小断面隧洞爆破方案优化

小断面隧洞爆破方案优化

李明正

中铁十七局集团第三工程有限公司河北石家庄050004

摘要：本文通过贵州省夹岩水利枢纽项目坪子上隧洞洞身爆破开挖，对其光面爆破设计进行优化，取得了良好的爆破效果。提高效率、降低成本，值得同类工程参考借鉴。

关键词：隧洞；光面爆破；优化

BLASTINGSCHEMEOPTIMIZATIONOFSMALLSECTIONTUNNEL

LiMingZheng

（The3rdEngineeringCo.Ltd.，ChinaRailway17thBureauGroup，Shijiazhuang050004，China）Abstract：Inthispaper，thesmoothblastingdesignisoptimizedbyblastingexcavationonthetunnelbodyofthetunnelinGuizhouProvince，andgoodblastingeffecthasbeenachieved.Toimproveefficiencyandreducecost，itisworthreferenceforsimilarprojects.

KeyWords：tunnel；smoothblasting；optimization

1工程概况

贵州省夹岩水利枢纽项目坪子上隧洞位于毕节市纳雍县境内，全长4805.2m，分进出口两个工作面施工，平均每个工作面施工2402.6m。隧洞成型断面为圆形（R=1.2m），开挖断面为马蹄形（2.22×3.10m），开挖断面面积为8.23m2。隧洞洞身围岩为T1f1紫红色、灰色薄至中厚层粉砂质泥岩夹细砂岩，最大埋深达310m。洞室开挖作业面小，成型后处理超欠挖存在诸多困难，项目通过对钻爆方案进行优化，使断面超欠挖达到设计要求，并提高效率节约成本[1-2]。此项举措为小断面隧洞施工控制超欠挖积累了新的经验。

2爆破设计

2.1开挖形式及炮眼布置

由于断面较小，洞身开挖采用全断面光面爆破法施工，利用中心掏槽、周边布设光爆孔方式。掏槽方法采用人工复式楔形掏槽，掏槽孔采用四个矩形直眼掏槽，严格控制孔位布设及钻孔时的角度，周边孔间距按隧洞断面边沿布设，间距为40-60cm，所有炮眼直径均为φ42mm，采用2号岩石硝胺炸药。

炮眼数目由下式计算：

N=ks/（nr）

式中：k—单位炸药消耗量，取2.0kg/m3

s—开挖面积，m2

n—炮眼装药系数，取0.8

r—炸药的线装药密度，取0.75kg/m

2.2装药结构及数量

炮眼装药量由下式计算：

q=nlr

式中：n-炮眼装药系数，取0.8

l-炮眼深度，m

r-炸药的线装药密度，取0.75kg/m

掏槽眼、加强眼采用连续不耦合装药；周边眼、底板眼采用空气间隔不耦合装药。炮孔布置图如下图1所示，钻爆设计参数如下表1所示。

图1Ⅳ级围岩炮孔布置图图2Ⅳ级围岩掏槽炮孔（改进）布置图

表1Ⅳ级围岩钻爆参数表

2.3爆破顺序

起爆控制采用非电塑料导爆管和毫秒微差雷管起爆，掏槽孔采用1段，其余孔采用3-9段，反向起爆。起爆顺序为先掏槽孔，再加强孔，再周边孔，最后底板孔。

2.4工序衔接

布孔钻孔清孔装药爆破排险出渣初支布孔（重复循环）

3.爆破效果及分析

上述钻爆设计在坪子上隧洞出口南干6+224.6-南干6+417.5（l=129.2m），Ⅳ级围岩段进行实际应用。通过一段时间现场实践，发现该爆破设计爆破效果主要存在以下不足之处：

①断面整体成型较差，拱顶部位欠挖严重，拱腰部位存在部分超挖现象，并且局部时常发生小型滑塌掉块；

②爆破弃渣粒径不均匀，掏槽部分粒径偏大；

③循环进尺在1.5m之下，无法进一步提高。

经过分析一致认为原因如下：

①掏槽孔间距偏大，造成掏槽部分粒径偏大；

②掏槽孔按矩形布置，与设计成型断面相似率太低，造成拱顶欠挖拱腰超挖；

③周边孔装药量偏大，造成滑塌掉块。

4.改进对策及实施

4.1改进对策

针对上述分析原因，制定了详细的改进对策，既改矩形掏槽为菱形掏槽，并增加空心掏槽孔，适当减少周边孔装药量，降低爆破对围岩的扰动影响，克服光爆效果差、循环进尺低、炸药消耗高等难题。具体掏槽炮孔布置如图2所示，钻爆参数如下表2所示。

表2Ⅳ级围岩钻爆参数表（改进）

4.2实施效果

按照改进之后的钻爆参数对南干6+417.5-南干6+566.1（l=148.6m），同样为Ⅳ级围岩段进行实际应用，取得了较为明显的效果，其优点主要如下：

①光爆效果明显提高，轮廓圆顺，超欠挖现象得到了有效控制，完全控制在设计规范允许范围内；

②爆破弃渣粒径均匀，平均粒径在10-20cm左右；

③循环进尺明显提高，平均达到1.6-1.8m之间，提升了效率；

④火工品消耗量得到节约，平均每循环节约1.6kg。

结束语

在坪子上引水隧洞洞身开挖过程中，通过对原钻爆方案进行优化，取得了较好的爆破效果，在节约成本的同时提高了效率，为按时完成任务提供了有力保证。

参考文献：

[1]何广沂.工程爆破新技术[M].北京：中国铁道出版社，2000.

[2]刘伟.后云台山隧道下穿楼房近接施工控制爆破技术[J]，石家庄铁道大学学报：自然科学版.2012，25（1）：63-67.