提高公路隧道開挖光面爆破效果的方法探討

青志剛，章友澤

(廣西長長路橋建設有限公司，廣西　南寧　530011)

提高公路隧道開挖光面爆破效果的方法探討

青志剛，章友澤

(廣西長長路橋建設有限公司，廣西南寧530011)

青志剛(1974—)，男，高級工程師，主要從事公路橋梁的施工與管理工作。

摘要：文章根據馬山至平果高速公路板可隧道光面爆破研究成果，介紹了在處于喀斯特地貌地質圍巖分布區的公路隧道建設中，提高現場施工光面爆破效果的方法，為今后類似工程地質情況的隧道光面爆破施工提供參考。

關鍵詞：公路隧道；現場圍巖；級別判定；光面爆破；效果

0引言

由于受經濟及技術的限制，目前，國內外公路隧道的施工廣泛采用新奧法進行施工，其主要掘進手段以光面爆破為主，受斷層、喀斯特地貌、地下水及施工技術等的影響，隧道開挖控制效果不佳，對圍巖擾動大，致使圍巖自穩性大打折扣，施工成本增加，并很大程度地增加了后期運營安全風險。文章將根據馬山至平果高速公路板可隧道實際工程地質情況，依托現場施工過程中光面爆破取得的實踐成果經驗，介紹在處于喀斯特地貌地質圍巖分布區的公路隧道建設中，提高現場施工光面爆破效果的方法。

1工程概況

板可隧道位于廣西平果縣馬頭鎮那厘社區板可屯境內，屬于喀斯特地貌分布區。隧道為雙向分離式長隧道，洞高8.05 m，洞寬11.5 m，右線設計長度為2 180 m，左線設計長度為2 175 m。隧道穿越一道斷層、兩道派生斷層及一道推測斷層，圍巖較破碎。隧道進出口均為淺埋小間距隧道，中部局部為淺埋，最小埋深為27.3 m，并有大量鋁礦廢渣堆積在隧道淺埋段上方，見圖1~2。

圖1　左洞縱斷面圖——淺埋段示例圖

圖2　右洞縱斷面圖——淺埋段示例圖

隧道區為巖溶峰叢洼地地貌，地形呈鋸齒狀。隧道間“V”字型沖溝發育，切割深度大。根據現場地質調查、鉆探和物探結果分析，隧道區巖溶較發育，地表巖溶形態為溶洞、落水洞、溶溝、溶槽和溶蝕裂隙等。勘察期間，隧道區未見地表水存在，巖溶洼地干涸無水。隧道區地下水類型主要為第四系松散層空隙水、基巖裂隙水及巖溶水。

2施工現場光面爆破的控制方法

2.1　根據現場圍巖實際情況調整爆破參數

2.1.1爆破參數設計

經查閱大量文獻資料后發現，光面爆破參數的選擇，目前還缺乏一定的理論公式，多采用經驗方法。文獻資料顯示，周邊眼炮眼間距E=(8~18)d，d為炮眼直徑；光面爆破層厚度W=E/K，E

板可隧道采用d為φ32mm的2#巖石硝銨炸藥，E=25.6~57.6 cm。借鑒于文獻資料取值方法，并根據以往隧道光面爆破施工經驗及本隧道地質勘探資料，板可隧道各級圍巖爆破參數取值如表1所示。

表1　各級圍巖光面爆破參數表

2.1.2施工階段現場圍巖的判定

2.1.2.1隧道施工圍巖分級評定因素

施工階段圍巖級別的評定因素包括圍巖堅硬程度、圍巖完整性程度和地下水狀態3項因素，細分為13個子因素，如圖3所示。

2.1.2.2圍巖級別判定

為獲取更準確的爆破參數，在設計圍巖級別的基礎上，根據圍巖堅硬程度、圍巖完整性程度和地下水狀態各自對圍巖的影響程度，本項目建立了一套圍巖級別判定修正系統：對圍巖堅硬程度、圍巖完整性程度及地下水狀態分別賦予權值，并對13個子因素賦予不同分值，根據計算出的綜合分值F，劃分不同分值區域；對應于不同分值區域，將同級圍巖的偏好、中等、偏差3個子級別。具體如表2~3所示。

表2　現場圍巖級別判定因素賦值表

注：綜合分值計算式：F=Q1×W(a~e)+Q2×J(a~e)+Q3×S(a~c)

