不良地質(zhì)條件下的隧道爆破施工

荊東旭

摘 ?要：近年來(lái)，為完善交通網(wǎng)絡(luò)，各種的交通工程項(xiàng)目逐步增多，各種交通工程建設(shè)施工時(shí)，常常會(huì)面臨復(fù)雜的地質(zhì)地貌，加劇了施工的難度，尤其是隧道施工時(shí)的惡劣地質(zhì)條件，對(duì)施工技術(shù)提出了更高的要求。隧道施工時(shí)，爆破技術(shù)的應(yīng)用極為關(guān)鍵，不良地質(zhì)條件下，爆破技術(shù)應(yīng)用時(shí)要注意對(duì)爆破方案、參數(shù)等的合理選擇與控制。基于此，該文以某隧道工程為研究對(duì)象，探究了不良地質(zhì)條件下隧道爆破施工的相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，有利于指導(dǎo)工程實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：不良地質(zhì)條件;隧道爆破;施工技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U455.6 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在很多的隧道工程中，常常會(huì)面臨巖質(zhì)隧道，不良地質(zhì)條件使得隧道開(kāi)挖等施工極為困難，這種情況下，爆破施工成了隧道施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此需要結(jié)合隧道現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，選擇恰當(dāng)?shù)谋萍夹g(shù)，對(duì)爆破效應(yīng)進(jìn)行科學(xué)控制，盡量減小爆破對(duì)周邊圍巖等造成的巨大擾動(dòng)，提升隧道施工的質(zhì)量，克服不良地質(zhì)條件的限制。

1 工程概況

以某隧道工程為例，該隧道工程現(xiàn)場(chǎng)屬于不良地質(zhì)，為剝蝕低丘，現(xiàn)場(chǎng)的地形起伏非常大，表層屬于粉質(zhì)粘土，下伏灰?guī)r，且隧道周邊分布著大量的弱風(fēng)化巖石，多為塊狀構(gòu)造，存在隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，明顯的節(jié)理發(fā)育與溶蝕現(xiàn)象加劇了整個(gè)隧道施工的難度，在施工過(guò)程中，對(duì)施工技術(shù)、質(zhì)量的要求非常高，如果技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)，可能會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故。綜合該隧道工程現(xiàn)場(chǎng)的情況，該區(qū)域?qū)儆诓涣嫉刭|(zhì)，爆破施工是關(guān)鍵的施工工序。

2 爆破施工方法

由于此隧道工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的特殊性，在實(shí)際的施工過(guò)程中，為保證開(kāi)挖的安全性、高效性，綜合對(duì)比幾種的爆破技術(shù)，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)爆破與臺(tái)階光面弱爆破施工技術(shù)更為適用，能夠取得更為理想的施工效果。在具體的爆破施工作業(yè)中，需要?jiǎng)澐侄鄠€(gè)斷面，進(jìn)行立體交叉施工，保持開(kāi)挖與支護(hù)的同步性[1]。由于該處的圍巖類(lèi)型相對(duì)特殊，再加上開(kāi)挖部位環(huán)境的特殊性，在爆破施工時(shí)，需要采用不同的炸藥單耗，在軟巖區(qū)域內(nèi)采用松動(dòng)爆破技術(shù)，保持0.35 kg/m3～1.8 kg/m3的炸藥單耗，具體施工時(shí)，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

3 爆破設(shè)計(jì)與施工

3.1 爆破技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)

在隧道爆破施工的過(guò)程中，爆破參數(shù)的設(shè)計(jì)將會(huì)對(duì)爆破效果有著決定性影響。因此，為達(dá)到最理想的隧道爆破施工效果，有關(guān)人員需要結(jié)合隧道工程的具體要求，對(duì)各種的爆破參數(shù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，選擇最佳的掏槽方式[2]。爆破施工時(shí)的參數(shù)主要為單位炸藥消耗、炮眼深度、炮眼直徑、裝藥直徑與炮眼數(shù)量，在這些參數(shù)的選擇與確定上，不僅需要考慮施工的具體要求，還需要考慮工程現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件[3]。

3.1.1單位炸藥量

在爆破技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，單位炸藥量決定著爆破效應(yīng)的強(qiáng)弱，也就會(huì)對(duì)隧道工程區(qū)域內(nèi)的巖石破碎程度、飛散距離、炮眼利用率、斷面輪廓質(zhì)量、圍巖穩(wěn)定性等有著直接影響，這就要求相關(guān)人員在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)隧道爆破的要求、炸藥的威力來(lái)確定其用量。

