安徽池州神山物流廊道1#隧道出口段爆破開挖施工工藝

楊　翎　陳建安

(安徽江南爆破工程有限公司)

安徽省池州市神山物流廊道1#隧道位于神山礦石加工區—楊公嶺山區，隧道進口設于池州市貴池區牌樓鎮青山村，出口設于池州市貴池區殷匯鎮東溪村，隧道起迄里程K0+298～K1+495，全長1 197 m，洞內線路縱坡度為0.25%，進口高程60 m，出口高程63 m。隧道所在地域屬低山丘陵地貌，坡面植被較發育。隧道穿越山嶺，最大埋深為250 m。1#隧道地層巖性自進口至出口分別為二疊系下統孤峰組(P1g)灰黑色硅質頁巖、棲霞組(P1q)黑色碳質頁巖，泥盆系上統五通組(D3w)灰白色砂巖、粉砂巖，志留系上統茅山組(S3m)粉砂巖，志留系中統墳頭組灰黃色、黃綠色細砂質頁巖。隧道所處巖層層理發育，地質構造以節理裂隙為主，斷層零星發育，主要為平行于地層走向的張性斷層，巖體風化破碎。K1+378～K1+414段為淺埋段區域，圍巖穩定性較差，最淺埋深僅為8 m，且存在破碎帶。

1#隧道出口段圍巖穩定性差，對爆破技術要求高。隧道開挖時易導致巖體沿結構面產生順層滑移，爆破開挖必須確保隧道圍巖穩定，盡可能減小爆破振動對圍巖的損傷，施工具有較高的潛在安全風險[1-5]。因此，對該段隧道進行爆破開挖時，必須進行精心設計和嚴格施工，防止爆破振動對拱頂圍巖穩定性造成影響。

1　隧道開挖施工方案

1#隧道出口段圍巖屬Ⅴ類巖體，洞身埋藏深度為8～20 m，開挖方式采用臺階法。施工順序為開挖前拱頂部位用φ80 mm大管棚超前支護→拱肩以上部位爆破開挖→頂拱采用I16a型鋼鋼架加強支護→側墻采用I16a型鋼鋼架支護→下臺階巖土爆破開挖→襯砌鋼筋混凝土。爆破開挖采取分臺階的方式進行，利用臺階形成沿隧洞前后的臨空面來減輕對圍巖穩定性的影響。上部斷面先行掘進，為下部斷面開挖創造臨空面，形成減振空腔。針對該段隧道巖體受構造影響較破碎、工程地質條件較差的特點，每循環進尺必須控制在1 m左右，采用臺階法開挖。在進行爆破開挖施工時，應嚴格控制炸藥單耗、單段最大藥量以及爆破施工規模，采用合理的爆破參數[5-7]。

2　爆破方案設計

2.1　爆破器材選擇

炸藥使用φ32 mm膠狀乳化炸藥，掏槽眼與掘進眼的不耦合裝藥系數為1.1～1.5。雷管使用非電導爆管雷管(8#工業雷管)，雷管腳線長5 m，段號為1～11段系列。塑料導爆管的爆速為(1 950±50 m/s)，導爆索(φ6 mm)爆速為6 000 m/s。

2.2　掏槽眼布置

隧道爆破的特點是僅有1個自由面，掏槽則是在斷面的適當位置布置較多的鉆孔。在斷面掏出1個深洞，為后續爆破開創第2自由面，提高爆破效果。根據該工程相關設計和裝載運輸要求，開挖斷面確定為上半圓斷面，面層較寬闊，掏槽眼布置于中間。為提高爆破效果，炮眼較周邊眼深0.2 m。

2.3　周邊眼光爆參數

采用手持風鉆進行鉆孔，孔徑42 mm，深1.2 m，周邊眼間距為50 cm。本研究設計的鉆孔深度為1.2～1.26 m，掘進進尺為1 m，爆孔利用率為85%。周邊孔采用間隔裝藥方式(圖1)，當巖石比較破碎時，可適當減少裝藥量[7-10]。

圖1　周邊孔裝藥結構(單位：mm)

2.4　爆孔布置

V圍巖鉆孔布置、炮孔裝藥聯網分別如圖2、圖3所示。Ⅴ圍巖掏槽眼鉆孔設計如圖4所示。

圖2　Ⅴ圍巖鉆孔布置(單位：mm)

圖3　Ⅴ圍巖爆破孔裝藥聯網(單位：mm)

圖4　Ⅴ圍巖掏槽眼鉆孔示意(單位：mm)

2.5　裝藥參數

V圍巖光面爆破、預裂爆破裝藥參數取值見表1。V圍巖上臺階光面爆破、下臺階預裂爆破的主要技術指標如表2所示。

表1　上臺階開挖光面、預裂爆破裝藥參數

注：周邊眼根據巖石破碎情況可減少裝藥量，在第1、23孔眼處為保證拱肩位置開挖，可適當增加裝藥量；第34孔眼可為空孔。

表2　上下臺階爆破主要技術指標

2.6　鉆　孔

司鉆工應熟悉炮孔布置圖，根據測量人員提供的放線資料進行布孔。在施工過程中，應嚴格按照設計的角度、深度進行鉆孔，應確保周邊眼相互平行，開口誤差不宜大于5 cm，炮孔底應落于開挖輪廓線15 cm 以內，并根據眼口位置及掌子面的凹凸程度調整炮眼深度，以確保炮眼底在同一個平面上，并嚴禁在殘孔上進行鉆孔。如遇坍孔必須在坍孔5 cm上下左右范圍內重新鉆孔，并將所有鉆孔檢查一遍，進行清孔確保裝藥順利。

2.7　爆破網絡

利用非電管的固有延期特征，安排起爆次序，隧道爆破不宜使用孔外延期方式，導爆管的延期可忽略不計，用同段雷管作為連接雷管(傳爆)進行簇連，再將連接雷管腳線進行捆扎，綁扎上起爆雷管便可進行起爆。

3　結　語

安徽池州神山物流廊道1#隧道出口段為淺埋段隧洞，針對該隧洞圍巖風化嚴重、穩定性較差的特點，對爆破開挖施工方案進行了設計，并選取了合理的爆破參數。方案實施后，每次爆破的平均進尺為1m，爆破對隧洞圍巖的影響在可控范圍內，加之管棚的保護作用，隧洞施工進尺平穩、安全，達到了預期效果。通過本研究施工分析，可知在類似工程爆破開挖施工中應根據不同的圍巖等級及巖石性質，選取合理的爆破進尺，有助于減少爆破對圍巖的擾動，提高爆破效果；對于圍巖不穩定的隧洞施工段，需要打超前管棚，可以有效防止圍巖下沉及冒頂事故的發生；采用上下臺階法進行開挖爆破時，上部斷面宜先行掘進，為下部斷面開挖創造臨空面，形成減振空腔，有助于減小下臺階爆破對上部圍巖的擾動。

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