm的乳化炸药，即周边眼的不耦合系数D=42/25=1.68，符合D=1.52.0的要求。 3.3 掏槽眼参数 采用垂直楔形掏槽，3对掏槽眼水平成对布置，炮眼与开挖面间的夹角、上下两对炮眼的间距a和同一平面上一对掏槽眼眼底间距b，是影响此种掏槽效果的重要因素，参数的选用根据如下表1经验数据参考： 表1 垂直楔形掏槽爆破参数 围岩级别 斜度比 a/cm b/cm 炮眼数量/个 级以上 7080 1：0.271：0.18

5、7080 30 4 级 7580 1：0.271：0.18 6070 30 46 级 7075 1：0.371：0.27 5060 25 6 级 5570 1：0.471：0.37 3050 20 6 夹角取75，a值取70cm，b值取30cm，见下图1： 图1 垂直楔形掏槽（单位：cm） 3.4 周边眼间距（E）、最小抵抗线（W）、周边眼密集系数（K） 周边眼应考虑0.030.05的外插斜率，周边眼间距一般取值范围为（818）dk，即336756mm。根据试验统计，E值取500mm，最小抵抗线W=1.25E=625mm；周边眼密集系数K=E/W=0.8。 3.5 装药集中度（） 周边眼装药集

6、中度按规范取值范围为0.070.35kg/m，根据试验统计，当取值0.2kg/m时，效果为好。参数的选用根据如下表2经验数据参考。 表2 光面爆破周边眼一般参考数值 围岩类别 炮眼间距E/cm 最小抵抗线W/cm 密集系数K=E/W 装药集中度(kg/m) 硬岩 5577 6080 0.71.0 0.300.35 中硬岩 4565 6080 0.71.0 0.200.30 软岩 3550 4060 0.50.8 0.070.12 3.6 炮眼数量及装药量参数设计 3.6.1 炮眼数量 N=qS/ 式中：N炮眼数量，不包括未装药的空眼； q单位炸药消耗量，一般取q=1.22.4kg/m； S开挖

7、段面积，； 装药系数，即装药长度与炮眼长度的比值，暂取0.7； 每米药卷的炸药质量，kg/m，2号岩石硝铵=0.75。 即：N=（1.280.14）/（0.70.75）=183个 其中掏槽眼6个，周边眼46个，底眼16个，辅助眼115个。 3.6.2 每一循环装药量计算及分配 Q=qV 式中：q单位炸药消耗量，取q=1.2kg/m； V1个开挖循环进尺爆落岩石总体积，m，有效进尺取95%：3.5米95%=3.33米。 即：Q=1.23.3380.14=320.2m 各炮眼装药量分配如下： 因为计算炮眼数量时，采用=0.7，由周边眼装药集中度q=0.20kg/m，得出周边眼装药系数为0.3，设其

8、它各炮眼装药系数取值：掏槽眼0.9，底眼0.9，辅助眼0.8，则 60.9+460.3+160.9+1150.8=（6+46+16+115） 计算得：=0.7 若计算0. 7，则需重新调整值代入N=qS/，并适当调整所设掏槽眼、底眼、辅助眼装填系数，使试选值与计算相符。 所以按上列装填系数进行分配是可以的。 每个掏槽眼装药量=0.753.830.9=2.585kg，折合为17.2卷，采用17卷； 每个辅助眼装药量=0.753.50.8=2.1kg，折合为14卷，采用14卷； 每个周边眼装药量=0.753.50.3=0.788kg，折合为5.3卷，采用5卷； 每个底眼装药量=0.753.70.9

9、=2.498 kg，折合为16.6卷，采用17卷； 3.6.3 炮眼布置图 炮眼布置如下图2所示： 图2 炮眼布置图（单位：cm） 3.7 炮眼装药、堵塞及起爆 周边眼及辅助眼采用不连续装药结构，其中周边眼为导爆索连接传爆，其它炮眼采用底部放置非电毫秒延时雷管反向起爆装药结构，导爆管传爆。炮孔装药完毕后，炮泥堵塞长度不小于20cm。炮眼起爆采用非电毫秒延时雷管分段起爆，使用1、3、515段，顺序为：掏槽眼 辅助眼 周边眼 底眼。 4 爆破效果 （1）开挖轮廓圆顺、平整、规则成型。平均线性超挖15cm，最大线性超挖25cm，局部欠挖5cm； （2）炮眼利用率95%，残痕保存率80%，爆破后围岩稳

