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1、2022年光面爆破技术在宝塔山隧道施工中的应用 论文导读：平遥至榆社高速马路宝塔山隧道位于山西省中东部太行山麓，穿过太岳山脉。光面爆破作用原理一般认为，光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中心，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后爆炸气的膨胀和裂缝进一步扩展，形成平整的暴裂面。隧道开挖方法主要采纳上下台阶法施工，级围岩台阶长度按515米设置，级围岩台阶长度依据实际状况按1540米设置。关键词：光面爆破，隧道，施工，应用 1.工程简介 1.1
2、工程概况 平遥至榆社高速马路宝塔山隧道位于山西省中东部太行山麓，穿过太岳山脉。本隧道采纳双线分别式设计，左线全长10191.696米，右线全长10479.611米。AS4合同段承建宝塔山隧道出口端左线4245米、右线4265米及宝塔山隧道3#斜井889.954米。隧道采纳双向四车道高速马路标准，设计速度80Km/h，全线设计车辆荷载采纳马路-级。隧道净空为510.25m；人行横通道：限宽2.0m，限高2.50m；车行横通道：限宽4.50m，限高5.0m。3#斜井净空为6.737.85米。 1.2工程地质条件 宝塔山隧道位于山西省中东部太行山麓。隧址构造剥蚀基岩山区，出露地层主要以三叠系砂岩及粉
3、砂岩为主，间夹薄层泥岩或砾岩，强弱风化，局部基岩表层覆盖有第四系风积物，隧道穿过多处断层破裂带。隧址地下水类型主要为碎屑岩裂隙水。隧址区降水量受季风及地形影响降水量较少，且主要集中在7、8、9月份。地震烈度为级。隧道主要围岩类型包括级围岩6605米、级围岩655米、级围岩浅埋段80米、级围岩破裂带1173米。宝塔山隧道3#斜井主要围岩类型包括级围岩374.954米、级围岩515米。 2.光面爆破设计 2.1光面爆破作用原理 光面爆破作用原理一般认为，光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连
4、线的中心，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后爆炸气的膨胀和裂缝进一步扩展，形成平整的暴裂面。论文参考网。要使光面爆破取得良好效果，一般需驾驭以下技术要点：依据围岩特点，合理选定周边眼的间距和最小反抗线，尽最大努力提高钻眼质量。严格限制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼长匀称分布。周边眼宜运用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。为满意装药结构的要求，可借助导爆索来实现间隔装药。采纳毫秒微差有序起爆。论文参考网。要支配好开挖程序，使光面爆破具有良好的临空面。 2.2光面爆破设计 2.2.1光面爆破的起爆依次 起爆依次：掏糟炮眼扩槽炮眼内圈炮眼周边炮眼底板炮眼
5、底角炮眼 2.2.2光面爆破参数的确定 光面爆破参数选择主要与地质条件有关，其次是炸药的品种与性能；隧道开挖断面的形态与尺寸，装药结构与起爆方法。宝塔山隧道主要为、级围岩，采纳2号铵锑炸药与乳化炸药，周边眼采纳空气间隔装药，其他眼采纳连续柱状装药，采纳火雷管和非电毫秒导爆雷管起爆。严格限制周边眼的装药量，采纳合理的装药结构，尽可能的使药沿药眼长上匀称的分布，这是实现光面爆破的重要条件。光爆层厚度。光爆层厚度就是周边眼最小反抗线，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，岩石比较简单崩落，光爆层厚度可以大些；断面跨度小，光爆眼受到的夹制作用大，光爆层厚度相对要小些。同时
6、间面爆破与岩石的性质和地质构造也有关系，坚硬岩石光爆层可小些，松软破裂的岩石光爆层可大些。宝塔山隧道光爆层厚度W为45cm75cm。周边眼间距。周边眼通常布置在距开挖面边缘0.1m0.2m位置处，光爆孔的孔底朝隧道开挖轮廓线方向倾斜35。当光爆孔孔径D为40mm时，周边眼间距E=D，宝塔山隧道在级围岩中W取45cm。周边眼密集系数。周边眼密集系数是周边眼间距E与光爆层厚W的比值，是影响爆破效果的重要因素。K=E/W孔深。由围岩地质条件及安排每班进度确定，炮眼深度按下式计算：L=每班进度安排/炮眼利用率，按阅历数据，掏槽眼应加深20cm。装药量光面爆破装药量的计算，一是确定炸药单耗量q,炸药的单
7、耗量对装药的效率、炮孔利用率、开挖壁面的平整度和围岩的稳定性都有较大的影响。它取决于岩性、断面面积、炮孔直径和炮孔深度等多种因素。二是装药集中度Q。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。公式为：Q=qEW。炸药总用药量按下式计算：Q=qV。式中：Q总用药量；q单位用药量；V开挖体积；S隧道断面面积；l掘进深度，即进尺。炮眼数量。炮眼数量取决于掘进断面面积、岩石性能和炸药性能。孔数过少将造成大块增多，周壁不平整，甚至会出现炸不开的状况；相反，孔数过多将使凿岩工作量增大。依据阅历公式，炮眼数目按下式计算：N=0.0012qS/(ad2)。式中：N炮眼数目；q单位用药量；S隧道
