青藏铁路多年冻土区隧道开挖施工工法

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1、青藏铁路多年冻土区隧道开挖施工工法中铁五局（集团）有限公司1前言高原冻土隧道开挖是一个新的课题，众所周知，爆破效果的好坏主要由以下三个标准来衡定：一是药量控制要好，要能将开挖岩面炸下来，而不允许对轮廓外围的围岩有破坏作用；二是必须保证周边眼有较多的炮眼半孔率；三是半孔间的岩面的平整光滑程度高。而冻土隧道对开挖的要求更高。为优质安全地完成高原冻土隧道的开挖，在科研部门的配合下，通过采取本文介绍的方法，按期、优质地完成了冻土隧道开挖。现将这一过程总结成工法，供同行参考。2工法特点2.1本工法安全、可靠、无不良影响。2.2本工法充分利用了新奥法原理。2.3本工法较充分地考虑了冻土围岩的特点。3适用

2、范围本工法适用于高原冻土隧道、坑道，也适用于高海拔、寒冷的非冻土隧道、坑道。4工艺原理冻土区隧道钻眼过程中，钻孔容易冻结，快速施工是开挖这一工序施工的关键。另外，装药及药量控制也是冻土隧道开挖中非常重要的一环。本工法通过介绍在冻土区隧道开挖过程中钻眼、清孔、装药、起爆、找顶等方面的一些经验，为其它冻土隧道的开挖提供借鉴。5工艺方法5.1工艺流程如下图:5.2爆破设计5.2.1循环进尺根据围岩特性及围岩的节理发育情况,并根据实际施工中总结出的经验，循环进尺先择3.0m较为合适(以Ⅴ级围岩为例)。5.2.2爆破设计根据开挖断面面积、围岩特性、围岩的结构及节理发育程度以及炸药的性能等因素，确定采用

3、垂直楔形掏槽法。5.2.2.1炮眼数量根据开挖断面面积、围岩性质、围岩结构及节理发育程度和炸药性能等因素，炮眼数量按下公式计算：N=(q×s)/(η×r)其中：q—为单位立方米的炸药消耗量取0.52kg/ms—开挖断面面积取74mη—炮眼利用率取0.95r—每米炮眼长度的装药量（以Ⅴ级围岩为例，根据冻土围岩的特性及通过试验，取0.35kg/m较为合适。）N=(0.52×74)/(0.95×0.35)=116(个)(以Ⅴ级围岩为例,面积74m)在实际钻眼中共钻眼116个。根据实际施工经验，在冻土隧道的Ⅴ级围岩中，以上取值较为合适。5.2.2.2炮眼布置5.2.2.2.1掏槽眼的布置和数量（1）

4、掏槽眼是为以后爆破的炮眼开辟临空面，比其它炮眼深20cm为佳，其主要是利用爆破气体挤出粉碎岩石来创造临空面。掏槽炮眼的数量、距离及炮眼与工作面的夹角主要是根据岩石坚固性系数f而定，f越大，则夹角及炮眼距离越小，炮眼数量越多。在实际施工中，我们对各参数进行了不断的调整，当取炮眼与工作面夹角为70°，两排炮眼距离为0.7m，安排三个炮眼，炮眼数量共为6个时，这样的爆破效果较为理想。掏槽眼布置如图-1所示。223（2）炸药的选择掏槽眼扩槽眼掏槽眼一般都是过量装药，占全眼长的70～90％。当眼深在2.5～3.0m或大于3.0m时，选用爆破力较大且较为常用的2#岩石乳化炸药较为合适。（3）辅助掏槽单凭

5、6个掏槽眼是无法创造出较大的临空面，因此在紧靠掏槽眼的四周布设了8个辅助掏槽眼，在掏槽眼全部起爆后紧跟着起爆，利用爆破气体的能量将槽内已破碎岩石再次抛出。5.2.2.2.2周边眼的布置及装药结构（1）周边眼的作用周边眼是沿开挖断面周边布置的炮眼，其目的是爆破出完整开挖轮廓。在光爆之中，周边眼炮孔间距、装药系数直接影响到整个断面开挖对岩石结构的稳定。（2）周边眼炮眼间距（E）①、周边眼参数的确定据光爆参数的确定原则，炮眼壁上产生的冲击压力不应大于处于体积应力状态下岩石的抗压强度，而应大于岩石的极限抗拉强度。即：[б]pEL<[б]cdL则：E<[б]c×d/[б]p=K×d式中：[

6、б]p—岩体的极限抗拉强度(kg/cm2)[б]c—岩体的极限抗压强度(kg/cm2)d---炮眼直径(cm)E—周边眼间距(cm)K—孔距系数一般K=10∽16，根据试验，K=13最佳值，则E=50cm。②、光面层厚度W据光爆理论，沿周边眼孔连线形成贯通裂缝，确保壁面光滑，光爆层脱离原岩体，并防止反射波作用下产生超挖，故在理论上，W=(10∽20)d。通过施工中试验得知，W=18.4d=18.4×3.8=70cm最佳。③、炮眼密集系数K炮眼密集系数：K=E/W=50/70=0.71④、装药集中度q据现场实际经验，取q=70g/m。在装药结构上，因装药量少，每孔仅为212g,全部装在底部或全

7、部采用间隔装药均会出现台阶，光爆效果不佳；若采用导爆索又可能因∮25mm药卷与导爆索接触不良而出现部分药卷拒爆现象，并且费用相对更大。为此，全部采用非电雷管装药，并将装药结构调整为以下两种，底药反向起爆，外部药卷正向起爆，并将该两种方法隔孔采用，其装药结构如图（-2）、图（-3）。周边眼的装药，根据多次试验后，将其装药集中度调整为q=106g/m,其装药结构如图（-4）。5.2.2.2.3药卷直径的选择图-2