10、定，基本无剥落、掉块现象。 （3）石碴平均块径35cm，堆碴集中，抛距20m。 5、体会 （1）同级围岩需根据不同的岩石构造、节理发育、破碎程度等情况，对选用的爆破参数进行适当调整，以获得较理想的爆破效果。 （2）周边眼装药时应使相邻炮眼药卷位置相互错开，以充分利用炸药性能，使爆破后孔内冲击压应力均匀。 （3）辅助眼及周边眼孔底要尽可能保持在同一平面上，以获得爆破后较平整的掌子面。 （4）提高测量画线布眼精度是保证光爆质量的一项重要措施，周边眼钻孔时的角度是否准确是影响光爆质量的重要环节。 隧道浅埋滑坡地段施工浅析 摘 要：隧道浅埋滑坡地段施工方案的确定，通过对几种处理方案的分析及综合比较,

11、提出采用隧道内部径向注浆，加强支护，同时加强辅助措施的方案。施工期间，不仅安全、稳定的通过浅埋地段，监控量测数据表明, 洞周初期支护收敛稳定。 关键词：隧道 浅埋 滑坡 径向注浆 辅助措施 1 工程概况及地质条件 云南蒙新高速公路湾田4号隧道位于云南省蒙自县红河峡谷北岸山区。隧道采用左、右幅分离的双洞单向行车双车道隧道，有效净宽为9.75m , 有效净高5m ,右线全长为850 m，左线为953m，洞身段最大埋深约148.57 m。 根据地质调查和钻孔资料，该隧道所处山体基岩为三迭系白云质灰岩，隧 道出口段为绢云母板岩，出口段上覆残坡积亚粘土、碎石土，厚度变化大，为038米。其中右幅出口洞身K

12、42+ 400至+260段（掘进方向为小桩号）穿越地层为褐黄色紫红色含碎石亚粘土，亚粘土呈可塑状, 碎石成份为强风化绢云母板岩、灰岩，开挖后围岩为角砾、碎石状松散结构，节理发育，稳定性差。属于II类围岩，其中最大埋深33米，最小埋深2.8米，见图1 所示。 图1 隧道浅埋段示意 进洞施工期间，洞口、明洞地段以亚粘土为主，土体松散，自稳能力极差，为此，我方将边坡开挖坡度调整至1：1.5，在掘进至K42+400时，洞右侧边坡出现滑移，滑坡体边缘地表开裂，裂缝深89米，影响隧道正线范围越40米，此段范围内隧道埋深515米，威胁隧道结构安全，因此，保证既有结构，穿越此段已出现滑坡的浅埋地段，施工前必须

13、要对既有结构加固处理，还要制定严密的掘进支护方案。 2 处理方案比较 针对隧道工程此种浅埋滑坡地段，处理的实例较多。一般洞口段处理方式常采用加长明洞；设置锚索、抗滑桩等方案，针对本工程特点, 提出以下3种方案： A 方案：滑坡体段隧道仰拱下斜向设置预应力锚索，隧道施工按正常设计进行。 B 方案：对该浅埋段开挖路堑, 滑坡体侧施做抗滑桩。 C 方案：进行隧道内部径向注浆，加强一次支护与二次衬砌，同时加强辅助措施。 A 方案 由于该浅埋段上覆残坡积亚粘土、厚度变化大，为038米。洞内设置预应力锚索时锚固端必须在基岩内，这样以来，穿越亚粘土层距离太长；且亚粘土层内锚索成孔难度大，洞内施工机具布场地狭

14、小，难度太大。 B 方案 由于路堑的开挖, 形成三面土质高边坡, 不仅增大边坡开挖面积、和边仰坡临时防护，同时增加防护难度；且隧道明、暗洞衔接施工也较为艰难，又有违隧道“早进洞晚出洞”的原则；抗滑桩施工在土体中成孔不易，又临近滑坡体裂缝，施工安全存在隐患，且雨季临近，所以该方案对隧道结构稳定和施工非常不利。 C 方案 由于隧道主线范围无开裂现象，加强超前辅助措施，增强掌子面前方围岩自稳能力，加大初期支护强度与预留变形范围，径向钢花管注浆，增强围岩承载力，二衬紧跟掌子面，保证整个隧道结构稳定。各方案比较见表1。 表1 各处理方案比较 项目 A 方案 B 方案 C 方案 施工工艺 锚索、正常隧道施