8、断面面积；a炮眼装药系数；d炮眼直径，为4cm。 2.2.3装药结构 周边眼装药采纳径向不耦合间隔装药，一般不耦合系数为1.52.0，炮眼。全部爆眼统一装入32标准药卷，周边眼间隔装药，岩石炸药与乳化炸药混装，周边眼药卷不需绑在竹片上，干脆装入，孔口用炮泥堵塞。光面爆破装药过程中，假如只留意限制周边眼用药量而忽视内圈协助眼的药量限制，很难达到志向的爆破效果。论文参考网。因此，为保证光面爆破的效果，南石壁隧道在实行开挖时，司钻手必需定岗定位，掏槽眼、底板眼、协助眼、周边眼都实行专人负责制。 2.2.4起爆方法 隧道爆破从掏槽眼到协助眼至周边眼，采纳多段微差毫秒雷管起爆由里向外起爆，其中周边眼比协
9、助眼要跳2段，间隔时间为25101毫秒，且用同一段雷管同时起爆。 3隧道光面爆破施工 隧道开挖方法主要采纳上下台阶法施工，级围岩台阶长度按515米设置，级围岩台阶长度依据实际状况按1540米设置。 洞身开挖施工工艺流程如下图： 3.1级围岩爆破施工 S5型衬砌类型，施工时坚持短进尺、弱爆破的原则进行施工，开挖进尺宜限制在1.0m1.5m/循环，进洞段依据围岩的实际状况，可以限制在0.5m左右。施工时尽量实行人工辅以小型机具协作长臂挖掘机干脆进行开挖，若必需采纳爆破开挖时，在征得监理工程师许可后实行微振限制爆破技术，严格限制爆破规模，把对周边围岩的扰动减小到最低限度。采纳短台阶法开挖，台阶长度为
10、515m，详细视围岩状况而定。上台阶采纳环形预留核心土开挖法施工，环形开挖长度11.5m，开挖周边宽度1.52.5m，下半断面拉中槽、马口开挖逐步成型。 3.2级围岩爆破施工 级围岩地段实行中长台阶法分步开挖，上台阶长度超前不宜超过40m，开挖循环进尺宜限制在1.5m2.5m/循环，进洞段依据围岩的实际状况，可以限制在1.0m1.5m以内。上断面采纳简易钻架、凿岩机钻眼，非电毫秒微差光面爆破开挖，下断面围岩状况较差时可以考虑拉中槽、马口开挖逐步成型，采纳简易钻架人工凿岩机钻眼。 级围岩正台阶开挖爆破参数表 部位炮孔雷管号孔深(m)孔数单孔装药量段装药量说明上半断面掏槽孔空孔1.61 1.级围岩
11、开挖面积分别为：95.85m2；2级围岩每循环进尺1.5m;3.级围岩每循环爆破方量143.6m3；4.级围岩单位耗药量1.0kg/m3。31.660.74.2掘进眼51.5101.77内围眼73.5120.67.291.5160.69.6111.5190.611.4131.5220.613.2周边眼151.5440.417.6底眼173.5150.812下半断面内围眼31.5130.67.851.5130.67.873.5120.67.291.590.65.4131.560.63.6底眼173.5373.829.6合计 184 143.6 3.3钻爆设计限制重点 基于以上缘由，隧道洞身开挖在
12、总体上采纳光面爆破，以最大限度的削减对周边围岩的扰动，削减超挖量，充分发挥围岩的自稳实力，提高初期支护的承载力。 影响超欠挖的因素有以下几点：、钻孔精度；、爆破技术；、施工组织管理；、测量放线；、地质条件改变；、其它。 其中限制的重点是限制钻孔精度、爆破和施工管理。本隧道对于钻爆参数的选择依据阅历及工程类比进行，施工中通过视察石质状况并通过试炮修正确定。 3.4周边眼参数选择 钻孔技术对隧道超欠挖的影响主要是周边眼的间距、外插角、开口位置和炮眼深度。对周边眼参数的选择如下： 周边眼参数表 围岩类别周边眼间距E(cm)周边眼反抗线W(cm)相对距离E/W装药集中度q(kg/m)极硬岩566055
13、750.80.850.250.30硬岩405050600.80.850.150.25软质岩354545600.750.80.070.12 3.5周边眼装药结构 周边炮眼采纳25mm小药卷间隔装药，导爆索连接，导爆索用竹片和电工胶布与炸药卷绑在一起。 装药示意图 3.6起爆依次 3.7爆破效果验证 周边轮廓基本符合设计要求，爆破后岩石壁面基本平整；爆破后岩面保留有半眼孔痕，整体性好的围岩半眼率大于90%；爆破后，在围岩壁面上无粉碎损伤，无明显新生裂隙，对围岩破坏稍微；爆破后围岩稳定，基本无剥落现象，循环进尺志向；石渣最大块在35cm，渣堆集中，抛距28m左右。 4结束语 光面爆破是通过正确选择爆
14、破参数和合理的施工方法，达到爆后岩面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种限制爆破技术。它与传统的爆破法相比，最显著的特点是能有效的限制周边眼炸药的爆破作用，从而削减对围岩的扰动，保持围岩的稳定，确保施工平安，同时，又可以削减超、欠挖，提高工程质量和进度。 宝塔山隧道开挖全部实行光面爆破，开挖地段光面爆破效果良好，超欠挖得到了有效的限制，削减了支护混凝土的用量，爆破后的岩面平整，岩渣块度匀称较小，利于运输，为后期铺挂防水板以及二次衬砌施工缩短时间，节约施工成本。 参考文献：1JTJ04294，马路隧道施工技术规范S2黄成光、丁敦荣。马路隧道施工。人民交通出版社。2002 第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页