鳳凰山隧道光面爆破技術范文

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【論文關鍵詞】隧道；光面爆破；技術參數；效果

【論文摘要】鳳凰山隧道應用光面爆破技術，有效控制隧道的超欠挖，減少了爆破對圍巖的擾動，加快了掘進速度，控制施工成本，取得較理想的爆破效果。文章著重介紹鳳凰山隧道光爆參數的選定及爆破效果。

一、工程概況

（一）工程簡介

新建黃織鐵路鳳凰山隧道全長6662m，是本標段控制工程，也是本線的控制工程；隧道Ⅱ級圍巖3559m，Ⅲ級圍巖906m，Ⅳ級圍巖2178m，Ⅴ級圍巖10m。

（二）工程地質

隧道通過地帶為巖溶中山地貌，山脊與溝谷、巖溶洼地、漏斗相間，第四系土層零星分布，基巖大面積出露。隧道穿越地段按圍巖分級劃分為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖。Ⅱ級圍巖巖質新鮮、堅硬、裂隙欠發育，巖體為塊狀結構，圍巖穩定。Ⅲ級圍巖巖質弱風化，裂隙較發育，多薄層結構，圍巖基本穩定。Ⅳ級圍巖裂隙發育，巖體為破碎結構，圍巖穩定性差，易掉塊。

隧道開挖采用鉆爆法開挖，為保證開挖輪廓成型質量，巖面平整，減少圍巖擾動，增強圍巖的自身承載能力，保護圍巖不被破壞，減小安全隱患，因此,鳳凰山隧道施工中采用光面爆破技術。

（三）施工方案基本情況

1．開挖斷面大小。Ⅳ級圍巖斷面積為52m2，每循環需10小時，進尺2.70m，采用臺階法開挖。Ⅱ、Ⅲ級圍巖斷面積為42m2，每循環需8小時，進尺2.70m，采用全斷面開挖。

2．施工設備配備。鳳凰山隧道施工中，采用工字鋼、鋼管、鋼筋等焊接自制成鉆孔臺架，臺架上安裝有高壓風、鋼管、通用閘閥、連接風鉆、照明配電盒及照明燈具，可以供15臺風鉆同時鉆眼施工。機械排險后，用裝載機將臺架抬至工作面，只需5分鐘即可就位。就位后，人工在臺架的各個區域排險，互不影響，緊接著測量放樣，采用15臺YT-28式氣腿式鑿巖機鉆孔同時鉆眼，鉆眼孔徑為40mm。

二、光面爆破的優點

1．減少超欠挖，減少炸藥用量，減少支護混凝土用量；

2．爆破后巖面平整，巖碴塊度均勻較小，利于裝碴，為后期鋪掛防水板及二次襯砌施工縮短時間；

3．減少支護投入，節約施工成本，增加效益。

三、光面爆破設計

1．光面爆破的起爆順序。起爆順序：掏槽炮→擴槽炮→內圈炮→周邊炮→底板炮→底角炮。

2．光面爆破參數的確定

（1）周邊孔間距E。周邊眼通常布置在距開挖斷面邊緣0.1m至0.2m處,光爆孔的孔底的孔底朝隧道開挖輪廓線方向傾斜3～5°。當爆孔孔徑D為40mm時，周邊孔間距E=（10～16）D，Ⅱ、Ⅲ級圍巖周邊眼的間距為0.55m，Ⅳ級圍巖約為0.50m比較合適。

（2）光爆層厚度W。光爆層厚度就是周邊眼最小抵抗線，它與開挖的隧道斷面大小有關。斷面大，光爆眼所受到的夾制作用小，巖石比較容易崩落，可以大些；斷面小，光爆眼受到的夾制力大，光爆層厚度相對要小些。同時，光爆層厚度與巖石的性質和地質構造有關，堅硬巖石光爆層可小些，松軟破碎的巖石光爆層可大些。鳳凰山隧道光爆層厚度W=0.5m～0.8m，Ⅱ、Ⅲ級圍巖W取55cm，Ⅳ級圍巖W取60cm。

（3）密集系數K。周邊眼密度系數是周邊眼間距E與光爆層厚度W的比值，是影響爆破效果的重要因素。

K=E/W（K取值0.8）

（4）孔深L。圍巖循環進尺：L=0.5×B×90%=0.5×6.0×90%=2.70m(隧道寬度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。在實際操作中應視掌子面的凹凸情況，調整各炮眼鉆孔長度，使所有炮眼眼底處于同一垂直面上。

（5）裝藥量Q。一是確定炸藥單耗量q，炸藥單耗量對裝藥效率、炮孔利用率、開挖壁面的平整程度和圍巖的穩定性都有較大的影響。它取決于巖性、斷面積、炮孔直徑和炮孔深度等多種因素。q取值1.2kg/m3。二是裝藥集中度Q。光面爆破裝藥量的計算，主要是確定周邊眼光爆層炮眼裝藥集中度，即

