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光面爆破在双鹰顶隧道中的应用
中铁十二局集团第三工程有限公司山西太原 030024
摘要:光面爆破的良好效果不仅提高了开挖质量,保证了防水板的挂设,而且提高了衬砌混凝土的质量,做到了不渗不漏,兑现了合同承诺,介绍在双鹰顶隧道人工开挖施工中对光面爆破技术方案进行优化,取得了良好的爆破效果。本文论述了光面爆破在隧道施工中的应用。关键字:隧道; 钻爆设计; 优化方案
0引言
光面爆破的作用原理:光面爆破的破岩机理是一个十分复杂的问题,目前仍在探索之中,尽管在理论上还是不甚成熟,但在定性分析方面已有共识,即炸药起爆时,对岩体产生两种效应:一是药包爆破瞬时高温高气压形成的冲击效应;二是爆炸气体膨胀做功所起的作用。光面爆破是周边眼同时起爆,各炮眼的冲击向四周做径向传播,相邻炮眼的冲击相遇,则产生应力波的叠加和切向拉力,拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点,当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时,岩体便被拉裂,在炮眼中心连线上形成裂缝,随后爆炸气体的膨胀使裂缝进一步扩展,形成平整的爆炸面。
1 工程概况
厦(门)深(圳)铁路隧道ZQ3合同段的双鹰顶隧道是厦深铁路的重难点与控制工程。隧道全长9275m,该隧道围岩包括Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩。其岩石抗压强度高,Ⅱ、Ⅲ级围岩比重较大,围岩主要以粗粒石英砂岩为主。-3,极限压碎强度200~
250MPa,坚固系数f=20~25。该隧道施工工期紧,掘进指标高;全断面开挖大,安全风险高,超欠挖控制、轮廓控制是难点,故对光面爆破技术要求很高。如何在施工中要加强控制爆破,减小对围岩的扰动,形成均匀应力环,确保安全施工、实现快速施工是难点。 2 开挖爆破总体设计方案
总体设计方案:外圈采用光面爆破,掏槽采用抛掷爆破的综合控制爆破技术。以尽可能减小对围岩的扰动,形成良好的轮廓,维护围岩得稳定。于地质条件的差异, 许多有关爆破的设计参数必须通过现场的施工逐步进行调整, 特别是掏槽眼的形式、最小抵抗线、装药结构、装药量、雷管段位分布等。在无试验条件时,依照浅孔、密布、弱爆循环渐进的原则,结合实际爆破效果及时调整爆破参数,以取得最佳爆破效果为宜。
开挖方案的确定
根据施工组织设计,本隧道大多为Ⅲ级,采用正台级法或全断面法开挖以加快施工进度,因此必须通过光面爆破技术来形成良好的拱形轮廓确保围岩受力均匀而自稳,达到安全的目的。结合现场场地以及机械配备情况, 决定采用上下台阶的光面爆破法,这样不仅有利于控制爆破震速,也有利于施工进度。通过对地质条件,以及断面的大小、施工可行性的分析,现场爆破设计如下述。
周边眼的爆破
周边眼的爆破时控制开挖轮廓成形的关键,也是隧道成本控制的关键,对于安全与进度也起着重要作用:
(1)周边炮眼也称光面眼,其沿设计开挖轮廊线布置,应以 3%~5%的斜率外插,并根据不同的炮眼深度,适当调整斜率,保证眼底不超出开挖断面轮廓线10cm。
(2)当开挖面不整齐时,应按照实际情况调整炮眼深度及装药量, 要力求所有炮眼眼底在同一垂直面上。
(3)周边眼均应堵塞炮泥,堵塞长度一般不宜小于20cm。
(4)周边眼以一次同时起爆为宜,起爆的孔数应根据地质条件确定。由于安-侨区间对震速控制要求非常严格,上台阶周边眼安排两种雷管段位