隧道光面爆破论文

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1、爆破工程读 书 报 告专业：11工程管理 一班姓名：学号：一花岩子隧道上导坑光面爆破施工技术摘 要介绍花岩子隧道光面爆破施工方法及工艺，对隧道超欠挖控制起到积极作 用，达到保证安全、质量下，降低施工成本，加快工程进度。随着光面爆破 技术的不断应用和推广，隧道工程中的光面爆破施工管理已日趋成熟。本文 就如何进行施工管理，对花岩子隧道工程中的光面爆破施工管理途径进行分 析，以全面落实爆破设计，确保施工的进度和安全，促进成本的降低，提高 光面爆破的效果。关键词：公路隧道；光面爆破；设计；施工一，工程概述花岩子隧道进口段位于九环线映秀至日隆（四姑娘山）旅游公路改建工 程D合同段。该隧道为单洞对向交通，

2、全长570m；建筑限界为净高9米，净 宽5米；隧道路面横坡为双向坡2%。隧道内空断面为净宽10m，拱高6.8m的 三心圆曲边墙结构。隧址区位于巴郎山南,山势挺拔，地形陡峻，为巴郎山最险要地段之一。区内地面高程变化在3450-3680m之间。场地出露及钻孔揭露的地层为新 生界第四系全新统人工填筑层（Q4me）、崩坡积层（Q4c+dl）、坡残积层（Q4dl+el）和 三叠系西康群侏倭组（T3zh）。隧址区位于马家院子背斜和凉水井向斜之间，断 裂活动不发育。区内地表水系部发育，主要为季节性沟水，地下水内型主要 为松散堆积层孔隙潜水、基岩裂隙水。隧道进出口及洞身段由三叠系西康群 侏倭组（T3zh）变质

3、砂岩夹板岩构成，其围岩类别为V、巧级，其中V级围岩 占53%。隧道按“新奥法”施工原理进行洞身结构设计，即以系统锚杆、喷砼、 钢筋网、格栅钢架、型钢钢架等组成初期支护与二次模筑砼相结合的复合衬 砌形式。结合我隧道围岩破散，保证隧道施工安全的前提下，拟采用台阶法对隧 道进出口及洞身段进行开挖。二、光面爆破的特点及意义隧道光面爆破是一种能按设计轮廓线爆破岩体，使隧道开挖面平整，并 使围岩不受明显破坏的控制爆破技术。其实质就是在隧道掘进设计断面的轮 廓线上布置加密周边孔，减小药包直径，减少装药量，采用低密度和低爆速 的炸药，以控制炸药爆炸能量及其作用，降低爆炸冲击波的峰值压力，削弱 在岩石中引起的应

4、力波强度，避免在炮孔周围产生压碎区，而使爆破作用集 中到需要爆落的一侧岩体上，减弱对原岩体的破坏作用。这种加密的周边孔 称为光爆孔。当相邻的光爆孔爆破时，在其连心线上将形成贯通裂隙，岩体 被劈裂，形成平整的断裂面。隧道光面爆破的爆破原理使此种爆破对隧道施 工意义巨大：（1）隧道的开挖质量（超、欠挖控制质量）的好坏，直接影响 着一个隧道施工的成本控制。采用光面爆破使开挖面平整，岩体破碎少，超 欠挖控制质量好。爆破后开挖面基本接近设计轮廓线，直接减少了将来支护 的工程数量。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%。（2 ）光面爆破后，开挖面平整，危石少，撬

5、顶工作 简单，减轻了表面应力集中现象，避免局部冒落，增进了围岩稳定，加快了 隧道掘进速度。（3）光面爆破对围岩破坏轻微，危石少，据有关资料表明， 采用光面爆破时，围岩松弛带的范围只是常规爆破方法的1/3-1/2,直接提高 了围岩稳定性，保证了施工安全及隧道开挖质量。三、爆破方案设计根据公路隧道“新奥法”施工的需要和工程地质条件，考虑工程成本控 制及整体工期，本隧道决定采用光面爆破施工。目前，隧道光面爆破施工有2 种方法：一是预留光爆层法；二是全断面一次性开挖法。根据施工现场的实 际条件及围岩情况，本隧道拟定采用预留光爆层法。综合考虑施工整体进度 及利于控制超欠挖因素，拟确定开挖每循环进尺2.0

6、m。1、爆破参数的计算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 道开挖断面的形状与尺寸，装药结构与起爆方法。花岩子隧道主要为V级围 岩，上导开挖断面的面积为53.94 m2,采用2号岩石铵梯炸药，周边眼采用 空气间隔装药，其他炮眼采用连续柱状装药，采用火雷管和非电毫秒导爆雷管起爆。严格控制周边眼的装药量，采用合理的装药结构，尽可能的使药沿药眼 长均匀的分布，这是实现光面爆破的重要条件。在光面爆破中，炮眼间距E、最小抵抗线W、炮眼密集系数K、装药密度 q是相互制约的。（1）、周边眼间距（a）与光爆层厚度（B）光爆层是指周边炮孔与最外层主爆孔之间的一层岩石圈。光爆层厚度就 是

