隧道平整度控制光面爆破及“刮刀+三刮兩平”工藝優(yōu)化施工技術(shù)研究

齊志QI Zhi

（廣西柳梧鐵路有限公司，南寧 530022）

1 工程概況

研究依托于某設(shè)計(jì)時(shí)速160km 鐵路的六綿山隧道，隧道全長2865m，進(jìn)口里程DK11+010，出口里程DK13+875，為單洞雙線隧道，全長2865m。隧道進(jìn)口段位于半徑R-2800m 的左偏曲線上，出口段位于半徑R-2800m 右偏曲線上，其余段落位于直線上。隧道縱坡為單面下坡，坡度為5.6%。隧道進(jìn)口海拔約149m，出口海拔約133m。

2 平整度控制技術(shù)及措施

對于本隧道平整度的控制，主要從兩方面著手，即開挖輪廓的平整度和噴射混凝土的質(zhì)量控制兩方面。鉆爆施工作業(yè)中，為了有效控制開挖輪廓的平整，我們研究采用聚能光爆技術(shù)；噴射混凝土的質(zhì)量控制，我們創(chuàng)新“刮刀工藝”，進(jìn)行初噴質(zhì)量控制。兩道工序控制措施如下：

2.1 第一工序措施：聚能光爆

2.1.1聚能光爆技術(shù)

“聚能光面爆破技術(shù)”就是在周邊孔的爆破炸藥中加入聚能管裝置，插入聚能管的炸藥在爆炸中沿聚能槽方向產(chǎn)生射流將巖石“割縫”，隨后炸藥爆炸和膨脹氣體順縫將巖石爆破，留下光滑圓順的光爆效果，從而可以起到放大周邊孔孔距，少打孔裝藥節(jié)省雷管的作用。（圖1）

圖1 聚能爆破示意圖

2.1.1.1聚能管

聚能管包括金屬的聚能罩和黑色的套筒（起固定作用），炸藥爆炸時(shí)金屬聚能罩會變?yōu)楦咚偕淞鳎軐㈤g隔放置的臨近炸藥引爆，替代導(dǎo)爆索。（圖2）

圖2 聚能管

2.1.1.2孔內(nèi)炸藥安裝

孔內(nèi)炸藥安裝分為兩種形式，第一種是將做好的聚能炸藥放入周邊孔內(nèi)，可用35cm 長的氣袋間隔。第二種是不用氣袋間隔的情況可在炮桿上做標(biāo)記，使炸藥在孔內(nèi)呈40cm 左右的間隔。（圖3、圖4）

圖3 采用氣袋間隔安裝方式

圖4 不采用氣袋間隔安裝方式

圖5 隧道光爆效果圖

圖6 炮眼布置

2.1.2優(yōu)化周邊眼間距

通過不斷試驗(yàn)總結(jié)周邊眼間距，根據(jù)輪廓面超欠挖、炮眼痕跡保存率效果，確定聚能光爆周邊眼間距50cm。

2.1.3優(yōu)化抵抗線

最小抵抗線過大，產(chǎn)生大塊或留底根；最小抵抗線過小，則在反射波作用下，針對現(xiàn)場圍巖情況和爆破效果，通過對比試驗(yàn)，最后選擇最小抵抗線W=55cm。

2.1.4聚能光爆優(yōu)化提高對比

通過聚能光面爆破試驗(yàn)對比，每循環(huán)炮孔可節(jié)約28.8%，相對打孔時(shí)間同樣節(jié)約28.8%，單孔用藥量可節(jié)約0.45kg，每循環(huán)可節(jié)約39.3kg。

表1 經(jīng)濟(jì)參數(shù)對比表

2.2 第二工序措施：初噴“刮刀+三刮兩平”

2.2.1施工工藝流程

“三噴兩刮一掃面”步驟圖見圖7，工藝流程圖見圖8。

圖7 “三噴兩刮一掃面”步驟圖

圖8 “三噴兩刮一掃面”工藝流程圖

2.2.2方案實(shí)施控制

噴射混凝土作業(yè)分為初噴、復(fù)噴階段，初噴稱“一噴”，初噴厚度為4cm，填平巖面較大凹洼處，達(dá)到拱架安裝輪廓基本平順；初噴混凝土完成后安設(shè)鋼筋網(wǎng)片、架立鋼架，施做鎖腳錨管。復(fù)噴厚度較厚，分為兩次進(jìn)行，第一次又稱“二噴”，將鋼架與圍巖間噴填密實(shí)無空洞，并復(fù)噴至設(shè)計(jì)約一半厚度，噴嘴與受噴面距離宜為0.6m～0.8m，噴頭與巖面夾角宜為70～90°；復(fù)噴第二次之前進(jìn)行鋼架表面噴砼的清除，將噴射過程中聚集在鋼架上的噴混及時(shí)清理，避免二次復(fù)噴間歇時(shí)間內(nèi)凝固后不易清除而鼓包，這一工序稱為“一刮”；復(fù)噴第二次砼稱為“三噴”，將拱架間砼噴射至與拱架內(nèi)表面整體平齊且稍微高出拱架內(nèi)表面，為后續(xù)工序做有利條件；復(fù)噴過程分段、分層、自下而上連續(xù)噴至鋼架表面，噴嘴與受噴面的距離宜為0.6m～1.2m，噴頭與巖面夾角宜為70～90°。“二刮”是初支平整度的核心環(huán)節(jié)，復(fù)噴結(jié)束后及時(shí)采用濕噴機(jī)械手刮刀及鐵鍬清除初支表面局部凸出混凝土，刮刀緊貼拱架為基礎(chǔ)面進(jìn)行刮平、鏟平，有效避免局部不平整現(xiàn)象。“一掃面”為最后一道工序，全面掃面噴射，將初支拱架外保護(hù)層2cm～3cm 砼噴射完成，并對局部凹坑進(jìn)行補(bǔ)噴，噴嘴與受噴面距離宜為1.3m～1.5m，噴頭與巖面垂直，控制噴頭移動速度，噴頭柔和旋轉(zhuǎn)擺動，由于基面平整，掃面噴射厚度僅2cm～3cm，噴射后的平整度可有效控制。

3 工藝應(yīng)用實(shí)施效果

六綿山隧道在應(yīng)用“聚能光爆技術(shù)”和“刮刀+三噴兩刮技術(shù)”后，初支質(zhì)量控制效果明顯，有效提供施工質(zhì)量。①根據(jù)驗(yàn)標(biāo)要求初支平整度達(dá)到L/20，檢測合格率達(dá)95%。②減少了初支面二次處理，有效提升隧道襯砌質(zhì)量，有效防止襯砌背后脫空。

4 結(jié)語

鐵路土建作為一個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)，在中國建設(shè)走到世界前面的過程中，又必須進(jìn)行現(xiàn)代化和先進(jìn)性的革新。隧道作為鐵路土建的一個(gè)重要組成部分，它的革新既有新的工裝、材料帶來傳統(tǒng)工藝的進(jìn)步，也有本身施工方法的探索。在傳統(tǒng)鉆爆隧道施工過程中，我們根據(jù)材料的進(jìn)步帶來“聚能爆破技術(shù)”，又結(jié)合施工方法的提升創(chuàng)造“刮刀+三噴兩刮工藝”，使得隧道初支平整度乃至整個(gè)隧道二襯質(zhì)量有了保障。正是建設(shè)過程里這種進(jìn)步的大大小小的革新，為中國建設(shè)打造品質(zhì)工程，為中國建設(shè)行業(yè)的領(lǐng)先提供了巨大助力！