懸索橋隧道錨爆破施工技術(shù)分析

王 寶 寧

(華北科技學(xué)院安全工程學(xué)院，河北 三河 065201)

1 工程概況

該工程區(qū)位于低緯高原的峽谷地區(qū)，兩岸岸坡均存在陡緩交接的階梯形特征，坡上發(fā)育多條切割較淺的季節(jié)性沖溝，隧道錨錨硐開(kāi)挖淺部30 m硐室為Ⅴ級(jí)圍巖，節(jié)理裂縫很發(fā)育，巖體較破碎，坡體內(nèi)40 m左右為Ⅳ級(jí)圍巖，巖石自穩(wěn)能力差。

該工程錨碇結(jié)構(gòu)形式為隧道式錨碇，分左右兩側(cè)，前錨室洞口尺寸為11.6 m×10 m(寬×高)，頂部為圓弧形，圓弧半徑5.8 m。前錨室洞口頂長(zhǎng)11.1 m；錨塊前錨面尺寸為11.6 m×14 m(寬×高)，頂部為圓弧形，圓弧半徑5.8 m;后錨面尺寸為17 m×24 m(寬×高),頂部圓弧形，圓弧半徑8.5 m,錨塞體長(zhǎng)度40 m。后錨室端部尺寸為17 m×21.299 m(寬×高)，長(zhǎng)3 m，左右兩側(cè)錨碇中心線(xiàn)與水平線(xiàn)夾角42°，散索鞍基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)長(zhǎng)41 m,高8.5 m，底面寬11.6 m。

2 隧道錨碇施工分析

2.1 工程特點(diǎn)分析

1)隧洞圍巖級(jí)別為Ⅲ級(jí)～Ⅴ級(jí)，隧洞洞身斷面較大，圍巖較為破碎，爆破作業(yè)對(duì)相鄰隧洞的穩(wěn)定性有一定的影響，則左、右隧洞前錨室掌子面掘進(jìn)需錯(cuò)開(kāi)15 m～20 m左右，對(duì)錨塞體及后錨室掌子面錯(cuò)開(kāi)20 m左右。

2)開(kāi)挖根據(jù)巖層的風(fēng)化程度和強(qiáng)度分別采用機(jī)械、小爆破開(kāi)挖方法。開(kāi)挖根據(jù)巖層的風(fēng)化程度和強(qiáng)度分別采用機(jī)械、小爆破開(kāi)挖方法。

3)采用左、右隧洞同時(shí)掘進(jìn)。由于左、右隧洞凈距較小，對(duì)單隧洞采用短臺(tái)階法開(kāi)挖，即分上、中、下三個(gè)臺(tái)階進(jìn)行掘進(jìn)。臺(tái)階長(zhǎng)度3.0 m～5.0 m，開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺1.0 m～1.5 m。

2.2 工程難點(diǎn)分析

1)隧洞洞口處左右隧洞凈距較小為15.4 m，洞底處左右隧洞凈距僅為10 m，為小凈距隧洞，隧洞開(kāi)挖向下傾角大，開(kāi)挖斷面大，隧洞出渣及支護(hù)要求高，施工技術(shù)難度大。后開(kāi)挖錨室對(duì)已經(jīng)成型錨室的振動(dòng)要求嚴(yán)格。

2)距離下方隧道僅11.74 m，存在爆破施工的互相影響和擾動(dòng)，群洞效應(yīng)顯著，施工組織難度大。

3)洞室斷面變化頻繁，屬于變截面施工，要求鉆爆技術(shù)人員能根據(jù)斷面的變化情況，及時(shí)調(diào)整好控爆參數(shù)，特別是周邊的光爆孔需要根據(jù)輪廓線(xiàn)進(jìn)行傾斜鉆孔，確保洞室輪廓成形達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 爆破施工方案

該工程隧道錨采用光面爆破法，以保證圍巖的完整性，并應(yīng)及時(shí)支護(hù)、施工襯砌，防止圍巖變形過(guò)大。前錨室隧洞圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)，采用短臺(tái)階法開(kāi)挖,上臺(tái)階先行開(kāi)挖，一次開(kāi)挖成形，下臺(tái)階緊跟，臺(tái)階長(zhǎng)度3 m～5 m。錨塞體及后錨室隧洞圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)、Ⅲ級(jí)，考慮開(kāi)挖斷面過(guò)大，開(kāi)挖時(shí)同樣采用臺(tái)階開(kāi)挖方法[1-4]。

