隧道光面爆破施工工法

2020-05-24 10:01:45

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隧道光面爆破施工工法

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一、工艺原理 光面爆破是控制开挖轮廓的一种爆破技术,它沿开挖轮廓周边布

孔,利用主炮孔爆破后形成的良好临空面,在光爆层中起爆,借以减 少光爆孔爆破的夹制作用,降低炸药单耗,减少一次起爆药量,使其 获得平滑的开挖廓面,减轻围岩的破坏,减小超欠挖和避免产生冒顶 和坍塌。 二、光面爆破技术要点

隧道开挖应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环 进尺、钻眼机具和爆破器材等结合爆破振动要求进行钻爆设计。施工 中应根据爆破效果不断调整爆破参数。

2.1 爆破参数选定 2.1.1 周边眼间距 E

周边眼间距直接控制开挖轮廓线平整度的主要因素,一般 E= (12~15)d,其中炮眼直径 d=35~45cm,对于节理发育,层理明 显的围岩地段,周边眼的间距可适当减小,也可在两个炮眼之间

2.1.2 最小抵抗线 W(光面层厚度)

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最小抵抗线 W 直接影响光面爆破效果和爆碴块度,周边抵抗线 应大于周边眼间距 E,软岩取较小的 E 值时,W 值应适当增大。

2.2 周边眼装药结构 2.2.1 软岩周边眼装药结构 一般采用两种形式:一种是较破碎围岩采用空气间隔装药,导爆 索传爆。导爆索作为炮眼装药时,按 10g/m 折算为 2 号岩石硝铵炸 药。另一种是较完整的软弱岩层采用小直径光爆炸药连续装药。

分别如下图所示:

2.2.2 硬岩周边眼装药结构 硬岩一般采用导爆索间隔装药,装药结构如下图:

药卷 导爆索

周边眼间隔装药结构

炮泥

(单位:cm)

除周边眼、中空眼外,其余掏槽、底眼、掘进眼的装药结构均为

连续装药,只是装药长度不同 2.2 本隧道钻爆参数

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①循环进尺的确定:根据实际情况,为减少对围岩的扰动,IV、 V 级围岩根据钢架支护间距确定,本隧道 IV 级围岩 2.0m,V 级围岩 1.0m,II、III 级围岩不大于 3.5m。

②钻孔直径选择:采用Φ42mm 钻眼直径,炸药选择 2 号岩石 乳化炸药。 ③隧道开挖断面的大小:由岩石和开挖方法确定。, 总药量 Q=q 单×S×L,式中 q 单 是单耗,本隧道初步确定 q 单 =0.9Kg/m3 左右。

由于隧道断面变化较多,所以采用由单耗算出总的炸药来确定每 循环炮孔数,炮孔总数量由 N=Q/Wc ,式中单孔 Wc 为单孔装药量。

根据高速铁路施工技术指南所给出的光面爆破参数表,根据现场 施工情况,本隧道选取光面爆破参数如表 2-1。

岩石类别

极硬岩 硬岩

软质岩

周边眼间距 E(cm) 周边眼抵抗线 W

(cm)

50~60

55~75

40~45

50~60

30~45

45~60

表 2-1 光面爆破参数

本隧道现已施工的围岩开挖断面情况:

相对距离 E/W

0.8~0.85 0.8~0.85 0.75~0.80

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项目

围岩类型

开挖方法

三线段

V级

双侧壁导坑法

双线段

IV 级

台阶法

单线段

IV 级

台阶法

一号平导

IV 级

全断面

三线段 V 级双侧壁导坑法爆破方案如下:

左 、 右 导 坑 上 台 阶 周 边 眼 间 距 E=40cm , 周 边 眼 抵 抗 线

w=60cm,辅助眼孔间距为 80cm,排距选择 80cm,底板眼选着

80cm,掏槽眼孔深为 1.2m,辅助眼 1.0m,和周边眼孔深 0.8m。

左、右导坑中台阶周边眼间距 E=40cm,辅助眼孔间距为:80cm,

排距选择 100cm,底板眼间距 80cm,掏槽眼孔深为 2.2m,辅助眼

孔深 2.2,周边眼孔深 2.3m。左、右导坑下台阶周边眼间距 E=40cm,

辅助眼孔间距为:80cm,排距选择 100cm,底板眼间距 80cm,辅

助眼 2.2m 和周边眼孔深 2.3m

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开挖 步骤

左/右导 坑

中槽 精彩文档

开挖 部位

上 台 阶

中 台 阶

下 台 阶

上 台 阶

下 台 阶

眼别

掏槽眼 辅助眼 周边眼 底板眼 合计 辅助眼 周边眼 底板眼 合计 辅助眼 周边眼 底板眼 合计

掏槽眼

辅助眼 周边眼 底板眼 合计

辅助眼

周边眼 底板眼 合计

段别

每孔装药 眼深(m) 眼数(个)