Q=qEW

Q確定為0.11～0.30kg/m。

（6）炮孔數量N。炮孔數量取決于掘進斷面積、巖石性能和炸藥性能?？讛颠^少將造成大塊增多，周壁不平整，甚至會出現炸不開的情況；相反，孔數過多將使鑿巖工作量增大。

N=0.0012qS/ad2

式中N—炮孔數量，個；q—單位炸藥消耗量,取1.2kg/m3；S—開挖斷面面積，（Ⅳ級圍巖S=52m2，Ⅱ、Ⅲ級圍巖S=42m2）a—炮眼裝填系數，取0.62；d—炸藥直徑，硝銨炸藥為32mm。Ⅱ、Ⅲ級圍巖炮孔數量N=95個，Ⅳ級圍巖炮孔數量N=118個。

3．裝藥結構。周邊眼裝藥采用徑向不偶合間隔裝藥結構，不偶合系數為1.5～2.0。所有爆眼統一裝φ32標準藥卷，周邊眼間隔裝藥，巖石炸藥與乳化炸藥混裝，周邊眼藥卷不需綁在竹片上，直接裝入，孔口用炮泥堵塞。光面爆破裝藥過程中，如果只注意控制周邊眼用藥量而忽視內圈輔助眼的藥量控制，很難達到理想的爆破效果。因此，為保證光爆效果，司鉆手定崗定位，掏槽眼、底板眼、輔助眼、周邊眼（又分拱部、拱墻、邊墻）都實行專人負責。

4．起爆方法。隧道爆破從掏槽眼到輔助眼至周邊眼，采用多段微差毫杪雷管起爆由里向外起爆，其中周邊眼比輔助眼要跳2段，間隔時間為25～100毫秒，且用同一段雷管同時起爆。

四、光面爆破參數的調整

光面爆破是一項能有效控制巖體開挖輪廓減少超欠挖的爆破技術，通過對隧道周邊進行正確的鉆孔和爆破，可以保留完整的周邊輪廓及減少對圍巖的擾動。確定合理的光爆參數，是獲得良好光面爆破效果的重要保證。

鳳凰山隧道鉆孔直徑為φ40mm，鉆孔深度為3m（除掏槽眼和底角眼取值3.2m），爆破中使用2號巖石銨梯炸藥和乳化炸藥。在施工中分別對周邊眼間距為40cm，50cm，55cm，60cm，65cm，70cm、光爆層厚度及炮孔數量等進行多次現場爆破試驗，總結出以下爆破技術參數：

1．周邊眼間距E：當爆孔孔徑D為40mm時，Ⅱ、Ⅲ級圍巖周邊眼的間距為0.55m，Ⅳ級圍巖約為0.50m比較合適。

2．Ⅱ、Ⅲ級圍巖光爆層厚度W取55cm，Ⅳ級圍巖W取60cm。

3．密集系數K。K取值0.8

4．孔深L。隧道光面爆破，周邊眼的深度，取決于鉆眼精度。本隧道鉆眼深度L取值3.0m，進尺2.70m。

5．裝藥量Q。經過現場試驗和施工經驗數據，裝藥量Q確定為0.20kg/m。

6．炮孔數量N。N=0.0012qS/ad2。考慮到周邊眼適當加密,不同圍巖級別相應增加8～10個炮孔，Ⅱ、Ⅲ級圍巖炮眼總數選取104個，Ⅳ級圍巖炮眼總數選取128個。

五、爆破效果

1．周邊輪廓基本符合設計要求，爆破后巖石壁面基本平整，起伏度在15cm以內。

2．爆破后巖面保留有半眼孔痕，整體性好的圍巖半眼率大于85%。

3．爆破后，在圍巖壁面上無粉碎損傷，無明顯新生裂隙，對圍巖破壞輕微。

4．爆破后圍巖穩定，基本無剝落現象，大的危石浮石少。

5．循環進尺理想。當炮眼深度達3.0m時,每循環進尺達到2.7m以上。

6．石碴最大塊40cm，碴堆集中，拋距30m。

六、結論

1．爆破設計是隧道開挖的關鍵技術，在進行爆破設計時應根據隧道斷面大小、圍巖級別、機械設備等進行綜合考慮。

2．對同級圍巖，根據其巖石構造、破碎程度等不同情況，選取不同的光爆參數，可獲得比較的理想效果。

3．合理選用炸藥品種和優化裝藥結構是保證光爆質量的重要因素。

4．提高測量畫線布眼精度是保證光爆質量的一項重要措施。

5．加強對起爆順序和光爆孔起爆時差的控制，為光爆孔提拱良好的爆破條件新晨