3.1 設(shè)備及爆破器材的選擇

深孔爆破鉆孔設(shè)備選擇40 mm孔徑的氣腿式鑿巖機(jī)；炸藥選用2號(hào)巖石乳化炸藥，雷管則選用國(guó)產(chǎn)非電毫秒延期導(dǎo)爆管雷管。

3.2 爆破參數(shù)的選擇

1)炮孔直徑的確定。由于鉆孔機(jī)具確定，炮孔直徑取φ=40 mm。

2)炮孔深度。由于圍巖破碎，炮孔深度取1.5 m。

3)光面炮孔。a.光面孔間距a，一般情況下a=(7～15)d，其中炮眼直徑d=40 mm；b.最小抵抗線(xiàn)W，其取值在(12～22)d范圍內(nèi)，且W≥E；c.光面孔密集系數(shù)K，一般情況，以K=E/W=0.7～1.0為宜；d.裝藥結(jié)構(gòu)，采用不耦合間隔裝藥，現(xiàn)場(chǎng)采用20 mm直徑藥卷；e.單孔裝藥量，Q1=η×L×r，其中，η為炮孔裝藥系數(shù)，取η=0.6；L為孔深；r為每米長(zhǎng)度炸藥量，r=0.3 kg/m(2號(hào)巖石乳化炸藥，后行開(kāi)挖由于有多個(gè)臨空面取0.3 kg/m);f.裝藥集中度q，采用2號(hào)巖石炸藥進(jìn)行光面爆破時(shí)，q=0.2 kg/m～0.3 kg/m,取q=0.3 kg/m，必要時(shí)要在巖層中試驗(yàn)，以求得更準(zhǔn)確的爆破參數(shù)。

4 爆破振動(dòng)校核

爆破振動(dòng)速度值可以根據(jù)薩道夫斯基公式進(jìn)行估算：

其中，Q為最大一次齊爆藥量，kg；R為爆心至測(cè)點(diǎn)的距離，m；Vkp為允許的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，cm/s；K為與地質(zhì)條件、爆破方式、爆破條件有關(guān)的系數(shù)，中等硬度巖石K=200；α為與傳播途徑、距離、地質(zhì)和地形等有關(guān)的衰減系數(shù)，α=1.6。

隧道錨前、后錨室開(kāi)挖最大一段藥量分別為9.9 kg,7.2 kg，距離先開(kāi)挖錨洞15.4 m，距離南2號(hào)高壓線(xiàn)塔403 m，距離北2號(hào)高壓線(xiàn)塔470 m，距離附近隧道96 m，距離大橋樁基126 m，距離水電站1 826 m。則爆破振動(dòng)值分別為:

V先開(kāi)挖錨洞=8.55 cm/s，14.39 cm/s；V南2號(hào)高壓線(xiàn)塔=0.04 cm/s，0.039 cm/s；V北2號(hào)高壓線(xiàn)塔=0.03 cm/s，0.03 cm/s；V附近隧道=0.45 cm/s，0.386 cm/s；V大橋樁基=0.3 cm/s，0.249 cm/s；V水電站=0.004 cm/s，0.003 5 cm/s。

根據(jù)爆破安全規(guī)程要求對(duì)于交通隧道爆破振動(dòng)速度應(yīng)控制在15 cm/s以下。由以上計(jì)算可知，本設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)的起爆網(wǎng)絡(luò)可以起到較好的降低爆破振動(dòng)的作用，也就降低了爆破振動(dòng)對(duì)先行錨洞的影響[5-7]。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該工程概況特點(diǎn)分析，解決了施工過(guò)程中效率低的問(wèn)題，其中對(duì)隧道錨的開(kāi)挖采用光面爆破，以及采用的開(kāi)挖順序，爆破參數(shù)，起爆順序的選擇對(duì)以后的類(lèi)似工程起到了借鑒意義。