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1、论爆破控制在隧道施工中的重要性王锦斌 ( 山西路桥集团阳泉分公司 山西 阳泉 045000 ) 摘要: 围岩是隧道的主要承载单元，在隧道施工中，要牢固树立“保护围岩、爱护围岩”的观点和“少欠少超、内坚外美”的理念，通过控制爆破工艺，减少施工中的超挖、欠挖，有效降低对遗留围岩的损伤和松弛，使暴露的围岩尽量保留既有的质量，是隧道施工最重要、最基本的原则。关键词：光面爆破 控制 隧道 施工前言国道307线旧关至新店公路改建工程旧关隧道位于阳泉市平定县境内，按二级公路修建，隧址区位于娘子关井径早古生宽缓复向斜的核心部位，主要为露中奥陶统上马家沟组灰岩、白云质灰岩。地层平缓、产状2703401035，为
2、波浪起伏的单斜构造。地调未见断裂构造，主要发育23组节理构造。隧道穿越平定县旧关村以东山体，地表最高海拔777.0，进出口洞门地面标高分别为640.0与657.0。隧道长1540m,净宽10.0m，净高6.93m，建筑限界高度5.0m。隧道按二级公路60km/h行车速度标准设计，该工程于2006年7月开工建设，2008年8月完工。笔者作为工程的主要负责人，组织、参与了整个工程的建设实施。在旧关隧道建成过程中，深切体会到隧道爆破控制在施工中的重要地位：一是隧道爆破本身价格昂贵；二是隧道爆破工艺影响围岩的稳定，并极易造成超、欠挖。超挖引起多装、多运渣，超挖空间还要用混凝土回填；欠挖则要清除，从而人
3、工、工期和材料的超额消耗，致使工程成本增加。超挖也给后续作业，如喷混凝土、挂防水板等作业造成一定困难，极易造成质量隐患，增加了施工管理难度，所以爆破的成功与否，直接影响到隧道的施工安全和工程质量。因此，隧道爆破技术，对隧道建设具有重要意义。1 爆破技术措施旧关隧道按矿山法结合新奥法原理组织施工，钻眼爆破开挖，为了保证开挖轮廓线，确保围岩稳定，严格控制超欠挖，开挖方式采用光面爆破。开挖根据各段地质情况等因素，采用了全断面和台阶法2种开挖方法。IV、V级围岩采用台阶法，台阶长度35m；、III级围岩采用全断面法，每隔2030米用仪器复核中线、水平，保证位置正确。光面爆破的实质是按照隧道断面的设计轮
4、廓线合理布置周边眼而进行的一种控制爆破，它能有效地控制周边眼炸药的爆破作用，实施爆破之后，在隧道周边形成一个光滑平整的边壁，使隧道断面既符合设计轮廓要求，又要使围岩不产生损伤，从而保持围岩的完整和自身承载能力，同时，又能减少超、欠挖，提高施工质量和进度。以达到安全、快捷、高效、优质的施工目的。光面爆破分为全断面一次爆破和预留光面层两种。旧关隧道采用了全断面一次爆破，局部试验段采用了预留光面爆破法。隧道光面爆破技术施工过程如下：1.1 掏槽形式确定隧道爆破与露天常规台阶爆破不同，因为它是在一个临空面而其周边又受夹制的情况下进行的，为了使隧道掘进炮孔爆破能在不受夹制或夹制尽可能小的情况下进行，从而
5、使岩石得到充分的破碎，通常是在隧道的适当部位布置炮孔进行掏槽，首先形成一个有足够尺寸的槽腔，从而为掘进炮孔的爆炸提供适当的膨胀空间。因此，可以说掏槽的成功与否，是隧道爆破成败的关键。旧关隧道的主体围岩为深灰色中厚层状灰岩，豹皮状灰岩，白云质灰岩，夹少量中薄层状泥质灰岩。按岩层的实际情况选择掏槽方式和掏槽角度，易把岩石抛出，掏槽眼的数量少且炸药耗量低等特点（但眼深易受开挖断面尺寸的限制）。根据本隧道工程地质特点，结合现场的钻眼机械设备以及现场工人的操作熟练程度，采用爆破掏槽方式为斜眼掏槽(斜眼掏槽适合均质岩层，尤其适合有近似垂直和水平的层理、节理裂隙、夹层等的岩层。)：炮眼布置图：注：同对掏槽眼
6、的眼口距离，由炮眼的深度和角度确定，眼底距离为20cm为了保证开挖面的平整，掏槽眼应该比辅助眼深10cm，并且掏槽眼要求严格相互平行，眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm；辅助眼的眼口排距、行距误差均不得大于5cm，下台阶眼底不超过开挖轮廓线10cm但实际施工中，每次进尺最多就是1.8m,均不超过2m，还有几次因为掏槽钻孔偏差太大，导致爆破完全失败，其爆破进尺不到1.2m。后来采用直眼掏槽炮孔深度2.83.0m，每次进尺都能达到2.5m左右，最高可达3.0m。1.2 光面爆破有关设计1.2.1 炮眼直径和进尺：旧关隧道采用简易钻孔台架人工风枪打眼，钻眼炮眼直径为42mm。II、III级围岩
7、的循环进尺确定为2.53.5m，IV、V级围岩的循环进尺一般定为1.02.0m。1.2.2 爆破器材的选型与配套：雷管采用非电毫秒（ms）延期导爆管雷管，导爆管长7-10m；炸药一般情况下选用2号岩石硝铵炸药；洞内有渗水地段，选用抗水性能较好的乳化炸药；周边眼采用小直径药卷。1.2.3 起爆方法：起爆网络全断面采用并联方式，台阶法采用簇联方式，主发导爆管与被发导爆管用胶布包缠。起爆采用8号火雷管，导爆索长2.5-3m。传爆采用双雷管传爆，周边眼导爆索传爆。1.3 装药结构周边眼装药结构：采用两种形式，一种是空气间隔柱装药，较破碎围岩中采用。另一种是小直径药卷连续装药，较完整的软弱岩层中采用，各
