高海拔地區小洞徑無支洞隧道光面爆破施工技術

米瑪

摘 要：通過在灌溉輸水洞第III標段隧道的施工經驗，總結和闡述了灌溉輸水洞工程第III標段隧道施工的光爆設計、施工控制及體會。

關鍵詞：隧道；光面爆破；施工

1 工程概況

灌溉輸水洞第III標段隧道位于西藏林周縣松盤鄉境內，起止里程為13+830～16+876，隧道全長3046米。灌溉輸水洞為無壓隧洞，建筑物級別為3級，開挖尺寸4m×4m圓拱直墻洞室，設計引用流量10.0 m3/s，洞內最大流速2.02m/s。

隧道地處高原，覆蓋層薄，山勢險峻，汛期水量豐富。圍巖為石炭系諾錯組（C1-2n5、C1-2n6）的板巖、灰巖、頁巖、泥頁巖，局部夾薄煤層；三疊系麥隆崗組（T3m）的灰巖、細砂巖、頁巖，層理和層間揉皺較發育，節理較發育，巖體完整性較差。全隧道以Ⅱ、Ⅲ級圍巖為主。

2 施工方案選擇

根據灌溉輸水洞第III標段隧道圍巖情況及工期要求，隧道采用全斷面開挖，鉆孔采用門架式鑿巖臺車結合YT28風動鑿巖機鉆孔爆破。

3 隧道光面爆破的意義及光爆效果的影響因素

隧道實施光面爆破使隧道輪廓符合設計斷面要求，圍巖保持穩定，為后續支護襯砌施工創造舒適安全的條件，大大減少了巖石超挖量、出碴工作量、及砼回填量，提高了施工速度，降低工程成本。光面爆破作用機理是炸藥爆破時產生的沖擊波和高溫高壓氣體作用在眼壁上，炮眼周圍的巖石受到強烈壓縮而破碎與此同時形成的壓縮應力波向四面八方傳播，最后形成相互作用的爆破漏斗，當爆破參數選取合理隧道外輪廓面將形成連續的光滑壁面。影響光面爆破效果有以下因素：

（1）隧道圍巖地質構造影響。根據有關研究表明工程地質狀況對光面爆破效果影響極大，在相同爆破條件下f值越高，整體性越好，光爆效果越好，反之則光爆效果較差。

（2）炸藥種類及裝藥方法影響。要實現光面爆破，應選用爆速低，密度小，爆力大的炸藥。炸藥采用小直徑藥卷增大不偶合系數。裝藥集中度應控制在0.04kg/m～0.41kg/m，過大易破壞光爆壁面，過小則爆不下來。

（3）爆破起爆順序、起爆方法及裝藥結構及堵塞質量影響。

（4）鉆機類型及布孔、鉆孔精度影響 鉆機尺寸大小直接影響到周邊眼的外插角在兩排炮眼銜接處是否能夠連通，不形成臺階。鉆孔時盡量減小開眼誤差及鉆眼角度誤差。

4 灌溉輸水洞第III標段隧道光面爆破方案設計

光面爆破參數的選擇與隧道所在的地質條件有關，且與爆破物品的品種和性能有關；同時還與采用的裝藥結構和起爆方法、隧道開挖斷面的形狀和尺寸有關。灌溉輸水洞第III標段隧道主要為II、III級圍巖，開挖斷面為14.92m2，選用乳化炸藥，火雷管和非電毫秒導爆雷管起爆，周邊眼采用空氣間隔裝藥。為確保爆破對周邊圍巖的擾動小，且爆破有效，必須嚴格控制周邊眼的裝藥量，采用合理的裝藥結構，間隔空氣裝藥。這是圍巖光面爆破形成的重要條件。

4.1 灌溉輸水洞第III標段隧道爆破設計

灌溉輸水洞開挖斷面尺寸Ⅳ類圍巖段為4.4×4.81m，Ⅴ類圍巖段為4.6×4.96m。采用YT-28手風鉆鉆孔，鉆孔直徑為Ф42mm，選用乳化炸藥。崩落孔藥卷直徑Ф32mm，連續裝藥，周邊孔選用Ф25光爆藥卷，不連續間斷裝藥。Ⅳ類圍巖段鉆孔深度2.5m，循環進尺2.2m。Ⅴ類圍巖段采取短進尺、弱爆破，控制循環進尺為1.6m。

