楔形掏槽在隧道开挖中的应用

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1、楔形掏槽在隧道开挖中的应用1前言隧道爆破不同于露天爆破，它只有一个自由面即开挖面，爆破效果的好坏，取决于临空面的性质（大小、数量），就改善隧道整体爆破效果出发，必须通过掏槽方式人为地创造新的自由面（临空面），通常利用钻孔方式的不同，形成多种多样的临空面，最早最原始的方法是即发掏槽，即用多个相距甚密的垂直炮孔进行齐发爆破，这种掏槽方式炮孔利用率较低，可达孔深的60～70%，并且爆破产生的振动很大，随后又发展为斜眼掏槽，如单斜面掏槽、锥形掏槽、扇形掏槽、楔形掏槽等。掏槽方式与钻孔机械先进程度相关，随着液压凿岩台车的使用和电脑台车的进一步发展，隧道爆破掏槽由

2、斜眼掏槽方式发展为直眼掏槽。如裂缝掏槽、五梅花中空掏槽、桶形掏槽、螺旋形掏槽等，实践中采用何种掏槽方式必须考虑到所使用的钻孔机械，当采用手持风钻钻孔时，大多采用斜眼掏槽方式，当岩石较软时，对爆破振动有严格要求时，必须采用有利于降低爆破振动的直眼掏槽方式。如螺旋形掏槽或桶形掏槽等，当采用大型钻孔台车时，必须使用直眼掏槽方式才能获得较大的爆破进尺。如大瑶山隧道进尺达4～5m，我局施工的米花岭隧道Ⅳ类围岩3.8～4.0m，宁台温高速公路黄土岭隧道Ⅴ类辉长岩采用半电脑台车钻孔，其循环进尺4.0m等，这些炮孔利用率均达95%及以上，而且获得较好的光爆效果。这些开

3、挖设备利用在长大隧道,岩石特别坚硬的施工环境下发挥出巨大经济效益。由于加强成本管理，目前建筑市场招投标还存在很多问题，以致相互压价，低标中标以及人为原因提前工期等因素影响，迫使施工单位采用较适用的施工手段和施工方法，因此目前隧道爆破开挖似乎又回到60～70年代的开挖水平上，我这里指的是爆破开挖技术，除非采用液压凿岩台车施工的隧道外，一般隧道爆破大多采用斜眼这种较为远古的施工方法，正由于斜眼掏槽具有较多的优点（下面将要提到这些），及受与施工管理相关等因素的制约，在目前仍然是一种隧道爆破的主要掏槽方式。楔形掏槽是由两排以上的相邻对称的倾斜炮孔组成，爆破后形

4、成楔形的槽，槽可以分成水平楔形和垂直楔形掏槽两种形式。其适用于开挖断面大于4m2及以上的断面，并根据开挖面节理裂隙发育程度以及走向分别采用水平楔形掏槽和垂直楔形掏槽（当存在水平层理时应用水平楔形掏槽），这类掏槽方式能提供较大区域的槽腔体积，有利于后续炮孔的爆破，提高循环进尺和炮孔利用率，减少炮孔数量。缺点是爆破块度较大、堆碴分散、个别飞石达60m左右，其爆破振动较大，这对于整体性较好、极限抗压强度较高的围岩而言，爆破振动导致的破坏程度不甚明显，采用无轨运输方式不失为一种快速掘进的施工方法。这种方法，一次可以获得(40～50%)B(B为隧道开挖宽度)的进

5、尺，有利于快速施工。楔形掏槽是斜眼掏槽中较易掌握的并具有普遍性掏槽方式，其适用性较强，目前凡手持风钻进行爆破开挖的爆破作业，大多采用斜掏槽，尤其是楔形掏槽得到进一步运用和推广，其发展水平及掏槽形式又有新的样式，而这些爆破方法，单从加快施工进度、降低工程成本而言。到不失为一种较好的施工方法，然而这些方法对地质情况不加区分，一味地加以大力提倡和推广运用，会适得其反，如大角度大抵抗线、加大掏槽高度、加大掏槽深度、加大单孔装药量、加大掏槽炮孔同段装药量等现象，凡此种种均与隧道施工规范所要求的大相抵触，比如规范要求采用尽量不扰动围岩的施工方法、合理选择进尺等，而

6、实际上我们所采用的爆破方法均与此要求相违背，文中将对如何正确使用楔形掏槽进行爆破作业提供几点修正意见。2斜眼掏槽孔网参数及取值2.1斜眼掏槽孔网参数斜眼掏槽由炮孔夹角、掏槽孔对数、掏槽高度、孔口间距、炮孔倾斜度（1：、n）、炮孔长度L、扩槽孔和掏槽孔最小抵抗线、掏槽深度H、孔底间等主要要素组成，如右图示。斜眼掏槽根据地质情况及开挖面宽度，可采用多重楔形掏槽，如单层掏槽、双重掏槽、多重楔形掏槽，有时根据实际情况，亦可采用非对称多重楔形掏槽等方式，楔形掏槽有如下形式：2.2孔网参数取值2.2.1掏槽孔深度楔形掏槽深度与凿岩设备构造、开挖断面和地质情况密切相

7、关，施工时应将地质因素作为决定进尺的先决条件，建议按下表1、2进行选择：开挖断面大小决定的掏槽深度表1单位：m断面宽度(m)4～55～66～88～12备注最大掏槽深度2～2.52.5～33～44～6由开挖断面决定的最大掏槽深度推荐掏槽深度1.5～22～2.52～33～4由地质、合理循环时间决定的深度地质情况决定的掏槽深度表2单位：m围岩类别ⅠⅡⅢⅣⅤ及以上备注最大掏槽深度0.5～1.00.8～1.21.5～2.52.5～4>3.5推荐掏槽深度0.5～0.80.8～1.01.5～22.5～33.5～42.2.2合理掏槽形式根据岩石的可爆性及允许一次掏槽深

8、度应采用的合理楔形掏槽方式如下表示:由掏槽深度、岩石可爆性决定的掏槽方式表3单位：m循环进尺可