3.1.2 炮眼直徑

在隧道工程的施工過(guò)程中，鉆眼效率、全斷面炮眼數(shù)目、炸藥消耗、巖石塊度與巖壁完整性等都與炮眼直徑這一參數(shù)有著緊密聯(lián)系，這就使得在這一參數(shù)的設(shè)定過(guò)程中，要充分考慮這些因素。在該隧道工程中，綜合對(duì)比與分析工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，最終確定的炮眼直徑為ψ42 mm。

3.1.3 炮眼深度

在爆破施工時(shí)，炮眼深度是一個(gè)關(guān)鍵的指標(biāo)，當(dāng)炮眼深度過(guò)大時(shí)，在每一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)工作中，各個(gè)工序的開(kāi)挖量也將相對(duì)較大，整個(gè)掘進(jìn)作業(yè)需要的時(shí)間消耗較大，掘進(jìn)速度難以保障，材料消耗也相對(duì)較大[4]。因此，爆破施工的過(guò)程中，為獲得良好的施工效果，在爆破方案的確定方面，需要結(jié)合巖石類(lèi)型、開(kāi)挖方式與施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件來(lái)確定炮眼深度，該工程中的炮眼深度需在1.2 m～3.5 m。

3.1.4 炮眼利用率

爆破施工的過(guò)程中，相關(guān)爆破參數(shù)的設(shè)定需要遵守相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則與要求，其中，炮眼利用率是需要關(guān)注的一個(gè)重要參數(shù)，理想的爆破施工狀態(tài)下，炮眼利用率需達(dá)到85%以上，最好處于85%～95%。在該隧道工程中，由于隧道斷面較大，為達(dá)到最為理想的爆破施工效果，需將炮眼利用率控制在85%左右。

3.1.5 裝藥結(jié)構(gòu)

在裝藥的過(guò)程中，需要嚴(yán)格結(jié)合爆破方案的設(shè)計(jì)來(lái)完成裝藥，裝藥要與鉆眼一一對(duì)應(yīng)，如果是光爆孔，采用間隔裝藥，如果是其他類(lèi)型的炮孔，需要連續(xù)裝藥，保證每個(gè)炮孔內(nèi)都含有炸藥，其裝藥結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.1.6 爆破器材的選擇

爆破施工的過(guò)程中，往往還需要其他器材的輔助才能夠保證爆破作業(yè)的穩(wěn)步推進(jìn)，例如，在炮孔內(nèi)需裝填巖石乳化炸藥，而在周邊炮眼需使用ψ25 mm的光爆藥卷，而在掏槽眼與掘進(jìn)眼需使用ψ32 mm的藥卷。

3.2 爆破施工技術(shù)的具體應(yīng)用

3.2.1 爆破施工設(shè)計(jì)

爆破施工是隧道工程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由于該隧道工程現(xiàn)場(chǎng)屬于不良地質(zhì)，根據(jù)爆破施工技術(shù)來(lái)選擇合適的施工技術(shù)，選擇最佳的爆破參數(shù)。有關(guān)工程設(shè)計(jì)與施工人員需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，進(jìn)行布孔圖的繪制，并進(jìn)行爆破參數(shù)的優(yōu)化與調(diào)整，一旦出現(xiàn)了突發(fā)問(wèn)題，專(zhuān)業(yè)人員需要對(duì)原有的爆破參數(shù)表、布孔圖等進(jìn)行些微的調(diào)整，使整個(gè)爆破施工方案能夠符合隧道工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況[5]。

3.2.2 鉆孔

根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的特殊條件，要利用專(zhuān)業(yè)的設(shè)備來(lái)完成鉆孔作業(yè)，例如，在鉆孔過(guò)程中，最為常用的設(shè)備是三臂鑿巖臺(tái)車(chē)、風(fēng)動(dòng)式鑿巖機(jī)鉆，鉆孔需要根據(jù)前期確定的炮眼深度、直徑等參數(shù)來(lái)進(jìn)行調(diào)整，在工程的鉆孔過(guò)程中，濕式鉆眼效果更為理想。

3.2.3 驗(yàn)孔

在鉆孔結(jié)束以后，在裝藥之前，需要組織專(zhuān)業(yè)的人員進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，將鉆孔的實(shí)際情況與鉆孔參數(shù)進(jìn)行綜合對(duì)比，在偏差處于正常范圍時(shí)，方可繼續(xù)下一環(huán)節(jié)的施工，如果偏差超過(guò)了正常標(biāo)準(zhǔn)，需要立即與施工部門(mén)等進(jìn)行協(xié)商，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的修正處理。

3.2.4 裝藥

裝藥的過(guò)程中，需要嚴(yán)格根據(jù)前期的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行，以裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)為參考標(biāo)準(zhǔn)，保證裝藥符合設(shè)計(jì)要求與規(guī)范。鉆孔內(nèi)部起爆藥包要以非電導(dǎo)爆管雷管為制作材料。