量(条)

单孔装药 量(Kg)

单段总装 药量

(Kg)

1

1.2

6

4.0

0.8

4.8

3

1.0

10

1.0

0.2

2.0

7

0.8

24

0.5

0.1

2.4

5

1.0

8

2.0

0.4

3.2

12.4

1、3

2.2

15

1.5

0.3

4.5

7

2.2

14

5.0

1.0

14

5

2.3

9

6.0

1.2

10.8

29.3

1、3、5 2.2

21

1.5

0.3

6.3

9

2.2

19

5

1.0

19.0

7

2.3

9

6

1.2

10.8

36.1

1

1.2

6

4

0.8

4.8

3

1.3

6

3.0

0.6

3.6

5

1.2

5

2.0

0.4

2

5、7、9 1.2

40

1

0.2

8

13

1.0

51

0.5

0.1

5.1

11

1.2

11

2

0.4

4.4

27.9

1、3、5、

0.3

18.9

7、9、11、 2.2

63

1.5

13

15

2.2

36

5

1.0

36

15

2.3

19

6

1.2

22.8

77.7

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施工中具体炮眼布置图如下: 双线段 IV 级围岩台阶法爆破方案如下 上台阶周边眼间距 E=40cm,周边眼抵抗线 w=50cm,辅助眼 孔间距为:100cm,排距选择 70cm,底板眼孔间距 110cm,掏槽 眼孔深为 2.6m,辅助眼和周边眼孔深 2.4m,

双线段 IV 级围岩上台阶装药参数

开挖 步骤

眼别

段别

眼深 (m)

眼数 (个)

每孔装 药量 (条)

单孔装 单段总 药量 装药量 (Kg) (Kg)

掏槽眼

1

2.6

4

4

1.0

4

辅助眼 9、11 2.4

10

3

0.6

6

扩槽眼 3、5、7 2.6

20

4

0.8

16

上台阶 内圈眼 13

2.4

13

2

0.4

5.2

压顶眼 11

2.4

4

3

0.6

2.4

周边眼 15

2.2

38

1.5

0.3 11.4

底板眼 13

2.4

16

7

1.4 22.4

合计

67.4

施工中具体炮眼布置图如下:

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中台阶周边眼间距 E=40cm,周边眼抵抗线 W=60cm,辅助眼 孔间距为:60cm,底板眼孔间距 120cm,辅助眼和周边眼孔深 2.4m。

双线段 IV 级围岩中台阶装药参数

开挖 步骤

眼别

段别

眼深 (m)

眼数 (个)

每孔装 药量 (条)

单孔装 单段总 药量 装药量 (Kg) (Kg)

辅助眼 1、3 2.4

9

8

1.6 14.4

内圈眼

5

2.4

3

8

1.6

4.8

中台阶 周边眼

9

2.2

7

1

0.2

1.4

底板眼

7

2.4

6

11

2.2 24.2

合计

44.8

施工中具体炮眼布置图如下:

下台阶周边眼间距 E=40cm,辅助眼孔间距为:80cm,底板眼 选着 100cm,掏槽眼孔深为 2.2m,辅助眼和周边眼孔深 2.4m。

双线段 IV 级围岩下台阶装药参数

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开挖 步骤

眼别

段别

眼深 (m)

眼数 (个)

每孔装 药量 (条)

单孔装 单段总 药量 装药量 (Kg) (Kg)

辅助眼 1、3 2.4

9

8

1.6 14.4

内圈眼

5

2.4

3

8

1.6

4.8

中台阶 周边眼

9

2.2

7

1

0.2

1.4

底板眼

7

2.4

6

11

2.2 24.2

合计

44.8

施工中具体跑眼布置图如下:

一号平导全断面爆破方案如下:

周边眼间距 E=40cm,周边眼抵抗线 w=50cm,辅助眼孔间距

为:70cm,排距选择 80cm,底板眼选着 60cm,掏槽眼孔深为 2.2m,

辅助眼和周边眼孔深 2.0m

三、光面爆破施工工艺 光面爆破施工工艺流程见下图。

测量放 样

布孔

检查点

布孔自检记录

钻孔

清孔

检查点

挖 检

钻孔自检记录

验 批

装药

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验 收

联结起爆网

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3.1 测量放样 先由测量班人员在掌子面用红铅油准确绘出开挖面的中线和轮 廓线,标出炮眼位置其误差不得超过 5cm。 3.2 布置炮眼 3.2.1 周边眼布于隧道的开挖轮廓线上,间距 E=8~15D,(D-为炮眼直径)一般为 40~50cm。垂直深度比设计进尺浅 20cm,最 好为每循环实际进尺深度。 3.2.2 掏槽眼位于隧道掌子面的中下部,底板眼的上部,为便于 打眼一般钻孔台架的第一、二层均布设,每层 3~5 排,间距 a=6~12D (D-为炮眼直径)一般为 25~50cm,易爆取大值,反之取小值。掏 槽眼开口宽度为隧道半幅宽减 50cm,眼底间距 20cm,与掌子面夹 角为 55~70°,垂直深度比设计进尺深 20cm。 1)掏槽眼类型及布设 单向掏槽 单项掏槽由数个朝同一方向倾斜的炮眼组成适用于隧道断面内 有软弱夹层、层理、节理和裂隙时。可根据断面大小或软夹层的厚度

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不同,布置一排或两排掏槽眼。掏槽眼的倾斜角度一般为 50°~70 °, 岩石坚固程度高,角度取小值。

a、顶部掏槽

b 底部掏槽

c、侧向掏槽

d 扇形掏槽

楔形掏槽

楔形掏槽由两排相对称的倾斜炮眼组成,爆破后形成一个楔形

槽,楔形掏槽分为:水平楔形掏槽和垂直楔形掏槽水平楔形掏槽适用

于岩层为水平层理时。垂直楔形掏槽适用于中硬以上的均质岩石。

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a 图 垂直楔形掏槽

b 图水平楔形掏槽

3.2.3 辅助眼位于掏槽眼与周边眼之间的炮眼称为辅助眼,其作

用是扩大掏槽眼炸出的槽腔,为周边眼爆破创造临空面

3.2.4 底板眼位于隧道低部开挖轮廓线上,间距 a=15~20D,一

般为 70~80 cm,垂直深度与设计进尺相同。

3.3.1 钻孔深度和斜率要符合爆破设计,尽量减小周边眼外插角

的角度,孔深小于 3m 时外插角的允许斜率宜为孔深的+5%;孔深

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大于 3m 时外插角的允许斜率宜为孔深的+3%;外插角的方向应与 该点的法方向相一致。

3.3.2 当开挖面凹凸较大时,应该按实际情况调整炮眼深度及药 量,使周边眼和辅助眼眼底在同一个垂直面上。

3.3.3 采用手持凿岩机凿眼,当凿岩高度超过 2.5m 时应该配备 与开 挖面 相适 应的 作业台架进行凿岩;炮孔作业应定人定岗,尤其左右侧周边眼钻工不 易变动。

3.3 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。 3.5 起爆网络及起爆顺序 3.5.1 起爆顺序,隧道爆破掘进的起爆顺序为掏槽眼→辅助眼→ 掘进眼→内圈眼→周边眼→底板眼。 3.5.2 导爆索具体连接图所示

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图 3-1 导爆索连接示意图

1-导爆管;2-传爆导爆管雷管;3-引爆导管雷管(按击发枪);

4-炮孔内的导爆管雷管

3.5.3 导爆索的连接如下图所示,具体注意事项如下:

图 3-2 导爆索连接方式 a-分段并联;b-簇并联 1-雷管;2-主干索;3-支索

①切割导爆索应使用锋利刀具,不应用剪刀剪断导爆索。 ②导爆索起爆网络应采用搭接、水手结等方法连接;搭接时两根 导爆索搭接长度不小 15cm,中间不得夹有导湿物和火药卷,捆扎应 牢固,支线与主线传爆方向的夹角应小于 900 。 ③连接导爆索中间不应出现打结或打圈;交叉敷设时,应在两根 交叉导爆索之间设置厚度不小于 10cm 的木质垫块。 ④起爆导爆索的雷管与导爆索捆扎端端头的距离应小于 15cm, 雷管的聚能穴应朝向导爆索的传爆方向。 四、爆破优化及调整

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光面爆破参数选定后,光爆效果可能达不到最佳,会出现进尺不 足和超欠挖现象,需要对光面爆破参数进行调整。

4.1 当爆破进尺不理想时,看掌子面各部位残留的炮根,如掏槽 眼炮根较浅而周围辅助眼较深,则增加辅助眼

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