4.2 光面爆破施工工藝

主要施工工藝作業方法：

（1）測量放線：控制測量采用全站儀做導線控制網。施工測量采用全站儀進行。測量作業由測量工程師帶領專業測量人員依據施工圖紙及相關規范認真進行，每次鉆孔前均用紅油漆在掌子面上標示各施工鉆孔位置，標示周邊孔輪廓線。另外每班還進行一次測量檢查，確保測量及開挖工序質量。

（2）鉆孔作業：選派熟練的鉆孔操作手，嚴格按照設計圖紙及標書文件的規定進行鉆孔作業。周邊孔在斷面輪廓線上開孔，沿輪廓線的調整范圍和掏槽孔的孔位偏差不大于5cm，其它炮孔孔位的偏差不大于10cm；各鉆工分區、分部定位施鉆，每排炮由值班技術員按爆破圖的要求進行檢查。

（3）裝藥爆破：炮工按鉆爆設計參數認真進行作業，炸藥選用RJ2巖石高威力乳化炸藥。崩落孔、掏槽孔藥卷直徑Ф32mm，連續裝藥，周邊孔選用Ф25藥卷，間隔裝藥。裝藥完成后，由技術員和專業炮工分區分片檢查，連接爆破網絡，撤退工作設備、材料至安全區域后進行引爆。

（4）通風散煙：爆破后啟動軸流通風機壓入通風，爆破渣堆進行灑水除塵。

（5）除渣：為了盡量減少氧耗，改善洞內空氣條件、改善洞內通風散煙，出渣方案采用履帶式挖斗裝載機裝電瓶梭機機車運輸，石渣運至洞口外再用裝載機裝自卸汽車運到渣場。

（6）安全處理、清底：爆破后由安全員處理掌子面及頂拱安全，出渣后再次進行安全檢查及支護，用反鏟、人工清底，然后進行支護施工，為下一循環鉆孔作業做好準備。

4.3 爆破試驗

為確保地下洞室開挖的安全穩定和開挖質量，降低爆破振動及飛石的影響，根據開挖巖石情況確定合理裝藥參數，在開挖施工初期進行爆破試驗。

嚴格按照開挖爆破試驗大綱操作進行爆破試驗，盡可能降低爆破振動影響，確保臨近爆破開挖面的巖石基礎不受影響。

現場爆破試驗按GB 6722—86《爆破安全規程》、DL/T 5099—1999《水工建筑物地下開挖工程施工技術規范 》和DL/T 5135—2001《水電水利工程爆破施工技術規范》執行。

爆破方案中的鉆孔布置，單位耗藥量的選擇和起爆方法及順序等，要按鉆爆設計方案進行，盡量減小爆破振動的作用。方案要點為：

① 采用梅花型布孔；

② 采用毫秒微差起爆法，一次爆破中單響藥量控制在50kg以內；

③ 周邊光面爆破孔的孔距，試驗設計0.4m～0.6m，并且減少裝藥量，其目的是保護周邊圍巖免受破壞，控制半孔數量，與下一排爆破孔良好銜接創造條件。

現場爆破振速測量：對所采用的爆破方案進行爆破質點振動速度測量，爆區振動速度衰減規律的關系式：

V=K（Q3/1/R）

V—振動速度㎝/s；

Q—單響藥量Kg；

R—測點至爆區中心的距離；

K、α—爆區與地質、地形、爆破、方案等有關的系數和衰減指數。

尋找質點的衰減規律就是要通過試驗求出爆區的K、α值，以計算出爆破振動速度。試驗次數暫定為2～3次，對孔網參數及起爆方案僅為驗證性的試驗，找出爆破振動距離對已建鄰近建筑物及錨噴區影響最小的爆破方案，以滿足招標文件要求。在洞室開挖過程中遇到斷層、破碎軟弱夾層等缺陷，按設計、監理工程師的指示進行處理。

5 結束語

灌溉輸水洞第三標段經過科學而嚴格的質量管理，嚴格按照開挖爆破試驗大綱操作進行爆破試驗，盡可能降低爆破振動影響，確保臨近爆破開挖面的巖石基礎不受影響。