灰岩白云岩地质隧道光面爆破施工技术总结
灰岩白云岩地质隧道光面爆破施工技术总结
摘要：光面爆破是通过有效控制爆破的作用力范围和方向，使爆破后的岩面圆顺平整，防止岩面开裂，保持围岩自稳性，确保施工安全，同时又能减少超、欠挖和支护工程量，节省施工成本，提高工程质量和进度，以达到控制岩体开挖轮廓的施工方法。光面爆破技术在硬岩、较硬岩中应用较为广泛。
关键词：灰岩白云岩地质隧道光面爆破施工技术
中图分类号：u455.6文献标识码：a文章编号：1672-3791（201*）01（b）-0068-021工程概况
团寨隧道位于贵州省都匀市西郊，全长201*.93m，最大埋深约300m。设计为客专双线隧道，设计时速250km/h。隧道开挖断面约140m2，净宽约12.8m，净高约8.7m。全隧穿越的围岩以较完整的灰岩、白云岩为主，其中有iii级围岩1039m。下面就灰岩白云岩地质隧道的光面爆破施工技术做如下总结。2超欠挖影响
严重的超欠挖会浪费资源、增加成本、加大施工难度，主要表现在以下几点。
（1）增加弃渣量，浪费机械和增加耗时。
（2）超挖部分回填，增加混凝土用量和加大工程量。（3）欠挖直接影响衬砌结构厚度，处理费工、费时、耗材。
（4）超欠挖形成的褶皱面，既影响外观质量，又不利混凝土喷射、防水板铺挂，致使工序难以正常衔接，不利于施工组织。（5）局部严重的超欠挖会产生应力集中，影响围岩的稳定能力，岩体易崩落、掉块，给施工造成安全隐患。
要尽量减小由于超欠挖带来的不利影响，必须针对不同的围岩地质，选取适宜的爆破参数。3光面爆破参数选择
团寨隧道设计要求iii级围岩采用上下台阶法施工，iii级围岩段隧道主要以较完整的灰岩白云岩地质为主。在实际施工中，上台阶高度为7.63m。
光面爆破的主要参数有：不耦合系数（k）、最小抵抗线（w）、周边眼间距（e）、周边眼密集系数（μ）、和装药集中度（γ）。3.1不耦合系数（k）3.2最小抵抗线（w）
最小抵抗线即光面层厚度，光爆效果的好坏，除受周边眼间距的周边装药结构参数的影响外，更主要受到最小抵抗线的影响，光面层厚度不仅影响周边眼裂纹的形成，而且还影响着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效果有积极的作用。3.3周边眼间距（e）
周边眼原则上应布置于设计轮廓线上，施工中因受凿岩机机型的
扩展阅读：隧道光面爆破施工技术
山尖石隧道光面爆破施工技术
【摘要】工程爆破生产实践中的一个显著特点是理论与经验并重，通过对山尖石隧道光面爆
破施工设计理论分析，实践应用，以及光面爆破效果评价对比，进一步完善光面爆破施工设计，对隧道施工有很好的借鉴意义。
【关键词】隧道光面爆破施工设计1、工程概况
山尖石隧道是西部开发省际公路通道重庆至长沙公路酉阳至大涵段F4合同段一座上、下
行分离的四车道高速公路长隧道，线间距35m，右线总长1510m，隧道进口处于R-2700m的右偏曲线上，出口段处于R-1290m的左偏曲线上，隧道中部位于直线上，纵坡2.21%；左线总长1495m，隧道进口处于R-2700m的右偏曲线上，出口段处于R-1500m的左偏曲线上，隧道中部位于直线上，纵坡2.20%；隧道最大埋深248m，隧道进出口均采用削竹式。建成后将成为重庆至长沙省际高速公路的标志性建筑之一，对于周边环境的环保、水保都有十分重要的意义。
2、工程地质及隧道围岩设计勘探
山尖石隧道位于我国西部，地处山岭重丘，山高、谷深，进口为较破碎岩体，围岩
围岩设计勘探力学性能表１
天然密度天然抗压强度单轴饱和抗压强度Rb抗拉强度坚固性系数破坏能量消耗p=2774Kg/m76.5Mpa67.4Mpa～68.1Mpa2.14Mpa750kJ/m33抗剪强度内摩擦角岩体弹性波速Vp弹性模量岩石的波阻抗8.56Mpa47.2度2410～4878m/s40704.9Mpa10×10kg/m〃m/s63白云质灰岩中发育二组裂隙；出口段围岩灰质白云岩，岩体较完整；依据“岩石破碎性分级法”，洞身围岩级别划分为III、IV级，围岩总体稳定性好，但局部岩溶发育、破碎带岩体完整性较差，围岩坚固性系数f值在：6.74～6.81,坚固性系数取7；围岩岩石的波阻抗计算在6.685×106kg/m3〃m/s～13.531×106kg/m3〃m/s，根据围岩等级情况取10×106kg/m3〃m/s，破坏能量消耗50kJ/m3，岩石破坏性质为准脆性破坏。3、光面爆破施工初步设计
