光面爆破技术在软岩地区隧洞开挖工程中的应用

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1、光面爆破技术在软岩地区隧洞开挖工程中的应用李慎平(江西省水利水电建设有限公司江西南昌330006)摘要:光面爆破在钻爆法施工中是一种比较成熟的施工技术，在软岩地区根据围岩的变化情况，及时调整光爆参数，对同类围岩，根据其结构特征，破碎程度等不同情况，分别选取不同的光爆参数，都可获得较理想的爆破效果。结合工程实例，介绍光面爆破参数的选取、施工中调整及施工效果分析。关键词:光面爆破；软岩；隧洞开挖中图分类号：TV542文献标识码：B1工程概述窑里水库位于江西省新干县城上乡河陂村,距新干县城45km,坝址以上控制流域面积74.2km2,水库总库容3830万m3,灌溉面积

2、3413hm2,电站装机容量为6000kW,是一座以灌溉为主,兼有防洪、发电、养殖等综合效率的中型水库.水库自1965年8月动工兴建,至1971年春竣工,由于当时正处文革期间,施工过程断断续续,属典型的“三边”工程,大坝质量先天不足,在运行中逐步暴露出较多的安全隐患,严重威胁坝体运行安全和正常效益的发挥,被水利部列为病险水库.由于现有坝下发电灌溉涵管老化锈蚀严重，难以维修，副坝左右山体地质条件相似，拟在副坝左侧山体中新挖一个灌溉发电隧洞来代替它。隧洞长550m，穿越副坝左侧山体，其岩性主要为千枚状云母片岩，表层全风化岩石很厚，有27～28m深，具有中等-强透水性

3、，顺片理面裂隙发育，但多呈闭合状。隧洞进出口洞脸天然边坡50º～70º，属于残坡积层和全强风化岩体，残坡积层厚约5～10m，成洞条件差，属于不稳定岩土体。进出口围岩坚固性系数fk=1.8-2.0,基本属于Ⅳ、Ⅴ类围岩（不稳定），洞身段长度470m，处于强-弱风化岩体中，岩性属于千枚状云母片岩，上覆岩层大于10m，围岩坚固性系数fk=4；属于Ⅲ类围岩（稳定性差）。设计隧洞开挖为圆形，开挖直径2.4m，衬砌成型后洞径1.8m。2光面爆破方案的确定该隧道开挖采用钻爆开挖技术，全断面一次性开挖法，为有效控制开挖轮廓，减少超欠挖，减小对围岩的扰动，围岩开挖决定采用光面爆破

4、设计。根据施工现场的实际条件及本合同段围岩情况，施工中，坚持“短进尺、弱爆破、勤量测、紧封闭”的原则，钻爆开挖一般采用浅眼、密孔、短进尺、多循环的施工方案，3光面爆破设计1）光面爆破的起爆顺序。起爆顺序：掏槽炮→辅助炮→周边炮。采用多段微差起爆（由内向外），主爆区使用非电毫秒雷管。光爆眼用导爆索一次同时起爆。3.2光面爆破参数的确定确定合理的光爆参数，是获得良好光面爆破效果的重要保障。由于工程地质条件和施工条件的千变万化，光爆参数的选择应根据经验初选参数，再通过现场试验来确定。1)炮眼直径d。本本工程炮眼直径为42mm。2)炮眼深度L。本工程取L=2.0m。3)

5、周边眼间距b。周边眼间距和最小抵抗线是光面爆破的两个重要参。一般原则：软岩和层理节理发育的岩层上，眼距应小而抵抗线应大，隧道开挖施工爆破可按式（1）确定周边眼距b。b＝(8～18)d(1)本工程取b=500mm。4)最小抵抗线W。最小抵抗线即光面层的厚度，光面爆破效果的好坏，除受周边眼距和周边装药结构的参数的影响外，更主要受最小抵抗线的影响，光面层厚度不仅影响周边眼裂纹的形成，而且还影响光面层的破碎和开挖后隧道围岩的稳定。因此，确定合理的光面层厚度，对提高光面爆破有积极的作用。光面层厚度可以用以下公式来确定w=(10~20)d(2)本工程取w=600mm。5)炮

6、眼密集系数m。炮眼密集系数也称炮眼临近系数，它表达了炮眼间距b与最小抵抗线W之间的关系，即m=b/W，是光面爆破参数确定中的一个关键值。m=b/W=0.83。6)装药量。每个循环炮眼的总装药量可按下式确定：Q=q×s×L×り=1.4×4.5×2.0×0.9=10.53kg(3)式中q为按定额确定的单位炸药消耗量，取q=1.4kg/m3；L为光面炮眼的平均深度，m；s为开挖面积,取s=4.5m2,り为炮眼利用率,取り=90%。周边孔每孔装药量Q1=p×L=0.12×2=0.24kg(4)式中p为线装药密度，取p=0.12kg/m。掏槽孔及辅助孔每孔装药量Q2=(Q

7、-n1Q1)/(N-n1)=（10.53-15*0.24）/(27-15)=0.58kg(5)式中Q为每个循环炮眼的总装药量;n1为周边眼数;Q1为周边孔每孔装药量;N为炮眼总数7)不偶合系数E。炮眼直径与药包直径的比值称为不偶合系数。不偶合系数E=42/25=1.688)光面炮孔的布置。①掏槽眼布置掏槽眼位置一般布置在开挖断面的中部，采用斜眼掏槽布孔形式取两对相对的炮孔，中间设一个空孔作为装药爆破的辅助自由面，爆破形成锥形空间。每对孔底距取20～30cm,炮孔角度取60°～75°。即布置5个掏槽眼,其中一个空孔。②周边孔和辅助孔的布置周边孔通常布置在距开挖断面

8、边缘0.1～0.2m处，