雙連拱隧道洞身開挖爆破設(shè)計(jì)研究

武衛(wèi)利

（山西路橋第一工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030006）

1 工程概述

梨定山隧道是一座上、下行分離的六車道高速公路雙連拱短隧道。隧道起訖樁號(hào)K8+768—K9+100，總長332 m，隧道建筑限界凈寬28 m，隧道凈空高度為5 m。隧道最大埋深約85.6 m，設(shè)計(jì)橫坡為2%，設(shè)計(jì)行車速度為80 km/h。

2 地形地貌

本隧道隧址區(qū)地貌屬丘陵類型，山體走向總體呈近北東向，隧道路線經(jīng)過最大高程約為178.7 m，隧址地面標(biāo)高85～178.7 m，最大相對高差95 m。隧道進(jìn)出口處地形屬較陡的斜坡地形，植被發(fā)育。

3 工程地質(zhì)與地震烈度

隧道區(qū)域范圍內(nèi)地層巖性主要為寒武系中統(tǒng)高灘組變質(zhì)粉砂巖及其風(fēng)化層。地震基本烈度為VI度，歷史上無大的地震災(zāi)害記錄，圍巖級(jí)別為Ⅱ～I(xiàn)V級(jí)。地質(zhì)構(gòu)造對本標(biāo)段路塹邊坡工程的整體穩(wěn)定性有一定的影響。

4 梨定山隧道洞身開挖鉆爆設(shè)計(jì)

4.1 爆破設(shè)計(jì)的原則

按照新奧法原理，采用光面爆破[1]，掏槽眼及底板眼按拋擲爆破設(shè)計(jì)。周邊眼及輔助眼采用淺孔微振動(dòng)控制爆破，為了保證爆破效果，節(jié)約成本，合理設(shè)定炮眼的炸藥用量，減少對圍巖的擾動(dòng)及降低振動(dòng)強(qiáng)度。

4.2 爆破參數(shù)的選定

通過以下3種方法確定有關(guān)爆破參數(shù)：

a）首先利用工程模擬法初步選擇爆破參數(shù)[2]。

b)在洞外路塹相同地質(zhì)的邊坡上做單段爆破漏斗試驗(yàn)。

c）在洞外路塹相同地質(zhì)的邊坡上做三眼爆破成縫試驗(yàn)。

4.3 炮眼布置

隧道爆破采用光面爆破法施工，掏槽方式采用楔形掏槽。周邊孔間距根據(jù)不同圍巖情況、實(shí)際爆破效果按40～50 cm控制、采用竹片間隔不偶合裝藥。炮孔布置、裝藥參數(shù)及周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)圖見圖1～圖3，表1～表4所示。

圖1 IV級(jí)圍巖段臺(tái)階法開挖炮眼布置圖（單位：cm）

表1 鉆爆參數(shù)表

圖2 III級(jí)圍巖段臺(tái)階法開挖炮眼布置圖（單位：cm）

表2 鉆爆參數(shù)表

圖3 II級(jí)圍巖段臺(tái)階法開挖炮眼布置圖（單位：cm）

表3 Ⅱ級(jí)圍巖段上臺(tái)階裝藥參數(shù)

表4 Ⅱ級(jí)圍巖段中導(dǎo)坑裝藥參數(shù)

4.4 爆破器材的性能、規(guī)格

4.4.1 本隧道工程選用的炸藥和起爆器材

a）2號(hào)巖石硝銨炸藥 規(guī)格Φ20（或Φ22）×20 cm光爆藥卷；Φ25×20 cm光爆藥卷；Φ32×20 cm標(biāo)準(zhǔn)藥卷。

b）非電導(dǎo)爆管毫秒雷管[3]段別MS1～MS15段；腳線長3 m、4 m、5 m三種。

c）非電導(dǎo)爆管半秒雷管 段別BS3～BS10段，腳線長同上。

d）8號(hào)工業(yè)紙雷管 即發(fā)傳爆雷管，用導(dǎo)火索火花起爆。

e）導(dǎo)爆索（亦叫傳爆線） 能被8號(hào)工業(yè)雷管可靠起爆，全長爆炸，使用2號(hào)巖石光爆藥卷間隔裝藥，要配導(dǎo)爆索，按每米折合11 g巖石炸藥計(jì)入線裝藥密度，外徑小于5.5 mm，爆速大于等于6000 m/s，嚴(yán)禁用鈍器砸斷。

f）導(dǎo)火索 配合8號(hào)火雷管使用，火花燃點(diǎn)，燃速每米80～100 s左右。每批進(jìn)貨必須作燃速試驗(yàn)，按實(shí)際燃速計(jì)算使用。

4.4.2 選用炸藥性能表（見表5）

表5 設(shè)計(jì)選用炸藥性能表

4.4.3 起爆器材性能

a）非電導(dǎo)爆管毫秒雷管（金屬）延期時(shí)間表（見表 6）。

表6 非電導(dǎo)爆管毫秒雷管延期時(shí)間表

b）非電導(dǎo)爆管半秒雷管延期時(shí)間表（見表7）。

c）塑料導(dǎo)爆管性能及規(guī)格。塑料導(dǎo)爆管為高壓聚乙烯塑料管，外徑3 mm，內(nèi)徑1.5 mm，內(nèi)壁涂有一薄層奧托金粉末，爆速（1950±50）m/s，使用長度不受限制，傳爆性能：一只8號(hào)工業(yè)（火）雷管，可以側(cè)向激發(fā)50根導(dǎo)爆管（捆綁），耐強(qiáng)電場，30 kV不起爆，火焰不起爆，巖石沖擊不起爆，承受靜拉力+50℃為 4 kg，+25℃時(shí)不低于 5 kg，-40℃～+50℃能正常工作。

注：導(dǎo)爆管已按毫秒或半秒雷管的腳線使用長度加工裝配好，裝配處能達(dá)到靜拉力2 kg在1 min內(nèi)不出現(xiàn)松脫。

d）雷管質(zhì)量要求。非電導(dǎo)爆管雷管引爆后，不得留有雷管底；用一個(gè)雷管插入一節(jié)硝銨炸藥內(nèi)起爆后，不應(yīng)留殘藥；鉛板試驗(yàn)炸穿的孔徑不小于雷管外徑；任取20發(fā)簇聯(lián)起爆時(shí)，必須一次全部爆炸，如兩次同樣試驗(yàn)都有一發(fā)拒爆，則該批雷管不合格或應(yīng)報(bào)廢。

4.5 裝藥結(jié)構(gòu)

對不同的圍巖級(jí)別，周邊眼采用不同的藥卷直徑間隔綁扎裝藥結(jié)構(gòu)。Ⅱ級(jí)圍巖、Ⅲ級(jí)圍巖、IV級(jí)圍巖分別采用以下藥卷型號(hào)：

a）Ⅱ級(jí)圍巖采用φ25×200；

b）Ⅲ級(jí)圍巖采用φ22×150；

c）IV級(jí)圍巖采用φ20×100；

炮眼直徑為42～50 mm，不偶合系數(shù)一般在1.5～2.3范圍內(nèi)。輔助眼、掏槽眼采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，裝藥后將炮泥堵塞在與炸藥相接的部位。

5 結(jié)語

按照本文的介紹雙連拱隧道的洞身開挖鉆爆設(shè)計(jì)原則、爆破參數(shù)的選定、炮眼布置、周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)介紹，梨定山隧道圓滿地完成了開挖爆破任務(wù)，本文的爆破設(shè)計(jì)和爆破作業(yè)方法可供類似地質(zhì)圍巖的隧道爆破施工提供參考。