试论凤凰山隧道光面爆破技术.doc

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1、试论凤凰山隧道光面爆破技术　　【论文关键词】隧道；光面爆破；技术参数；效果　　【论文摘要】凤凰山隧道应用光面爆破技术，有效控制隧道的超欠挖，减少了爆破对围岩的扰动，加快了掘进速度，控制施工成本，取得较理想的爆破效果。文章着重介绍凤凰山隧道光爆参数的选定及爆破效果。　　　　一、工程概况　　　　（一）工程简介　　新建黄织铁路凤凰山隧道全长6662m，是本标段控制工程，也是本线的控制工程；隧道Ⅱ级围岩3559m，Ⅲ级围岩906m，Ⅳ级围岩2178m，Ⅴ级围岩10m。　　（二）工程地质　　隧道通过地带为岩溶中山地貌，山脊与沟谷、岩溶洼地、漏斗相间，第四系

2、土层零星分布，基岩大面积出露。隧道穿越地段按围岩分级划分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩。Ⅱ级围岩岩质新鲜、坚硬、裂隙欠发育，岩体为块状结构，围岩稳定。Ⅲ级围岩岩质弱风化，裂隙较发育，多薄层结构，围岩基本稳定。Ⅳ级围岩裂隙发育，岩体为破碎结构，围岩稳定性差，易掉块。　　隧道开挖采用钻爆法开挖，为保证开挖轮廓成型质量，岩面平整，减少围岩扰动，增强围岩的自身承载能力，保护围岩不被破坏，减小安全隐患，因此,凤凰山隧道施工中采用光面爆破技术。　　（三）施工方案基本情况　　1．开挖断面大小。Ⅳ级围岩断面积为52m2，每循环需10小时，进尺2.70m，采用台阶法开挖。

3、Ⅱ、Ⅲ级围岩断面积为42m2，每循环需8小时，进尺2.70m，采用全断面开挖。　　2．施工设备配备。凤凰山隧道施工中，采用工字钢、钢管、钢筋等焊接自制成钻孔台架，台架上安装有高压风、钢管、通用闸阀、连接风钻、照明配电盒及照明灯具，可以供15台风钻同时钻眼施工。机械排险后，用装载机将台架抬至工作面，只需5分钟即可就位。就位后，人工在台架的各个区域排险，互不影响，紧接着测量放样，采用15台YT-28式气腿式凿岩机钻孔同时钻眼，钻眼孔径为40mm。　　　　二、光面爆破的优点　　　　1．减少超欠挖，减少炸药用量，减少支护混凝土用量；　　2．爆破后岩面平整

4、，岩碴块度均匀较小，利于装碴，为后期铺挂防水板及二次衬砌施工缩短时间；　　3．减少支护投入，节约施工成本，增加效益。　　　　三、光面爆破设计　　　　1．光面爆破的起爆顺序。起爆顺序：掏槽炮→扩槽炮→内圈炮→周边炮→3底板炮→底角炮。　　2．光面爆破参数的确定　　（1）周边孔间距E。周边眼通常布置在距开挖断面边缘0.1m至0.2m处,光爆孔的孔底的孔底朝隧道开挖轮廓线方向倾斜3～5°。当爆孔孔径D为40mm时，周边孔间距E=（10～16）D，Ⅱ、Ⅲ级围岩周边眼的间距为0.55m，Ⅳ级围岩约为0.50m比较合适。　　（2）光爆层厚度W。光爆层厚度就是

5、周边眼最小抵抗线，它与开挖的隧道断面大小有关。断面大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩石比较容易崩落，可以大些；断面小，光爆眼受到的夹制力大，光爆层厚度相对要小些。同时，光爆层厚度与岩石的性质和地质构造有关，坚硬岩石光爆层可小些，松软破碎的岩石光爆层可大些。凤凰山隧道光爆层厚度W=0.5m～0.8m，Ⅱ、Ⅲ级围岩W取55cm，Ⅳ级围岩W取60cm。　　（3）密集系数K。周边眼密度系数是周边眼间距E与光爆层厚度W的比值，是影响爆破效果的重要因素。　　K=E/W（K取值0.8）　　（4）孔深L。围岩循环进尺：L=0.5×B×90%=0.5×6.0×90%

6、=2.70m(隧道宽度B=6.0m)。除掏槽眼和底角眼取值3.2m外，其余各眼炮孔深度取3.0m。在实际操作中应视掌子面的凹凸情况，调整各炮眼钻孔长度，使所有炮眼眼底处于同一垂直面上。　　（5）装药量Q。一是确定炸药单耗量q，炸药单耗量对装药效率、炮孔利用率、开挖壁面的平整程度和围岩的稳定性都有较大的影响。它取决于岩性、断面积、炮孔直径和炮孔深度等多种因素。q取值1.2kg/m3。二是装药集中度Q。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　　Q=qEW　　Q确定为0.11～0.30kg/m。　　（6）炮孔数量N。炮孔数量取决

7、于掘进断面积、岩石性能和炸药性能。孔数过少将造成大块增多，周壁不平整，甚至会出现炸不开的情况；相反，孔数过多将使凿岩工作量增大。　　N=0.0012qS/ad2　　式中N—炮孔数量，个；q—单位炸药消耗量,取1.2kg/m3；S—开挖断面面积，（Ⅳ级围岩S=52m2，Ⅱ、Ⅲ级围岩S=42m2）a—炮眼装填系数，取0.62；d—炸药直径，硝铵炸药为32mm。Ⅱ、Ⅲ级围岩炮孔数量N=95个，Ⅳ级围岩炮孔数量N=118个。　　3．装药结构。周边眼装药采用径向不偶合间隔装药结构，不偶合系数为1.5～2.0。所有爆眼统一装φ32标准药卷，周边眼间隔装药，岩

8、石炸药与乳化炸药混装，周边眼药卷不需绑在竹片上，直接装入，孔口用炮泥堵塞。光面爆破装药过程中，如果只注意控制周边眼用药量而忽视内圈辅助眼