鉆爆技術在隧道工程中的應用

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摘要：首先對隧道工程中鉆爆施工技術進行研究。然后從隧道爆破、鉆孔作業(yè)、裝藥、提高爆破工藝等方面進行分析。最后結合實際工程案例提出相關鉆爆施工技術的應用控制策略。希望通過對這些內容的分析能夠為隧道工程施工提供一定幫助。

關鍵詞：鉆爆施工；隧道施工；鉆孔；裝藥

0引言

隧道主要被修筑在地下水或者山體中，施工單位結合公路所在位置，對隧道進行分類，分別為山嶺隧道、水下隧道、城市隧道等。建設隧道是為了縮短建設距離，防止出現(xiàn)大坡道，從山嶺或者丘陵下方穿越。隨著我國國民經濟的迅速發(fā)展，隧道工程建設大多建設在相對復雜的環(huán)境下，使用鉆爆法進行隧道的爆破，爆破效果得到國內外認可。但是在具體使用過程中，還存在一定問題，因此分析鉆爆施工技術在隧道施工中的應用意義深遠。

1工程概況

本工程合同段共有2個隧道，分別為坳口隧道、付家?guī)r隧道。其中坳口隧道左幅起訖樁號為ZK2+740～ZK5+030，長2290m，右幅起訖樁號YK2+737～YK5+055，長2318m；付家?guī)r隧道左幅起訖樁號為ZK5+159～ZK6+215，長1056m；右幅起訖樁號為YK5+168～YK6+219，長1051m。地質構造：坳口隧道巖層呈單斜產出，綜合地層產狀為340°∠20°，主要發(fā)育的節(jié)理有產狀150°∠65°、90°∠80°、220°∠76°、125°∠58°等四組，發(fā)育3～10條/m，風化層閉合性差。付家?guī)r隧道區(qū)地層產狀整體較為平整，綜合地層產狀為320°∠10°，主要發(fā)育的節(jié)理有產狀120°∠80°、170～176°∠75～82°、170°∠75°、270°∠80°等四組，發(fā)育3～10條/m，風化層閉合性差。巖溶發(fā)育特征：坳口隧道、付家?guī)r隧道地層區(qū)巖溶強發(fā)育，隧道開挖期間須加強超前地質預報工作，以防止溶洞誘發(fā)涌水、突泥危險。水文地質條件：隧道區(qū)內均無地表河流，地下水均為基巖裂隙水、孔隙水，地下水受降雨滲透補給。

2隧道爆破

隧道洞身開挖應盡量采用光面爆破、預裂爆破等控制爆破工藝，以最大限度的保護周邊巖體的穩(wěn)定性，同時減少超挖量，提高初期支護的承載能力（所涉及爆破作業(yè)的設計施工均委托具有相應資質的爆破公司進行）；主要工序采用機械化作業(yè)；二次襯砌澆筑采用12m長的鋼模臺車，混凝土在拌和站集中拌和，輸送泵輸送入模。對Ⅴ圍巖地段，采用環(huán)形開挖預留核心土法施工，Ⅳ級圍巖地段采用上下臺階法進行施工，臺階長度控制在10～15m；Ⅲ級圍巖采用全斷面法施工。施工時確保系統(tǒng)錨桿的施工質量[1]。Ⅳ、Ⅴ級圍巖采用斜眼掏槽。周邊眼采用小藥卷間隔裝藥。開挖進尺主要按照圍巖級別劃分：Ⅳ級為1.5～2m，Ⅴ級為0.5～0.8m。在進行隧道施工過程中，使用鉆爆法，炸藥的潛能能夠瞬時釋放，促使炸藥的四周巖石出現(xiàn)非彈性變形，從而形成巖石壓碎圈以及破碎圈。其中存在一部分能量能夠被轉化成地震波，另外一部分能量則會被轉化成空氣沖擊波。這種情況下所產生的地震效應、沖擊波超壓、爆破噪聲效應被合稱為爆破三害。

3鉆爆施工技術在隧道工程中的應用控制策略

3.1鉆孔作業(yè)