8、装药结构分别如图所示：注：其它炮眼装药结构（如：掏槽眼、底眼、辅助眼等）装药结构均为连续装药。2 爆破施工要点在施工过程中，通过现场指导和培训学习，加强了司钻工的技术操作水平和责任心，提高钻孔精度。根据围岩走向、层厚、石质等地质情况，及时不断优化钻爆方案，进行爆破试验，采用激光全断面仪检查爆破效果和超欠挖情况，通过近一年多的施工，施工效果基本满足设计要求，检查结果爆破炮痕残留率：II、III级围岩70和IV、V级围岩50的标准。通过旧关隧道的施工，总结影响围岩稳定，造成超、欠挖的主要因素，可以归纳为以下几点：钻孔精度；爆破技术；施工组织管理；测量放线；地质条件变化；其它因素。根据对初期84个开
9、挖循环的统计，其中以钻孔精度对超欠挖影响最大（45.2%），其次是爆破技术（21.3%），施工管理（16.6%），地质变化（7.1%），测量放线（5.6%）。而前两项因素的影响占66.5%，因此控制超欠挖，保证围岩稳定的重点是控制钻孔精度、爆破和施工管理。针对存在的问题，隧道的爆破的施工要点，总结如下：2.1 树立“爱护围岩、少欠少超”的观点。通过控制爆破技术，不损伤或少损伤遗留围岩的固有支护能力；严格控制爆破精度减少超、欠挖，避免衬砌背后充填不密实，甚至空洞；衬砌厚度不足。2.2 提高钻孔技术水平。钻孔技术对隧道超欠挖的影响主要影响因素是周边炮孔的外插角、开口位置和钻空深度。根据专业经验，笔
10、者对钻孔深度、钻孔位置、间距和钻孔平行度、精度要求总结如下： 掏槽钻孔深度误差正负百分之五设计炮孔深度，其它钻孔深度误差正负百分之十设计炮孔深度。掏槽中空孔和掏槽装药孔位置误差为正负5厘米；周边孔位置误差为正负7厘米；其它掘进孔位置误差为正负10厘米。周边孔外插角为3度，误差正负1度，其它钻孔需平行打眼，掏槽打眼误差正负0.5度，其它掘进眼误差为正负1度。实际打眼总数为设计总数的95%及以上。2.3 进一步解决好爆破技术参数的合理匹配。爆破技术参数的合理匹配主要指爆破方法、爆破方式以及各种爆破参数。2.3.1 爆破方法的影响爆破方法平均超挖（cm）欠挖（cm）比较（%）备注普通爆破39.212
11、100最大78cm光面爆破20.5953.7最大36 cm2.3.2 爆破方式的影响爆破方式超挖值（cm）欠挖值（cm）炮孔保存率（%）备注全断面一次爆破台阶法10.715.33-1460-80光面爆破II、III级围岩预留光面层12.942-875条件大致相同2.3.3 爆破器材及装药方法装药方法药包直径（cm）平均超挖（cm）炮眼保存率（%）炮眼利用率（%）集中装药40.3514.806892.0间隔装药3212.7270.593.5连续装药20-2510.6870.193.32.4 地质条件是客观条件，它是确定爆破参数的基本依据。爆破设计主要是根据经验、类比或现场实验设计，而地质条件是随
12、掘进而不断变化的其中主要是围岩节理裂隙的变化。在施工中，根据开挖面对围岩进行观测描叙，并对围岩的节理裂隙状态进行预测，及时调整爆破参数和施工方法或采取局部内移炮眼、局部空孔不装药、加密炮眼、局部调整起爆顺序等辅助措施。3 结束语就山西省而言，隧道施工受地下水困扰的情况较少，因而对围岩的保护就成为隧道施工的首道屏障，围岩爆破控制效果尤为关键。本文试图通过对爆破施工技术、施工要点的讨论，为今后的隧道施工质量控制提供一定的借鉴经验。参考文献1关宝树，隧道工程施工要点集，人民交通出版社， 2003年2 王天生，隧道全断面开挖光面爆破施工方法，山西建筑，2004年By Demolition Contro
13、l In Tunnel Construction Important Wang Jin bin (Shanxi highway bridge group Yangquan Subsidiary company Shanxi Yangquan 045000)Abstract: The adjacent formation is tunnels main load bearing unit, in the tunnel construction, must set up “protection adjacent formation, loving care adjacent formation”
14、the viewpoint and “is wanting little ultra, in firm outside US” the idea reliably, through the controlled blasting craft, reduces in the construction the overexcavation, to owe digs, reduces effectively to leaves behind the adjacent formation the damage and the relaxation, makes exposed the adjacent formation to retain already some qualities as far as possible, is the tunnel construction is most important, the most basic principle. Key Words: smooth blasting control of tunnel construction【作者简介】王锦斌（1973-），男，山西阳泉人，工程师， 1993年毕业于山西省交通学校路桥专业联系电话：13935378161 0353-6668335通讯地址：山西省阳泉市北大街8号阳泉公路分局
