蒋 嘉
(广东鸿高工程建设集团有限公司,广东 东莞 523000)
摘 要:我国经济的发展,科技的进步,为隧道施工带来了极大的机遇,隧道施工技术相比之前提升了一个台阶。隧道施工作为整个工程的重点环节,必须保证施工技术达到预期的效果,而光面爆破技术是隧道施工的关键,此项技术决定着隧道施工是否能够正常进行,施工完毕后是否能够正常使用,因此爆破技术是隧道施工的重中之重。本文主要阐述了光面爆破在隧道施工中的应用。
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关键词 :光面爆破;隧道施工;爆破设计
中图分类号:U455.6 文献标志码:A 文章编号:1000-8772(2015)08-0174-02
收稿日期:2015-02-10
作者简介:蒋嘉(1966-),男,湖南娄底人,本科,工程师。研究方向:公路隧道施工技术及现在管理。
隧道施工难度比较大,危险系数很高,需要采用不同的方法对其进行施工。但是,一般的施工方法会在一定程度上破坏围岩,降低其稳定性,形成一种比较严重的超欠挖现象。对于这种情况,采用光面爆破技术能够对爆破范围进行有效控制,保持围岩的稳定性。光面爆破技术能够对周边眼的爆破参数进行必要的调整,使爆破形成一种贯通的破裂缝,内围岩体裂解,并向临空面抛掷。这种爆破能够在很大程度上降低裂缝,使爆破后的岩石有一个较为清晰的轮廓,方便对隧道实施下一步施工方案,使隧道施工顺利进行。
一、工程概况
由山东省公路建设(集团)有限公司承建的东莞高速公路东莞段(含清溪支线)第九合同段,全线长3.899Km,其中走马岗隧道位于东莞市樟木头镇附近,设计为时速100Km 分离式双向六车道隧道, 净空14.75*5.0m, 起止桩号为: 左线ZK21+157 ~ ZK24+300, 长3143m; 右线YK21+170 ~ YK24+305,长3135m。本工程为从(化)至(东)莞高速公路全线控制性工程。
二、工程地质
断层造成岩层破碎并产生大面积较厚的残坡积层,降低隧道的级别,影响隧道围岩稳定性。
WF2 断裂构造:WF2 断裂构造位于主线
ZK21+660 ~ ZK21+670、YK21+675 ~ YK21+685 段, 倾向约101°,倾角约69°,视宽度约4 ~ 5 米,影响范围约35 米,受断裂影响,岩石节理发育,岩体破碎。
WF3 断裂构造:WF3 断裂构造位于主线
ZK22+020 ~ ZK22+030、YK22+015 ~ YK22+025 段,倾向约131°,倾角约77°,视宽度约3 ~ 4 米,影响范围约90 米,受断裂影响,岩石节理发育,岩体破碎,富含裂隙水。
WF4 断裂构造:WF4 断裂构造位于主线
ZK23+060 ~ ZK23+070、YK23+060 ~ YK23+070 段,倾向约121°,倾角约71°,视宽度约2 ~ 3 米,影响范围约60 米,受断裂影响,岩石节理发育,岩体破碎,富含裂隙水。
WF5 断裂构造:WF5 断裂构造位于主线
ZK23+360 ~ ZK23+370、YK23+370 ~ YK23+380 段,倾向约98°,倾角约72°,视宽度约2.5 ~ 4 米,影响范围约55 米,受断裂影响,岩石节理发育,岩体破碎,富含裂隙水。
WF6 断裂构造:WF6 断裂构造位于主线
ZK23+485 ~ ZK23+495、YK23+490 ~ YK23+500 段,倾向约109°,倾角约70°,视宽度约0.5 ~ 1.5 米,影响范围约75米,受断裂影响,岩石节理发育,岩体破碎,富含裂隙水。
WF7 断裂构造:WF6 断裂构造位于主线
ZK23+935 ~ ZK23+945、YK23+870 ~ YK23+880 段,倾向约22°,倾角约69°,视宽度约0.8 ~ 2.5 米,影响范围约165米,受断裂影响,岩石节理发育,岩体破碎,富含裂隙水。