7、周边眼最小抵抗线，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，岩石比较容易崩落，此时光爆层厚度可以大些。断 面小，光爆眼所受到的夹制作用大，光爆层厚度可以小些，光爆层厚度与岩 石的性质和地质构造也有关，坚硬岩石光爆层可小些，松软破碎的岩石光爆 层可大些。根据花岩子隧道设计内空断面为净宽10m，拱高6.8m的三心圆曲 边墙结构，确定光爆层厚度（B）为0.60m；周边眼间距为0.5m。（2）、周边眼密集系数周边眼密集系数是周边眼间距（a）与光爆层厚度（B）的比值。密集系 数过大，爆破后会在周边眼间留下岩埂，爆破不彻底，造成欠挖；反之，会 使爆破设计轮廓线外岩体破碎、松动，

8、危石多，出现超挖。由此见，周边眼 密集系数的选择正确与否，直接关系着隧道开挖质量的好坏。确定本隧道周 边眼密集系数为0.68。A= （1216） dK= a/B式中，a为周边炮眼间距，cm；d为炮眼直径，mm。K 值总是小于 1 当 d=3846mm, a=3060cm,B=7580cm 时，K=0.60.8。（3）装药量计算：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，即 以kg/m表示，一般采用实验方法求得或从同类工程中选取。q=QaB式中q一装药集中度，kg/m；Q单位体积耗药量，g/m3；A一周边眼间距，m；B一光爆层厚度，m；通过现场试验和施工经验数据，用计算法进行校

9、核，确定q=0.12kg/m。（4）不耦合系数K不耦合系数是指炮孔直径与药包直径之比。光面爆破采用药包直径小于 炮孔直径的方法，因而不耦合系数K 1。随着不耦合系数的增大，爆炸冲击作用减弱，而爆炸气体准静态压力的 作用时间得到延长，作用在炮孔壁岩石上的应力值下降。不耦合系数的取值 一般介于1.53.0之间，此时可使炮孔壁岩石上受到的冲击压力（或产生的 应力）不大于岩石的极限抗压强度，避免压碎圈的形成，从而留下半炮孔痕 迹；同时，在炮孔连心线上产生的切向拉应力大于岩石的抗拉强度，产生定 向裂隙。（5）装药结构和起爆方式光面爆破采用不耦合装药，一般不耦合系数为1.52.0，炮眼装药按装 药集中度计

10、算出的药量均匀装入炮眼内。为克服底部炮眼的阻力，在炮眼底部放半个标准药卷，使光爆层易于脱离岩体。施工中采用如下图装药结构: 1/2普通标准药卷（山35）起爆；小直径药卷（山25）空气间隔装药。2、光面爆破参数确定结合以上理论计算，最终爆破参数确定如下：花岩子隧道光面爆破设计参数掘进长度:2.0m结合设计资料，确定岩石性质为3-4名称周边眼间距cm光爆层厚度cm密集系数装药集中度Kg/m不耦合系数参考值40-5050-800.5-0.80.1-0.151.5-2.0花岩子隧道取 值50600.680.121.6周边眼装药结构示意图3、起爆顺序光面爆破的分区起爆顺序为：掏槽眼（1、2）辅助眼（3、

11、4） 周边眼（5、6）底板眼（7）。采用多段微差起爆（由内向外），其中主爆 区的周边眼比辅助眼眼跳2段起爆，并用同一段雷管。主爆区使用非电毫秒 雷管。光爆层的光爆眼用用导爆索一次同时起爆。上导坑开挖炮眼布置示意图（HYZ）四、施工方法及工艺（一）、钻爆机具材料钻孔采用15台YT28型凿岩机和3台20m3电动空压机，人工钻孔，钻 孔直径为42mm, 一字形合金钢钻头。采用35mmX200mm2号岩石铵梯炸药。 引爆雷管为8号工业纸壳火雷管，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。（二）、光面爆破施工工艺1、放样布眼钻眼前，测量人员用经纬仪和水准仪，准确定

12、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。2、钻眼要求掏槽眼：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。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。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

13、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3、炮眼布置要求先布置掏槽眼，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。 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。 辅助眼根据上稀下密，中部均匀分布的原则布置。4、孔口堵塞长度L0L0= （0.20.5） W一般堵塞长度浅眼不超过20

14、cm，深眼不超过30cm。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35cm。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、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。7、光面爆破施工技术

15、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1.52.0,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。五、光面爆破实施效果与经济效益（一）、光爆效果花岩子隧道开挖掘进工作已结束，隧道开挖全部实行光面爆破，除开始 的爆破试验段外，剩余开挖地段光爆效果良好，超欠挖控制良好。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、洞碴块度较小且均