光面爆破论文

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1、凉风凹 1#隧道光面爆破施工技术（中铁 xx 局集团公司第五工程有限公司水麻高速公路项目部） 云南 xx摘 要：介绍凉风凹 1#隧道进口段光面爆破参数的选择、施工方法及工艺，对控制隧道超欠挖起了积 极的作用。关键词：公路隧道；光面爆破；参数选择；施工技术一、工程概述凉风凹 1#隧道进口段位于国道主干线（ GZ40 ）二连浩特至河口云南 水富至麻 柳湾高 速公路中 的第九 合同段。该隧道 双幅全长 2750m ， 隧道采用左右幅分离的双洞单向行车双车道。隧道设计为净跨 11.2m ，净高 7.1m 的单心圆拱 曲 墙断面， 为 长大 隧道。隧道区域 处 于构造侵蚀 的低山区，为分水岭 地貌， 最

2、大埋深 501.44m ，主要 出 侏罗系地层，岩性组合为紫红、紫黑、灰绿色砂岩、粉砂质泥岩、 泥质粉砂岩不等厚互层。进口段均处于陡坎地段，进口由紫红色泥 岩组成受风化营力影响，浅表层23m风化破碎强烈，围岩类别低， 围岩 类别划分难度较大。进口段隧道穿越深度以泥岩 为主， 其围岩 类 别 为 II、III 类 ， 其中 III 类 围 岩 占 65% 。采用台阶法开挖、锚、 喷、格栅 、网、 初期支护 ， 全断 面复合式衬砌。二、光面爆破的特点根据公路隧道“新奥法”施工的需要和工程地质条件，结合施工现场实际情 况，决定采用光面爆破施工。光面爆破施工，可以减少对围岩的扰动，增强 围岩的自承能力

3、，特别是在不良地质条件下效果更为显著，不仅可以减少危 石和支护的工程量，而且保证了施工的安全；由于光面爆破使开挖面平整， 岩石无破碎，减少了裂隙，这样可以大大减少超欠挖量。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%,不但 减少出碴量，而且还很大程度的减少了支护的工作量，从而降低的成本，加 快了施工进度。三、光面爆破方案的确定 目前，大断面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，该隧道采用预 留光爆层法。1 8. i.tz |Ci.一 1 一一1 史3 1i：6厂厂厂21T厂L厂JsUT

4、1一戌.上导开挖炮眼布置示意图四、爆破方案设计1、爆破参数的选择 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。凉风凹 1#隧道主要为 III 类围岩，上导开挖断面的面积为61.6m2，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) 、光爆层厚度(B)光爆层厚度就是周边眼最小

5、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，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。凉风凹1#隧道确定光爆层厚度(B)为0.500.80。( 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，是影响 爆破效果的重要因素。A=(1216) d K= 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，

6、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装药集中度，kg/m；Q单位体积耗药量，g/m3；A周边眼间距，m；B光爆层厚度，m；通过现场试验和施工经验数据，用计算法进行校核，确定q=0.150.25kg/m。 （4）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（巾35

7、）起爆；小直径药卷（巾25）空气间隔装药。周边眼装药结构示意图（5）光面爆破的分区起爆顺序为：掏槽眼辅助眼周边眼底板眼。 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。2、装药量分布及光面爆破参数表（见下表）类围岩 （上导）开挖爆破装药量表顺 序炮眼 名称炮眼/药卷 直径（mm）炮眼个数炮（个），眼深度炮m1眼间距（cm）L眼装药!（kg/孔）艮计装药量（kg）1掏槽眼42/3542.2!0x1502.29.52辅助掏槽眼42/3592.11001.09.03辅助眼42/35122.0900

8、.89.54辅助眼42/35152.0850.812.05辅助眼42/35202.0750.816.06二周边眼42/32252.0700.820.07周边眼32/20502.0400.2512.08底眼42/32142.0800.811.0合计14999.4上导断面面积：61.56平方米，掘进长度按2.0 m考虑。炸药单耗量k=0.81kg/立方米。楔形掏槽，槽口尺寸80 x 150cm,深度1.2m，角度10 5。 周边眼直径：32mm，使用小药卷20mm,装药不偶合系数入=1.6。间距E=40cm,，最小抵抗线W=50 0cm,E/W=0.7 0.8,单孔装药量q=0.25kg。光面爆破

9、系数名称炮眼间距（1 ）光爆层厚度 （I）密集系数装药集中度_八1不耦合系数般参考值405050800.5 0.80 100 151 52 0凉风凹1号 隧道取值40600.680.121.6五、施工方法及工艺一、钻爆机具材料钻孔采用13台YT28型凿岩机和3台20m3空压机，人工钻孔，钻孔直 径为42mm，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，准确定出隧道中心线和拱顶面高程；用红油漆画出开

10、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，当开挖面凹凸较大时，应按实 际情况调整炮眼深度（相应调

11、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20cm，深眼不超过30cm。5、清孔装药装药前

12、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、光面爆破施工技术措施（1）对所有爆破作业人员进行岗前培训，使

13、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

14、和影响爆破效果。六、光面爆破实施效果与经济效益一）、光爆效果凉风凹 1#隧道开挖掘进工作已接近尾声，隧道开挖全部实行光面爆破， 除开始的试验段外，现已开挖地段光爆效果良好。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、岩碴块度较小亦均匀，利于装碴，节省装运时间。3、减少支护投入，降低工程造价。4、岩面平整，应力集中小，减少安全隐患 （二）、经济效益1、节省时间：光面爆破施工钻眼及装药延长20min，清理危石或补炮缩短20min，初期支护缩短20min，装碴及出碴缩短20min，并方便了后续的挂土 工布、防水板施工。2、节省材料：光面爆破比非光面爆破减少超挖量 15%，按现行规范标准平均超挖值为150cm，即每延米少开挖约2.0m3。减少同标号喷射混凝土超挖 回填量约2m3,同时也节省了火工品和因非光面爆破所造成的围岩破碎所需钢支撑、锚杆、钢筋网等初期支护的工程量。