高鐵隧道鉆爆快速開挖方法

羅 勇

(中鐵隧道集團三處有限公司)

高鐵隧道鉆爆快速開挖方法

羅 勇

(中鐵隧道集團三處有限公司)

隨著我國高速鐵路的迅速發展，以及高鐵對線型的特殊要求，隧道工程數量也大大增多，且隧道斷面形式多采用單洞雙線大斷面隧道，如何加快隧道開挖進度，縮短工期，降低隧道投資，對高速鐵路建設有著重要影響。因此，如何提高作為隧道最常用鉆爆開挖方式的開挖效率，對于高速鐵路隧道工程建設將具有重要的理論意義和實用價值。

高鐵隧道;鉆爆開挖;圍巖;掏槽

1 工程概況

梨子坪隧道為上海至昆明鐵路客運專線湖南段重要工程之一，單洞雙線，全長6 315 m。Ⅲ級圍巖4 305 m，占全隧道68.2%。全隧道以砂巖為主，巖體較完整，弱風化，穩定性較強。全隧除兩條斷層帶以外，地下水不發育。隧道縱坡設計為人字坡，坡度分別為19‰和4‰。隧道設計開挖斷面為 139.9 ～166.3 m2。

2 開挖方式

2.1 炮眼布置

根據施工要求、圍巖性質以及地下水等，隧道采用全斷面鉆爆法施工，風鉆成孔。炮眼布置根據開挖斷面以及對初期支護的震動影響反復調整，既要減輕對圍巖的擾動以及初期支護的破壞，又要增大裝藥量，加快開挖進度，使每次爆破具有最佳爆破效果。隧道主體段Ⅲ級圍巖爆眼設計見圖1。

圖1 Ⅲ級圍巖爆破設計圖

表1 Ⅲ級圍巖爆破設計裝藥系數表

爆破進尺按3.5 m設計，全斷面需鉆孔219個。掏槽眼采用楔形掏槽。周邊眼間距40 cm，周邊眼抵抗線50 cm。

掏槽眼采用5 m鉆桿施鉆，周邊眼采用4 m鉆桿施鉆。

掏槽眼連續裝藥。周邊眼不耦合裝藥，采用導爆索。

雷管采用非電毫秒管，常備1段、3段、5段、7段、9段、11段、13段、15段。起爆采用導爆管。

2.2 裝藥量確定

單孔裝藥量根據薩道夫斯基經驗公式與現場實際測量相結合的原則確定。道夫斯基經驗公式(1)表明，測點振速與測點距爆破區域距離和單段最大炸藥使用量有關，同時與爆破區域地質、爆破方法等因素亦有明顯關系。

式中:K為場地系數;α為衰減系數;Q為-單段最大裝藥量，kg;R為測點與爆破位置距離，m。

在現場檢測中，采用成都中科測控有限公司生產的TC-4850爆破測振儀進行了前期爆破試驗，以取得公式中K、α值。通過多次爆破試驗，從振動實測波形圖中共獲得三相波的峰值。根據測點距離、單段炸藥用量和實際振速，采取最小二乘原理進行回歸分析，得出K、α值。

上述薩道夫斯基經驗公式得出的裝藥量為理論值。在爆破設計中，以理論值為依據，同時觀測爆破后圍巖的整體穩定性、節理裂隙發育情況等，反復調整各眼的裝藥量，以達到最佳段爆破效果。

2.3 經驗總結

統計分析顯示，開挖每循環平均進尺3.5 m。用徠卡全站儀測超欠挖，超挖面積在0.5 m2左右。炮孔測量超欠挖多在8 cm以內。炸藥單耗為0.6～0.63 kg/m3，最低時達到0.58。

鉆爆開挖時間4.5 h左右，出碴時間5 h左右，測量30～40 min。每循環時間11 h左右。每天正常實現2個循環，單工作面日進度保持在7 m左右，月進度達200 m。

3 施工管理

在隧道施工中，加強施工組織對加快施工速度同樣具有重要的作用。

3.1 “五定”原則

“五定”即定人、定位、定機、定質、定量。

按照爆破設計及開挖臺架，進行開挖工的定人定位。臺架共分5層。從下到上每層分別布置6人、6人、6人、4人、6人，共28人。人員、機械配置合理。開挖工按3人+28人+4人配置。3名現場值班管理人員，28名正常施工作業工人，4名工人用于預備，包括欠挖處理、病假頂崗、正常輪休、處理緊急事件等。

定人、定位是指把每個開挖工安排在臺架的固定位置，讓他們長時間適應這個位置的炮眼方向、炮眼深度等參數。讓每個人長時間的研究各自位置的打法，達到熟能生巧。這樣有利于提高開挖工的施鉆精度和炮孔成型。定機就是每個開挖工固定使用一臺風鉆，同時負責對自己使用的風鉆的保養、維修。定質、定量是質量和數量。是指每個開挖工按爆破設計，在設計的布眼位置按設計的炮孔數量，打出符合質量要求的炮孔。

3.2 獎懲考核

為提高作業人員的工作積極性，對開挖工有必要進行一定的考核。考核主要針對光爆成型。落實到每個開挖工，就是炮眼超欠挖的考核。考核具體由測量組負責。考核的標準不是一成不變的。要根據開挖工的整體水平，當時的用工情況等通盤考慮。考核本身不是目的，提高開挖工的工作積極性，提高開挖成型質量才是最終的目的。

3.3 機械配套

根據人員配置，打鉆時采用28把天水牌YT28風鉆。采用5臺27 m3的壽力牌螺桿式空壓機供風。出碴采用兩臺柳工ZL50C側翻裝載機和一臺小松220挖掘機，六輛自卸汽車。

4 結論

通過統計分析，我們認為以下因素對隧道快速開挖有重要影響:施工爆破設計理論與實際相結合，以理論為指導，采用與現場監控相結合，及時反饋爆破效果信息，不斷調整優化爆破參數，最大限度發揮每次爆破的成洞效果與開挖進尺，提高施工爆破速度;同時，施工組織有序得當，人員配置合理，機械設備配置合理，機械狀態良好，對施工爆破速度更能起到促進作用。

［1］楊軍 現代爆破技術［M］.北京:北京理工大學出版社，2004.

［2］汪綱領 新大瑤山隧道［M］.江蘇:中國礦業大學出版社，2008.

［3］高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準(TB 10753—2010)［S］.北京:中國鐵道出版社，2010.

［4］董道海.客運專線大瑤山隧道全斷面快速施工技術［J］.隧道建設，2007，(6).

［5］關寶樹.隧道及地下工程［M］.成都:西南交通大學出版社，2002.

U442

C

1008-3383(2012)02-0076-01

2011-09-29

羅勇(1985-)，男，重慶涪陵人，助理工程師，從事隧道施工管理工作。