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1、软弱围岩隧道爆破施工技术方案 本文主要介绍了在软弱围岩地段隧道爆破施工技术， 分析了光面爆破设计及安全施工对策，并对钻爆法的设计施工组织为同类工程提供参考。 一、软弱围岩隧道爆破开挖方案确定 隧道严格按新奥法原理组织施工，施工原则为“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的原则。 在开挖过程中应根据围岩类别（或级别）选用合理的爆破参数和掏槽形式、爆破材料、起爆方式、装药结构及堵塞材料，尽量减小爆破对围岩和邻近洞室的扰动和破坏，严格控制超欠挖和爆破震动速度，充分保护围岩的自承能力。前一洞室爆破对相邻洞室爆破震动速度的影响应控制在 5cm/s 之内。 二、钻爆设计 钻爆设计方案
2、总的设计思想是拱部采用光面爆破,边墙采用预裂爆破,核心采用控制爆破，掏槽采用抛掷爆破的综合控制爆破技术。根据开挖方法分别采用半断面及全断面两种爆破方式，采用非电毫秒雷管爆破网路。对级和级围岩采用半断面台阶方式爆破，为减轻爆破对围岩的扰动，开挖断面采用多段位非电雷管进行网路设计。 掏槽眼爆破设计 光面爆破作为一项较为先进的控制爆破技术， 在其掏槽眼、 辅助眼和周边眼中，掏槽眼的主要作用是爆破出新的自由面，为其他炮眼创造有利的爆破条件；辅助眼的作用是进一步扩大和延伸掏槽的范围；周边眼的作用是控制隧道断面规格形状。因此，掏槽成败是光面爆破的关键，它不仅影响周边眼的爆破，而且关系到进尺长短。掏槽形式基
3、本上有直眼掏槽和斜眼掏槽两大类。 2.2.1 直眼掏槽 直眼掏槽的特点是掏槽眼都垂直于工作面，其中几个炮眼为空眼，为装药炮眼碎胀提供所需空间。直眼掏槽要求钻孔密度大，精度高，一般还需要大临空孔，作业时间长。 2.2.2 斜眼掏槽 斜眼掏槽的特点是掏槽眼与自由面斜交，其优点是所需掏槽眼数量较少，易将被破碎的岩石抛出。在隧道光面爆破中运用较多的是楔形掏槽和锥形掏槽，楔形掏槽的炮眼分为两组，线型对称分布，眼底也同样对称分布于该对称轴，炮眼间距为，倾斜度为 6070，掏槽眼数为个10 个，掏槽眼深为，适用于中硬岩石、断面积 40m2以上的隧道，合理进尺为；锥形掏槽的炮眼则以相同的角度向眼底集中， 此种
4、掏槽方法一般适用于较硬或急倾斜岩层、 隧道断面 4m2以上导坑开挖。 2.2.3 组合斜眼掏槽设计 对级围岩软弱粉砂岩，采用组合式斜眼掏槽，效果显着，设计图如“图 4-1” ：根据现场围岩级别采用直眼掏槽、斜眼掏槽混合使用。眼深小于 2m 时采用斜眼掏槽。 内圈眼爆破层厚度确定 在风化、破碎较严重的地质条件下，宜采用光面爆破或轮廓线钻眼法，或者预留光面层光面爆破开挖修边。 7585掏槽15133313721138038015757585515757207092370113060908080706515475217掏槽眼周边眼周边眼辅助眼 图 4-1 钻爆设计图 底板眼钻爆要求 2.4.1 减少
5、爆破产生的地震强度 将底板眼分成几段分开起爆， 这样能减少底板眼同段起爆， 共同作用的炸药量，改变了底板眼抵抗线的方向，实际上缩小了底板眼的抵抗线，从而可以减小底板眼爆破产生的地震强度。 2.4.2 起爆顺序 起爆顺序： 掏槽眼掘进眼内圈眼底板眼周边眼。 2.4.3 选择雷管注意事项 选择雷管段号时注意三点： 、合理的段间隔时间。 、同一段炮眼的装药量应小于最大单段的允许装药量； 、前一段的爆破要尽量为后段爆破创造良好的临空面。 爆破参数的选择 通过对爆破试验确定爆破参数，光面爆破参数表总结如表 41： 表 41 光面爆破参数表 岩石种类 饱和单轴抗压强度 Rb（MPa） 装药不耦合系数 D