15、工 开挖、抗滑桩、边坡防护 增强超前、初期、二次支护，径向注浆，其他按正常隧道施工 施工难度 施工工艺较高 较为复杂 较为简单 工程量 工程量较大 工程量大 工程量较大 工期要求 较长 较长 较短 外部因素影响 受雨季影响较小 受雨季影响较大 受雨季影响较小 综合考虑上述各方案的优缺点, 结合相关类似工程的处理措施以及本工程的特点, 最终采用C方案。 3 加强辅助措施及一次支护与二次衬砌，洞内径向注浆方案设计。 3.1 辅助措施（超前支护）设计 考虑到此段围岩松散破碎，仅仅采用喷射混凝土等一般人工支护方法不能保证坑道稳定时，还需要采取辅助措施如超前钢管等超前支护，结合本隧道此段浅埋地形，如果超

16、前支护强度不足，则很容易出现塌方、冒顶。所以为提高围岩自稳能力，保证施工能够稳中求快，确定在K42+ 400+260段长140米加强超前支护，横向支护范围1520cm，采用6米长424mm钢花管，每隔8榀钢支撑（4.8米）安设78根，4040cm梅花型布置，考虑双排布置密度较大故第一排（下层）辐射角7。，水平搭接116cm，第一排（上层）辐射角15。，水平搭接100cm，注浆材料采用水泥浆液，水灰比0.5：11：1，注浆压力为0.61MPa，具体布置范围见图2、图3 所示。 图2 超前小导管布设图 3.2初期支护（一次支护）设计 隧道结构体系最大的特点即为围岩既是施加荷载者，同时又与支护结构一

17、样是荷载的承受者，形成了隧道中荷载、结构、材料三位一体的重要力学特征，在本段围岩松散、自支护能力极差的浅埋隧道中，降低坑道的不稳定性即提高围岩自身支护能力就显得极为重要。所以，开挖后加强支护结构即初期支护的同时，加强锚杆锚固作用，并径向注浆以减小围岩施加的荷载、提高围岩自支护能力才是关键所在。同时，采用合理开挖方法，减小开挖时对承载围岩的扰动，提高施工质量，将施工方法与支护结构有机结合起来才能达到良好的效果。因此拟采用下述初期支护参数： 钢支撑采用I20b型工字钢，间距60cm，每榀由A、B、C、D四种单元共10件组成，各单元工字钢、连接板焊接成型，单元间以螺栓连接牢固，纵向插入连接钢筋连接，

18、钢架应在初喷4cm混凝土后架设，架设完成再喷混凝土至27cm，钢架与初喷混凝土之间尽量贴紧，才可使钢支撑充分起到支撑作用，在喷射混凝土中设置8双层钢筋网片，网眼间距1515cm，开挖后初喷2cm混凝土时设置第一层，并与锚杆焊接牢固，第二层设置于钢支撑内面，与锚杆、钢支撑焊接； 径向设置6米长25中空注浆锚杆，与4.5米长424mm钢花管按8080cm梅花型布置，注浆材料选用水泥浆液，水灰比0.5：11：1，注浆压力0.61MPa，具体支护参数见图3 所示。 图3 复合式衬砌支护参数图 同时在开挖时坚持短进尺、弱爆破原则，保留核心土，控制平均超挖在10cm以内，及时初喷封闭掌子面，减少围岩裸露时

19、间，各工序间衔接紧密，从而加快进尺循环速度。 3.3二次衬砌设计 隧道衬砌是人工支护的一种，主要是和初期支护一起在运营期间维护坑道长期稳定和耐久性的基本结构。但在本段浅埋隧道中，围岩松散，开挖后属于坑道不稳定洞室，且地表下沉量较大，需要二次衬砌一起参与控制地表下沉，控制较长时间内初期支护变形不收敛，所以二次衬砌在初期支护未变形前就要修筑。在这种情况下，二衬不仅要及时浇筑，而且要紧跟掌子面。即开挖进尺够一模，立即浇筑一模。这样二次衬砌就要承受一部分荷载。所以及时浇筑二衬，对坑道的尽快稳定作用明显。 本段采用钢筋混凝土衬砌结构，厚度60cm，环向钢筋N1（N2）2220cm，双层布设，纵向钢筋N3