為了提升鉆爆效果，可以使用激光斷面儀對炮眼和外輪擴線進行放樣，與此同時，在對外輪擴線進行放樣過程中，允許存在±2cm的誤差。對周邊眼進行開眼時，確定四周位置，需結合圍巖軟硬程度作出相應調整。有效減少四周眼外的插角，孔的深度控制在3m/h，允許斜率為孔深的±5%。此外，外插角方向就是這一位置輪廓線法線方向[2]。對隧道進行放樣和布眼，隧道的拱頂面和中心線高程在進行鉆眼之前，技術人員使用水準儀和全站儀對其進行明確，對開挖輪廓線、炮眼位置，使用紅油漆標出，誤差不能超過5cm。與此同時，為了促使爆破效果達到最佳值，每次放線測量過程中，必須對上次爆破斷面作出相應計算，還需對爆破參數(shù)作出及時調整。對炮眼進行布置，先明確掏槽眼，如果巖層層理比較明顯，布置的方向盡可能和層理之間相互垂直，深度和其他眼深大約控制在20cm。對四周炮眼進行布置，需要結合開挖設計輪廓線進行，眼口設置在斷面輪廓線的上部分。技術人員具體鉆眼過程中，眼口以及眼底之間的間距誤差不能超過5cm。另外，四周眼底和開挖斷面輪廓線之間的間距應當控制在10cm以上。周邊眼和圈眼的斜率相同，排距需要控制在5cm以內。如果開挖面凹凸較大，對鉆眼裝藥率進行調整時，應當結合實際情況對裝藥量和炮眼深度進行適當調整，保障掏眼之外的炮眼和眼底位置一直在同一個垂直面上。

3.2裝藥

裝藥前先清孔，檢查炮孔的最小抵抗線與原設計有無變化，防止過小的抵抗線引起沖炮；檢查孔深有無變化并根據(jù)檢查結果調整裝藥量。干燥的孔可裝散裝的硝銨炸藥，潮濕的孔要對炸藥進行防水處理或使用防水炸藥。下圖為裝藥結構圖：進行巖層的爆破，需將電雷管完全裝入到藥卷中，防止電雷管在藥卷中斜插。進行爆破作業(yè)前，要對爆破段周圍房屋進行詳細調查[3]。爆破作業(yè)一般在下班后進行。爆破指揮人員要在確認周圍的安全警戒工作完成后，方可發(fā)出起爆命令。爆破指揮人員嚴格執(zhí)行預報、警戒和解除三種統(tǒng)一信號，由爆破指揮人員統(tǒng)一發(fā)出。防護、警戒人員按規(guī)定信號執(zhí)行任務，不得擅離職守。指定專人核對裝炮、點炮。起爆后由爆破作業(yè)人員檢查結果，確認安全后，方可發(fā)出解除信號，撤出防護人員。如發(fā)生瞎炮，要設立防護標志。對于瞎炮的處理問題，要由原裝炮人員當班處理，特殊情況下如不可能時，裝炮人員在現(xiàn)場將裝炮情況、炮眼方向、裝藥數(shù)量交待處理人員。在對瞎炮孔內的爆破線路、導爆管等檢查完好并檢查了瞎炮的抵抗線情況，重新布置警戒后，才能重新起爆。

3.3提高爆破工藝

有效提高爆破工藝，需要使用有效的減震措施，從而降低爆破危害。首先要求工作人員嚴格遵守相關規(guī)定，在實施爆破操作過程中，炮眼質量對爆破效果產生直接影響，在進行鉆眼時，需確保周邊炮眼處于平行狀態(tài)。而炮眼垂直鉆入，從而減少欠挖以及超挖現(xiàn)象。清孔裝藥，在進行具體裝藥之前，需將炮孔中的石屑和雜物清理干凈，嚴格按照設計要求裝藥。技術人員使用水平楔形掏槽，掏槽的體積比較大，需要適當增加爆破臨空面[4]。此外，還應當將掏槽眼布設位置放在開挖斷面下部，適當增加爆心距，以獲得更好的爆破效果。

4結語

隧道開挖過程中，需要使用爆破技術，當前使用最為廣泛的技術是鉆爆技術，具體實施過程中，需要嚴格遵守設計圖紙。技術人員對掘進尺進行嚴格把關，進一步提升對圍巖的測量，從而保障施工安全和施工質量。

參考文獻：

[1]彭懷德，劉敦文，褚夫蛟，等.硬巖隧道高壓氣體膨脹破巖開挖試驗[J].巖土力學，2017（11）：1-8.

[2]張洋，王志杰，趙啟超，等.基于最佳減震原則的新建隧道對既有隧道微差間隔研究[J].鐵道標準設計，2017（8）：90-95.

[3]寧瑤瑤，李龍.基于非可加測度Shapley值賦權的鉆爆法地鐵隧道工程施工風險灰色評價[J].工程管理學報，2016，30（6）：72-77.

[4]張國榮，古軍.超前導管高壓注漿技術在隧道不良地質段塌方處理中的應用[J].陜西水利，2012（6）：97-98.

作者：廖新 單位：貴州路橋集團有限公司