6、周边眼间距(cm) 周边眼最小抵抗线 W （cm） 相对距离E/W 周边眼装药集中度（kg/m） 中硬岩 3060 4565 6080 软岩 30 3550 6080 对爆破参数选择的注意事项： 、软岩隧道采用光面爆破的相对距离（E/W）宜采用表中的最小值。 、装药集中度（q）按照 2 号岩石硝铵炸药考虑，当采用其它炸药时应进行换填，换算指标主要是猛度和爆力（平均值） 。按下式计算： ）还算炸药爆力号岩石炸药爆力换算炸药猛度号岩石炸药猛度22(21K 、采用光面爆破时，爆破振动速度应控制在：中硬岩 15cm/s，软岩 5cm/s。要求爆破的振动速度是根据离开挖工作面 12 倍洞跨处实测得的，它
7、可以用速度传感器将所得的信号通过测震仪放大，在光线示波器记录得到。光面爆破以后，开挖岩面上不应该有明显的爆震裂缝。 软弱围岩光面爆破器材的选择 、掏槽眼、掘进眼选用乳化炸药。 、周边眼选用低爆速、低密度、高爆力、小直径、传爆性好的光爆炸药。 、起爆雷管选用分段微差非电毫秒雷管。分段微差爆破中，各相邻段间的爆破间隔时间的选择十分重要，间隔越长，振动信号越不易叠加，但爆破效果差，不利于进度和质量控制；反之，信号叠加范围越大，但不利于降低振动速度，借鉴以往经验，采用相邻两段间爆破间隔时间大于 50ms 的非电毫秒雷管，以大大减少震动波的叠加而不产生较大的地震动。 采用国产的非电塑料导爆系统是一种安全
8、可靠、操作方便的新型起爆系统。我国大瑶山隧道长 14.3Km，在施工过程中采用非电导爆系统使用，未发生过因爆炸而发生的安全伤亡事故。 图 42 起爆管构造图 表 42 国产光面爆破炸药统计表 炸药名称 药卷直径（mm） 炸药密度（g/cm3） 炸药爆速（m/s） EL102 乳化油 20 3500 2 号 22 1 21003000 3 号 22 1 16001800 周边眼参数选用及钻眼要求 2.7.1 周边眼参数的选用 周边眼参数经验计算公式： 间距： E=(812)d 式中 d为炮眼直径（cm） ； 抵抗线： W（）E,cm 装药集中度：q0.19Kg/m.在具体的施工设计过程中，要考虑
9、以下几点： 、当断面较小或围岩软弱或在曲线、折线处开挖成形要求较高时，周边炮眼间距 E 应取较小值。 、抵抗线 W 应小于周边眼间距。软岩在取较小的周边眼间距时，抵抗线应适当增大； 、对于软岩或破碎性围岩，周边眼的相对距应取较小值。 2.7.2 周边炮眼的布置及钻眼要求 （1） 、周边炮眼沿设计开挖轮廓线布置，沿隧道设计轮廓线的炮眼间距误差不大于 5cm； （2） 、周边眼外斜率不应小于 5cm/m； （3） 、周边眼与内圈眼距离误差（最小抵抗线）不大于 10cm； （4） 、除内圈眼的孔深比周边眼深 510cm 外，其它各类炮眼深度相差不大于10cm。 炮孔设计及施工 2.8.1 炮孔布置
10、先布置掏槽眼、周边眼，再布置底板眼、内圈眼、二台眼，最后布置掘进眼，掘进眼均匀布置，内圈眼间距为周边眼间距的倍，抵抗线为间距的倍。根据经验，不至于使底板越爆越高，底板眼设计下插角度；二台眼、底板眼也要比掘进眼适当加密，确保考虑到先爆破眼的部分石碴堆在上面，减少爆破负荷。 2.8.2 炮眼深度确定 软弱围岩隧道通常以循环进尺作为眼深，掏槽眼加 1020。在软弱围岩中，根据经验，一般宜在1.5m 范围内考虑，新林隧道根据进度及爆破效果，选择炮眼深度为 1.5m。 2.8.3 炮眼数目确定 在小直径（35cm42cm）炮眼，开挖断面积在 550m2的条件下，单位面积钻眼数为个/m2。 在计算时注意：
11、 软岩隧道的炮眼平均装药系数 n 大约在的范围内；单位炸药消耗量在大断面爆破与小导坑爆破不同，可参照下表；若采用光面爆破，炮眼数目应增加 20左右。 2.8.4 光面爆破单孔装药量的计算 02tkd41LQ kQ单孔装药量，g；光面爆破炮眼装填系数；L炮眼深度； 0炸药的密度，g/cm3; td炸药直径，cm。 爆破总装药量的计算：LSQQK (Kg) S开挖断面积，m2；L炮眼深度，m。 2.8.5 钻孔 光面爆破的钻孔质量，是隧道获得平整、规则开挖轮廓的基本条件。特别是对于周边光面爆孔，更应认真钻凿，要求司钻人员钻孔必须做到开孔准确，其开口误差不得大于 3cm，方向偏差不得大于 5，并随时