20、1830cm，亦双层布设；衬砌结构内外保护层各为6cm，双层钢筋网间设置N4830cm箍筋，混凝土采用25#防水混凝土，防水等级S8，具体布设参数见图4 所示： 图4 衬砌钢筋布置图 4 监控量测分析 为了了解处理后隧道支护结构的工作状态，评价浅埋段处理的效果，在施工期对K42+410 隧道断面进行了监控量测；监测数据表明洞周位移收敛量较小，隧道侧墙水平累积位移值在10.893mm 左右, 平均每天位移收敛值为0.7262mm；拱顶累积位移值在5.624mm 左右, 平均每天位移收敛值在0.3749mm左右, 基本上可认为隧道围岩趋于稳定。隧道侧墙水平和拱顶位移时间曲线见图5、图6； 图5 边

21、墙水平位移时间曲线 图6 拱顶位移时间曲线 5 结语 隧道浅埋滑坡地段问题受地形、地质以及施工等条件的限制, 特别是对于穿越碎石亚粘土、亚粘土，碎石状松散结构的II类围岩，处理起来有相当难度。实践证明, 采用隧道内部径向注浆，加强支护，同时加强辅助措施的方案，对此段加强超前辅助措施，稳定掌子面，加大初期支护、二次衬砌的支护参数，从而防止了隧道开挖时冒顶、坍塌，提高施工安全保证系数。所以此方案是一种高效、 快速、稳定、安全的施工措施。 隧道及地下工程防水堵漏工法 在用盾构法TRANBBS施工中，由钢筋混凝土管片(衬砌)拼装而成的隧道，由于各种原因造成管片的渗漏水，为保证隧道工程的质量，就必须进行

22、防水堵漏处理。隧道防水堵漏工法，从理论和实践上总结了近30年来隧道堵漏经验。 该工法在上海地铁一号线区间隧道、延安东路越江隧道、打浦路越江隧道、金山石化总厂进排水隧道等大型工程上得到应用，达到了止水、防水的目的，取得了较好的社会效益和经济效益。 该工法中TZS水溶性聚氨酯注浆材料，获得建设部科技进步三等奖。 1 特点 1.1防水堵漏工法能有效解决地下工程中混凝土结构的接缝、施工缝、变形缝、蜂窝麻面及混凝土收缩裂缝等渗漏水、止水、防水效果显著。 10.1.2经防水堵漏处理后的隧道地下工程可以充分发挥其作用，例如原来因渗水而不能使用的地下工程，经堵漏处理后就可以充分利用起来发挥其作用。例如可开设地

23、下商场、旅游停车库、仓库、娱乐场、变电站等，发挥其社会效益。 10.2隧道防水堵漏工法经济效益 隧道防水堵漏施工，只要加强管理，重视质量、安全，就能取得较好的施工利润和经济效，利润一般可达1020。 11工程实例 11.1打浦路越江隧道防水堵漏 上海黄浦江打浦路越江隧道是我国采用盾构法建造的第一条水底公路隧道，1965年建造，1970年通车，全长2736m，属单管双车道隧道。 造成隧道漏水的原因是； 11.1.1上海市地下水位普降，形成江中段与江岸段沉降不均匀，引起了隧道变形，使管片接缝开裂漏水。 1.2防水堵漏工法施工工艺简单有效，设备体积小巧，不受施工场地大小限制。 1.3防水堵漏工法中目

24、前所用的注浆材料、嵌缝材料，例如油溶性及水溶性聚氨酯灌浆材料，821BF遇水膨胀橡胶，888膨润土嵌缝胶等，都已达到国内先进水平，有的已达到国际水平。 1.4防水堵漏工法中，利用特殊的工艺、材料可对混凝土裂缝进行补强，尤其对大面积浇捣的混凝土收缩而产生的细小裂缝也能进行防水堵漏处理。 2 适用范围 适用于各种地下工程的防水、堵漏施工，如人防地下室、地下通道、地下车库等工程的防水堵漏。 3 工艺原理 防水堵漏工法所采用的基本原理是化学灌浆。化学灌浆就是利用手工或机械手段，在压力作用下，将特制的化灌材料灌入到建筑物结构裂隙中，使灌浆材料在裂隙中凝固，以达到充填裂隙和止水的目的。 对贯穿裂缝，可采取