本隧道进出口地质条件基本相同。进出口洞口覆盖粉质粘土、全风化岩层,围岩为粉质黏土、全风化岩,土质松软,岩石破碎,孔隙较大,稳定性差,透水性差,且处于地下水位以上,对洞口稳定有一定影响。隧道洞口施工应注意暴雨期间雨水对洞口地面的冲刷破坏作用,宜采取截流、疏排措施,在洞顶设置截水沟,隧道洞口下坡处设置横向截水沟。
三、爆破设计
(一)参数选择
光面爆破主要是把周边眼一定范围内的岩石爆破下来,使岩石壁有一个规则的轮廓,并且在最大程度上使半边眼痕迹进行保留,爆破与药物的密度(q)、最小抵抗线(w) 有很大关系,规则轮廓主要和炮眼间距(E)、相对距离(m=E/W) 有很大关系,半边眼痕迹主要和不偶合系数(D=d 炮眼/d 炸药) 有很大关系。具体关系见表1。
(二)掏槽形式及装药结构
隧道爆破技术的关键因素是掏槽,假如掏槽失败,周边眼不能形成理想的临空面,爆破就会使残眼加深,大大降低了炮眼的利用率,所以,在此基础上应当选择适合具体环境的掏槽形式。一般情况下采用的掏槽形式主要有中空直眼掏槽和楔形掏槽两种。周边眼装药采用Ф25 光爆药卷间隔装药,导爆索连接。
四、光面爆破在隧道施工中的应用
(一)洞身施工的方法
由于受到隧道环境和地质设计的影响,应使用新奥法对其进行施工爆破,这种方法遵循“少扰动、紧封闭”的原则。不同级别的围岩根据情况不同,采用不同的施工方法,比如,Ⅲ级围岩使用台阶施工法。对整个施工通过TSP 地震波对地质情况进行针对性地探测,并选择与之相应的施工方法。
(二)施工工艺与方法
根据隧道爆破计划,在对爆破试验进行围岩选择时,应选择与隧道岩石相似的围岩(围岩具体分级见表2),并对设备进行维护、准备各种合适的材料。在实际隧道施工过程中,由于侧壁导坑断面相对比较多,提高了支护的复杂性。由于中壁导坑断面相对比较少,极大加快了施工的速度,降低了支护的复杂性。
1. 施工前的准备: 爆破施工前,准备好需要的材料、必要的设备,各种工具,最为重要的是应严格选择围岩,以便为爆破试验做好充分准备,最大程度上保证爆破试验的效果,使爆破施工的隐患降到最低。
2. 测量画线: 爆破方向的确定是非常重要的,采用经纬仪进行方向的确定和标高的控制,用一定量的红油漆对开挖面的中心线和轮廓线进行必要的绘制,在300 m 左右处对中心线和轮廓线进行定位,并标识出炮孔的位置,炮孔位置误差应小于5cm。
3. 钻孔: 确定炮眼的位置后,对其进行必要的钻孔,钻孔位置的误差应降低到最小。在钻孔之前,应保证隧道轴线和保钻杆两者的平衡,并对墙和拱顶进行必要的调整。周边眼的直径也有规范,一般是钻孔直径的10 倍左右。必须要保证钻杆外插角大于30 度,与此同时,开挖台阶小于3 cm。掏槽眼时,还需要对角度、眼间距和深度进行必要的控制。
4. 清孔装药: 装药前应对孔进行必要的清理,采用高压风枪对其进行彻底的清理。用木塞堵住底眼,预防淤孔。
5. 连网起爆: 爆破技术采用连网起爆中的复式网络连接,对雷管进行必要的分段,对装置雷管的胶布进行必要的包扎。
对导爆管的要求相对较高,一般情况下使导爆管的自由端处于10cm 处。
6. 通风系统: 还需要对起爆后的环境进行通风排烟,起爆后由于药物燃烧生成的物质会对环境产生了一定的污染,需要开启通风系统,保持作业空间环境的良好。
7. 清理石块: 根据专业人员的要求,采用钢钎清理爆破面出现的危险石块,并对其进行喷水除尘。
五、结束语
由上文可以看出,光面爆破技术在很大程度上能够对隧道起到顺利施工的作用。在光面爆破中,爆破系数对爆破的稳定和岩层稳定也具有非常大的参考价值,通过对隧道施工技术的分析和研究可以得出,爆破技术的成功与否和爆破参数有很大关系,爆破参数是爆破成功的一个重要因素,所以,需要根据具体环境,对爆破系数进行正确地评估,选择合适的爆破参数。想要使爆破达到比较理想的效果,就必须对各种因素进行分析和研究,根据地理环境和参数进行安全施工。
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参考文献:
[1] 谭庆令. 光面爆破技术在隧道施工中的应用[J]. 科技风,2012(24):138-139,146.
(责任编辑:赵媛)