12、掌握钻孔的方向、角度和深度，以及周边孔与孔眼之间是否互相平行，并且所钻孔眼底部应落在同一平面上，为了保留下一循环的钻孔净空位置，周边孔在钻孔时要有一定的外插角度，角度的大小是根据钻孔深度而确定。 2.8.6 装药结构及堵塞方式 装药前，须先清孔并对炮孔的参数进行检查验收。符合设计后，按设计仔细进行装药和堵塞，避免错装雷管段位和损坏光爆孔的装药结构。周边孔眼采用不偶合装药，周边眼药串预先在加工房按设计全部加工成型备用。光面爆破装药结构图如图 43： 图 43 光面爆破装药结构图 爆破效果监测及爆破设计优化 2.9.1 爆破效果检查 经过统计，爆破效果满足表 43 要求： 表 43 软弱围岩光面爆
13、破效果统计表 序号 项目 中硬岩(级) 软岩（级） 1 平均超挖量(cm) 15 10 2 最大超挖量(cm) 25 15 3 炮眼痕迹保存率(%) 60 4 局部欠挖量(cm) 5 5 5 炮眼利用率(%) 90 95 2.9.2 爆破设计优化 每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。 、根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距、用药量，特别是周边眼。 、根据爆破后石碴的块度修正参数。石碴块度小，说明辅助眼布置偏密；块度大说明炮眼偏疏，用药量过大。 、根据爆破振速监测，调整单段起爆炸药量及雷管段数。 、根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，爆破眼眼底基
14、本上落在同一断面上。 钻爆作业 钻爆作业必须按照钻爆设计图进行。当开挖条件出现变化时，爆破技术随围岩条件变化而作相应改变。 钻眼前绘出开挖断面中线、水平和断面轮廓，并根据爆破设计图，用红油漆将炮孔布置在齐头面上；钻孔满足精度要做到“准、平、直、齐”四要素，并满足以下要求： 掏槽孔开孔定位误差不大于3cm；其余各孔不大于5cm。 钻孔方向（不平行）误差：掏槽孔不大于3cm/m，其余各孔不大于5cm/m。 各炮孔底部应尽量在同一平面内，参差误差不大于炮孔深度的 5%。 装药前将炮眼内泥浆、石粉吹洗干净，按设计药量装药，当开挖面凹凸不平时，其各孔装药量随炮孔深浅变化作相应的调整。 装药过程中，注意雷
15、管的塑料导爆管脚线不得打死结、弯折，不被岩石和其它东西刺破。 各炮孔用炮泥堵塞，周边孔堵塞长度不小于 30cm，其余各孔不小于 20cm。 图 44 引爆装置图 表 4-4 隧道级围岩钻爆参数表 序号 炮眼名称 眼深（m） 眼数（个） 装药结构 装药量（kg） 起爆段别 每孔药量 小计 上半断面 1 掏槽眼 10 32250mm 连续 16、24 2 掘进眼 15 32250mm 连续 36、59 3 周边眼 20 25200mm 间隔 720 4 底板眼 8 32250mm 连续 98 合计 53 下半断面 1 掘进眼 26 32250mm 连续 18、38、57、73 2 周边眼 11 2
16、5200mm 间隔 911 3 底板眼 8 32250mm 连续 118 合计 45 共计 98 开挖面积(m2) 炮眼密度(个/m2) 单位装药(kg/m3) 炮眼利用率(%) 94 循环进尺(m) 三、爆破效果 在新林隧道软弱围岩(、级)爆破施工中，对钻爆设计进行优化，从直眼掏槽到斜眼掏槽方式及组合斜眼掏槽方式进行优化，爆破效果显著，线性平均超挖13.2cm,炮眼利用率均达到 905，边墙光面爆破炮眼保存率 62，采用预裂爆破可达 80（级围岩） ，几乎每茬炮进尺均达（孔深） 。这一效果极具经济价值。 四、结语 （）软弱围岩隧道爆破施工中，宜采用台阶法施工，对爆钻设计，先现场试验，再不断的总结，不断的完善。 （）对于水平平行状岩采用预裂爆破效果较好，在倾斜状层状围岩中实施光面爆破效果较好。 （）对于软弱围岩隧道钻爆法施工是一个长期发展的施工方法，可以采用工程类比法和现场试验法相结合选择爆破参数，要不断的总结。