25、封缝、埋管、化灌的方法处理。对非贯穿裂缝，因闭气的关系，难以将浆液灌到裂缝的尖顶区，从而不能消除该尖端区所形成的应力集中区，故处理中应周密考虑各种因素，提高浆液的充填率。对于温度裂缝，考虑到混凝土建筑对气温的“滞后效应”，一般选择在混凝土体温度的低点进行灌浆处理，效果较好。 4 施工工艺 4.1柔性防水堵漏施工工艺 防水施工工艺分为割缝、剔槽、打磨、刷涂料几步，见图1。 4.1.1切割与剔槽 根据TRANBBS设计要求，先用切割机在管片接缝两侧切割，然后用冲击电钻剔槽，再辅以人工精修成5cm深的沟糟。 4.1.2基面处理 基面处理采用两种方法。明显渗漏水部位采用凿孔注浆堵水(注浆材料为丙凝浆液

26、或水溶性聚氨酯)，其他部位渗水采取快凝水泥封堵。快凝水泥SH外渗剂与425普通硅酸盐水泥按比例混合，或用双快水泥。然后进行封堵。水泥凝结时间调节在2min左右。 4.1.3打磨 在管片接缝两边约20cm宽距离内，用湿工磨光机打磨。去掉凹凸不平杂物、浮尘等。打磨露出新鲜平整混凝土基面，为下一步涂涮防水涂料打下基础。 4.1.4嵌缝 把配合好的851焦油聚氨酯密封膏或888膨润土嵌缝胶、FUP聚氨酯密封系列止水材料，嵌入修好的沟槽内，填至管片表面平整为止。嵌缝完毕还应以刮刀压刮，以增强密封膏与混凝土的粘结。 4.1.5涂刷防水涂料层 为保护嵌填料和加强管片接缝的防水能力，在接缝两侧涂刷23层柔性防

27、水涂料。防水涂料成膜厚度应保持在2mm，涂刷时应注意形成整体防水胶膜，可采用刮刀或毛刷满涂均匀：也可用氯丁乳胶聚合物砂浆作外防水层。 嵌缝及涂刷防水涂料层应在无渗水、干燥情况下进行。 4.2柔刚结合防水堵漏工艺柔刚结合 防水堵漏工艺程序为：打毛、切割、剔槽；抽管、嵌缝、抹面、注浆。见图2。 4.2.1凿毛、割缝、剔槽 凿毛；在管片接缝两侧，各宽20cm，人工用剁斧凿毛，露出新鲜混凝土基面并使其粗糙，为增强刚性抹面与混凝土的良好粘结打下基础。 割缝、剔槽；用日产金刚石锯片混凝土切割机切割，切割宽度45cm，沟深56cm，然后用冲击电钻剔槽，最后用电铲和人工精修成56cm深的沟槽。 4.2.2抽管

28、 采用14mmPVC胶管作模，双快水泥或其他快凝水泥压管封缝，进行抽管作业，最后留出引水注浆管。4.2.3嵌缝材料可选用： (1)环氧煤焦油涂料(底胺和密封膏) (2)851焦油聚氨酯涂料 (3)TPC聚氨酯密封系列止水材料 嵌缝；先用钢丝刷和毛刷清理掉沟槽和两侧的浮灰、泥土，然后嵌入缝材料(施工中按各种嵌缝材料的施工工艺进行)，要求嵌填后反复挤压至密实，在嵌缝材料固化过程中最好用刮刀或人工按压两遍，以使粘结更好。 4.2.4抹面 抹面防水可按五层抹面防水做法实施。也可采用氯丁胶聚合物砂浆抹面。抹面完成后要浇水养护34天。 4.2.5注浆 首先用手掀式注浆泵向引水管压水，然后再压注水溶性聚氨酯

29、浆液(或其他化学灌浆材料)。待浆液固化后，用小刀割掉预埋引水管，再用双快水泥封闭。 5 防水堵漏材料 5.1封缝材料 目前防水堵漏施工中所采用的封缝材料有以下几种 (1)525普通硅酸盐水泥加SH水泥外掺剂 (2)双快水泥 (3)特速硬 (4)525普通硅酸盐水泥加防水浆 (5)525普通硅酸盐水泥加水泥速凝剂(红星一号、水玻璃、氯化钙等等) 5.2嵌缝材料 (1)上隧牌851焦油聚氨酯涂料 (2)TPU聚氨酯双组份密封胺 (3)TPU聚氨酯止水腻子 (4)888膨润土聚氨酯嵌缝膏 (5)环氧煤焦油嵌缝材料 5.3化学灌浆材料 化学灌浆材料种类繁多，但在选择时，应考虑以下要求： 5.3.1化学灌浆材料的可灌性、凝胶时间可以