3.1光面爆破施工是为了减轻爆破对围岩的损伤，通过减弱作用在孔壁上的爆炸应力波达到减轻爆破对围岩的损伤的效果，光爆炸药的选用一是考虑低威力炸药，二是选用小直径药卷炸药，增加炮孔的不耦合装药系数，以达到保护围岩的目的。山尖石隧道地处重庆市酉阳县，通过对当地炸药市场调查，适合于隧道爆破施工的炸药有2号岩石乳化炸药和2号岩石铵锑炸药，炸药的性能基本符合光面爆破低威力和小直径药卷的要求。
爆破炸药的性能表２
药卷规格φ×l炸药品种(mm×mm)2号岩石乳化炸药2号岩石铵锑炸药2号岩石铵锑炸药32×24032×18032×24039003201*201*.241.01.00.830.830.83爆速(m/s)密度(g/cm)3线装药密度(Kg/m)3.2根据山尖石隧道围岩级别，开挖采用全断面钻爆法开挖，为保证开挖轮廓成型质量，岩面平整，减少围岩扰动，增强围岩的自身承载能力，保护围岩不被破坏，减小安全隐患，因此,山尖石隧道施工中采用光面爆破技术。
3.3隧道全断面开挖平均面积为85m2，IV级每循环平均进尺2m，每循环9小时，单洞平均日进尺4m，III级每循环平均进尺3m，每循环8小时，单洞平均日进尺6m，总工期初步确定为8个月，符合合同总工期要求。
3.4隧道开挖施工设备配备：自制钻孔开挖台架，台架上安装有高压风、钢管、通用闸阀、连接风钻、照明配电盒及照明灯具，可以供22台风钻同时钻眼施工。机械排险后，用装载机将台架抬至工作面，只需5分钟即可就位。就位后，人工在台架的各个区域排险，互不影响，紧接着测量放样，采用22台YT-28式气腿式凿岩机钻孔同时钻眼，钻眼孔径为48mm。３.５光面爆破参数的初步确定
3.5.1根据国内部分工程中硬岩光面爆破参数，类比选定确定周边孔间距E取0.55m。周边眼通常布在距开挖断面边缘0.1m至0.2m处,光爆孔的孔底的孔底朝隧道开挖轮廓线方向倾斜3～5°。当爆孔孔径D为48mm时，周边孔间距E=（10～16）D＝480～768mm，E值取550mm符合要求并偏于安全。
3.5.2光爆层厚度W。光爆层厚度就是周边眼最小抵抗线，它与开挖的隧道断面大小有关。断面大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩石比较容易崩落，可以大些；断面小，光爆眼受到的夹制力大，光爆层厚度相对要小些。同时，光爆层厚度与岩石的性质和地质构造有关，坚硬岩石光爆层可小些，松软破碎的岩石光爆层可大些。山尖石隧道为中硬性围岩，相对距离E/W取0.85，计算W=0.647，W取65cm，满足经验取值要求。
3.5.3周边眼装药集中度的确定。根据采用的2号岩石铵锑炸药直径d=32mm与钻眼孔
炮眼直径与诸参数之间的关系表3径为d=48mm,计算装药不耦合系数为D=48mm/32mm=1.5,符合中硬岩石炮眼直径与诸参数之间的关系，推算周边眼装药集中度应为0.225Kg/m（2号岩石硝铵炸药），换算为2号岩石铵锑炸药的装药集中度：
换算系数K=1/2×（2号岩石硝铵炸药猛度/换算炸药猛度+2号岩石硝铵爆力/换算炸
药的爆力）=0.5×（12/12+3600/3200）=1.0625；装药集中度：0.225×1.0625=0.239Kg/m3.5.4周边眼装药结构：a导爆索或导爆索束;
岩石种类中硬岩岩石单轴饱和抗压强度Rb（Mpa）30～60装药不偶合系数D1．5～2.0周边眼间距E（mm）450～650周边眼最小抵抗线W（mm）600～750相对距E/V0.8～1.0周边眼装药集中度（Kg/m）0.2～0.3注：本表适用范围：1）炮眼直径40～50mm;2）装药集中度仅适用于2号岩石硝铵炸药，当采用其他炸药时，应进行换算,K=1/2×（2号岩石硝铵炸药猛度/换算炸药猛度+2号岩石硝铵爆力/换算炸药的爆力）b导爆索孔底装节段药卷；