3.2.5 堵塞

爆破施工的過(guò)程中，在裝藥作業(yè)完成以后，在孔內(nèi)堵塞的處理上，施工人員需要利用黃泥來(lái)完成。在堵塞處理的過(guò)程中，需要保證堵塞的質(zhì)量，并做好雷管腳線的防護(hù)，避免堵塞施工對(duì)導(dǎo)爆管等造成的損壞，影響后期的爆破作業(yè)。

3.2.6 聯(lián)網(wǎng)

當(dāng)各個(gè)炮眼、爆孔的基礎(chǔ)處理結(jié)束以后，現(xiàn)場(chǎng)施工人員需要將按照爆破設(shè)計(jì)的要求，將各個(gè)爆破點(diǎn)加以連接起來(lái)，形成起爆網(wǎng)絡(luò)。在孔與孔之間的連接上，需要對(duì)導(dǎo)爆管、雷管腳線的松緊度進(jìn)行科學(xué)控制，如果松緊度控制不好，發(fā)生拉脫與損壞導(dǎo)爆管的概率較高，也就難以完成正常的爆破作業(yè)[6]。聯(lián)網(wǎng)過(guò)程中，要嚴(yán)格根據(jù)起爆網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)要求來(lái)進(jìn)行，保證起爆網(wǎng)絡(luò)中孔與孔之間良好的連接處理效果。

3.2.7 防護(hù)

隧道工程的爆破施工過(guò)程中，由于爆破的威力非常大，可能對(duì)爆破區(qū)域內(nèi)的有關(guān)構(gòu)造等產(chǎn)生一定的影響，因此，在爆破作業(yè)的實(shí)施過(guò)程中，專(zhuān)業(yè)人員需要結(jié)合爆破參數(shù)的設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確分析爆破效應(yīng)，進(jìn)而對(duì)爆破的影響范圍等進(jìn)行科學(xué)劃分，在可能存在影響的區(qū)域采取必要的防護(hù)設(shè)施，例如，在洞門(mén)與貫通點(diǎn)前20 m的位置，要進(jìn)行必要的防護(hù)，爆破影響范圍內(nèi)的機(jī)械設(shè)備等要及時(shí)撤離到安全范圍內(nèi)。

3.2.8 警戒與起爆

在正式的起爆作業(yè)開(kāi)始之前，現(xiàn)場(chǎng)的施工作業(yè)人員需要結(jié)合爆破的影響情況，劃定爆破警戒區(qū)，并將所有的人員、設(shè)備與材料全部撤離到警戒區(qū)以外，在做好相應(yīng)的安全警戒與安全防護(hù)準(zhǔn)備以后，爆破員方可利用起爆器進(jìn)行起爆控制，完成起爆作業(yè)。

3.2.9 爆后檢查

在起爆作業(yè)結(jié)束以后，有關(guān)人員需要進(jìn)行爆后檢查，主要是檢查爆破是否達(dá)到了隧道施工的標(biāo)準(zhǔn)與要求，是否造成了周邊巖層的破壞等情況。只有當(dāng)爆破工作面的煙塵、有毒有害氣體濃度等處于安全范圍時(shí)，方可開(kāi)展爆破檢查與驗(yàn)收工作，進(jìn)而做好相應(yīng)的后期處理工作，做好隧道開(kāi)挖等環(huán)節(jié)的施工準(zhǔn)備，保證隧道施工作業(yè)的順利推進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著隧道工程項(xiàng)目的逐步增多，作為隧道施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，施工企業(yè)在開(kāi)展爆破施工的過(guò)程中，需要注意對(duì)爆破方式、參數(shù)的科學(xué)選擇與設(shè)計(jì)，保證確定的爆破方案符合工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，提高整個(gè)爆破施工的合理性、安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]曾義，江鴻，陳培帥.不良地質(zhì)條件下隧道爆破施工關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2018，18（4）：205-207.

[2]屈海濱，胡偉，楊克群，等.不良地質(zhì)條件下隧道快速掘進(jìn)鉆爆技術(shù)研究[J].鐵道建筑技術(shù)，2018（5）：64-67.

[3]張厚學(xué).不良地質(zhì)條件下大跨徑隧道開(kāi)挖支護(hù)施工關(guān)鍵技術(shù)控制措施[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016，（10）：1028.

[4]王麗華，李煒.復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道施工技術(shù)分析[J].交通世界，2017，435（21）：142-143.

[5]吳躍光.淺埋地鐵區(qū)間大斷面隧道施工風(fēng)險(xiǎn)與技術(shù)措施分析[J].施工技術(shù)，2019，48（7）：90-93.

[6]陳華龍.探討不良地質(zhì)情況下隧道的施工技術(shù)[J].福建建材，2016（12）：100-102.