表3　同級圍巖子級別劃分表

根據以上圍巖級別判定修正系統，可快速得出圍巖子級別，對現場圍巖級別進行修正調整，方便選取合理的爆破參數。

2.1.3選擇合理爆破參數

得出同級圍巖子級別后，再根據子級別在表1中選取合理爆破參數。圍巖子級別為偏好，則宜選擇大值爆破參數；圍巖子級別為中等，則宜選擇中值數值；圍巖子級別為偏差，則宜選擇小值爆破參數。

2.2　炮眼成孔及裝藥爆破

2.2.1噴射混凝土補平掌子面

開挖掌子面不平整，炮眼落于掌子面高凸部位時，鉆桿容易滑落，很難在測定位置打孔，最終導致周邊眼間距或周邊眼最小抵抗線發生變化，影響爆破效果。項目采用噴射混凝土補平掌子面的方法解決這一問題。在噴錨支護上一開挖循環時，對不平整的掌子面用噴射混凝土沿著開挖線噴上一層混凝土，使掌子面周邊眼的位置平順，混凝土厚度根據掌子面實際情況而定，保證周邊眼位置平順即可，然后再進行周邊眼放樣打點，這樣便于更精確地打出合格炮眼。

2.2.2炮眼成孔

2.2.2.1循環進尺長度確定

新奧法施工的掘進技術，要求爆破在充分發揮其能力的前提下，減少對圍巖的震動破壞，減少對施工用具設備及支護結構的破壞，并盡量節省爆破器材的消耗。即要求針對不同的圍巖級別，須有一個合理的進尺長度。根據板可隧道的地質情況及以往隧道施工經驗，Ⅴ級圍巖循環進尺長度取50 cm，Ⅳ級圍巖循壞進尺長度取75 cm，Ⅱ級、Ⅲ級圍巖循環進尺長度取120 cm，最大圍巖循環尺度≤150 cm。

2.2.2.2炮眼成孔

掏槽眼采用五孔楔形掏槽，比其他炮眼深20 cm，保證爆破后開挖深度一致。輔助眼采用平行炮眼，炮眼深度等于一循環進尺長度。周邊眼眼口布置在設計輪廓線上，眼低端布置于設計輪廓線外15 cm，以保證不欠挖，且方便下一開挖循環周邊眼打孔操作。

2.2.3裝藥

板可隧道開挖采用低猛度、低爆速、傳爆性能好、φ32mm的2#巖石硝銨炸藥。在裝藥結構上，板可隧道采用65mm炮眼直徑，采用不耦合裝藥結構，不耦合系數為2。這樣的裝藥結構，既可保證穩定起爆，又可充分發揮炸藥效能。

2.2.4起爆

先起爆掏槽眼，然后輔助眼，最后周邊眼，依次由掌子面中心向開挖輪廓線方向起爆，同一爆破層炮眼同時起爆，保證了隨后的爆炮眼有一個均勻厚度的爆破層。

3結語

實踐證明，通過對現場圍巖級別的評定修正，調整爆破參數，及對炮眼成孔和裝藥起爆的控制操作，板可隧道光面爆破開挖取得很好的成效，為今后類似地質情況的隧道光面爆破提供了參考依據，特別是圍巖級別判定修正系統及噴射混凝土補平掌子面的方法，具有一定的參考價值。

參考文獻

[1]王成.隧道工程[M].北京：人民交通出版社，2009.

[2]黃成光.公路隧道施工[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3]JTG D70-2004，公路隧道設計規范[S].

[4]JTG F60-2009，公路隧道施工技術規范[S].

Discussions on the Method to Improve the Smooth Blasting Effect of High-way Tunnel Excavation

QING Zhi-gang，ZHANG You-ze

(Guangxi Changchang Road and Bridge Construction Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530011)

Abstract：According to the smooth blasting research results of Banke Tunnel of Masan-Pingguo Expressway，this article described the method to improve the on-site smooth blasting effect during the high-way tunnel construction located in the surrounding rock distribution area under karst geology，thereby providing the reference for future tunnel smooth blasting construction under similar engineering geology.

Key Words：Highway tunnel；Field surrounding rock；Class determination；Smooth blasting；Effect

收稿日期：2014-10-13

文章編號：1673-4874(2015)02-0022-03

中圖分類號：U455.4

文獻標識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.02.006

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