c节段药卷间隔装药，导爆管连接结构；d炮孔堵塞长度去30cm。
3.5.5周边眼装药量Q的确定:根据周边装药集中度0.239Kg/m及炸药的线装药密度0.83Kg/m，节段药卷间隔装药，每1m装药量为0.288m,炮孔深度为3m，需装药长度0.864m,根据隧道使用炸药的规格φ32×240和φ32×180，装药节数为3.6节和4.8节，2号岩石铵锑炸药周边眼装药量Q=0.72kg，炮孔深度为2m，装药量Q=0.48kg
光面爆破施工初步设计参数表表4
周边眼工程名称地地质条件间距E（mm）山尖石隧道中硬岩（III）山尖石隧道中硬岩（IV）5555周边眼最小相对距抵抗线W（mm）65650.850.85E/V周边眼装药集中度（Kg/m）度L（M）0.2390.23932全断面开挖全断面开挖炮眼深施工方法4、光面爆破施工参数调整
工程爆破生产实践中的一个显著特点是理论与经验并重，山尖石隧道施工过程中分别采用了直径为φ42mm、φ45mm、φ48mm，钻孔深度为3m（除掏槽眼和底角眼取值4m），爆破中使用2号岩石铵梯炸药和乳化炸药，在施工中分别对周边眼间距为50cm，55cm，60cm、光爆层厚度及炮孔数量等进行多次现场爆破试验，总结爆破技术参数：
4.1当爆孔孔径D为42mm时，周边眼间距E在Ⅲ级围岩周边眼的间距为0.50m，Ⅳ级围岩约为0.55m比较合适，修正后，采用爆孔孔径D为48mm时，周边眼间距E在Ⅲ级围和Ⅳ级围岩约为0.55m比较合适，炮眼残留率可达到95%，平均超欠挖达到预期效果且施工方操作方便。4.2确定光面爆破的周边眼间距为0.55m后，对光爆层厚度W取0.60m、0.65m，进行对比试验，洞渣快度达到要求，直接可用于路基填料，节约施工成本。
4.3钻孔孔深L调整试验：通过对Ⅲ级围岩周边眼的深度分别采用3m、3.5m的进尺以及对Ⅳ级围岩周边眼的深度分别采用2m、2.5m的进尺，并加强钻精度的控制，试验证明，在钻孔施工人员技术水平提高和围岩无明显差异时，采用大进尺，提高施工进度，达到日单洞进尺9m的记录。
4.5山尖石隧道光面爆破施工参数
4.5.1爆孔孔径D为48mm时，周边孔间距E=55mm;4.5.2周边眼最小抵抗线W=65mm;
4.5.3周边眼装药集中度q=0.239Kg/m,每1m装药量为0.288m,炮孔深度为3.5m，需装药长度1.008m,根据隧道使用炸药的规格φ32×240和φ32×180，装药节数为4.2节和5.6节，2号岩石铵锑炸药周边眼装药量Q=0.84kg，炮孔深度为2.5m，装药量Q=0.595kg
光面爆破施工修正设计参数表表5
周边眼工程名称地地质条件间距E（mm）周边眼最小抵相对距抗线W（mm）65650.850.85集中度E/V（Kg/m）（M）周边眼装药炮眼深度L施工方法山尖石隧道山尖石隧道中硬岩（III）中硬岩（IV）55550.2390.2393.52.5全断面开挖全断面开挖5、结束语
隧道围岩的复杂性导致了隧道施工的经验性，即便是同级围岩，根据其岩石构造、破碎程度等不同情况，选取不同的光爆参数，可获得比较的理想效果；在进行爆破设计时应根据隧道断面大小、围岩级别、机械设备等进行综合考虑，合理选用炸药品种和优化装药结构是保证光爆质量的重要因素；提高测
量画线布眼精度是保证光爆质量的一项重要措施；通过山尖石隧道爆破设计和施工修正，结合以往的施工经验和施工过程设计参数的修正，总结出山尖石隧道光面爆破施工的一套技术理论；对以后对隧道施工有很好的借鉴意义参考文献：
《公路隧道施工技术规范》人民交通出版社《交通土建工程爆破工程师手册》人民交通出版社《实用土木工程手册》人民交通出版社
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