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钻爆施工技术在隧道工程的应用

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摘要:首先对隧道工程中钻爆施工技术进行研究。然后从隧道爆破、钻孔作业、装药、提高爆破工艺等方面进行分析。最后结合实际工程案例提出相关钻爆施工技术的应用控制策略。希望通过对这些内容的分析能够为隧道工程施工提供一定帮助。

关键词:钻爆施工;隧道施工;钻孔;装药

0引言

隧道主要被修筑在地下水或者山体中,施工单位结合公路所在位置,对隧道进行分类,分别为山岭隧道、水下隧道、城市隧道等。建设隧道是为了缩短建设距离,防止出现大坡道,从山岭或者丘陵下方穿越。随着我国国民经济的迅速发展,隧道工程建设大多建设在相对复杂的环境下,使用钻爆法进行隧道的爆破,爆破效果得到国内外认可。但是在具体使用过程中,还存在一定问题,因此分析钻爆施工技术在隧道施工中的应用意义深远。

1工程概况

本工程合同段共有2个隧道,分别为坳口隧道、付家岩隧道。其中坳口隧道左幅起讫桩号为ZK2+740~ZK5+030,长2290m,右幅起讫桩号YK2+737~YK5+055,长2318m;付家岩隧道左幅起讫桩号为ZK5+159~ZK6+215,长1056m;右幅起讫桩号为YK5+168~YK6+219,长1051m。地质构造:坳口隧道岩层呈单斜产出,综合地层产状为340°∠20°,主要发育的节理有产状150°∠65°、90°∠80°、220°∠76°、125°∠58°等四组,发育3~10条/m,风化层闭合性差。付家岩隧道区地层产状整体较为平整,综合地层产状为320°∠10°,主要发育的节理有产状120°∠80°、170~176°∠75~82°、170°∠75°、270°∠80°等四组,发育3~10条/m,风化层闭合性差。岩溶发育特征:坳口隧道、付家岩隧道地层区岩溶强发育,隧道开挖期间须加强超前地质预报工作,以防止溶洞诱发涌水、突泥危险。水文地质条件:隧道区内均无地表河流,地下水均为基岩裂隙水、孔隙水,地下水受降雨渗透补给。

2隧道爆破

隧道洞身开挖应尽量采用光面爆破、预裂爆破等控制爆破工艺,以最大限度的保护周边岩体的稳定性,同时减少超挖量,提高初期支护的承载能力(所涉及爆破作业的设计施工均委托具有相应资质的爆破公司进行);主要工序采用机械化作业;二次衬砌浇筑采用12m长的钢模台车,混凝土在拌和站集中拌和,输送泵输送入模。对Ⅴ围岩地段,采用环形开挖预留核心土法施工,Ⅳ级围岩地段采用上下台阶法进行施工,台阶长度控制在10~15m;Ⅲ级围岩采用全断面法施工。施工时确保系统锚杆的施工质量[1]。Ⅳ、Ⅴ级围岩采用斜眼掏槽。周边眼采用小药卷间隔装药。开挖进尺主要按照围岩级别划分:Ⅳ级为1.5~2m,Ⅴ级为0.5~0.8m。在进行隧道施工过程中,使用钻爆法,炸药的潜能能够瞬时释放,促使炸药的四周岩石出现非弹性变形,从而形成岩石压碎圈以及破碎圈。其中存在一部分能量能够被转化成地震波,另外一部分能量则会被转化成空气冲击波。这种情况下所产生的地震效应、冲击波超压、爆破噪声效应被合称为爆破三害。

3钻爆施工技术在隧道工程中的应用控制策略

3.1钻孔作业

为了提升钻爆效果,可以使用激光断面仪对炮眼和外轮扩线进行放样,与此同时,在对外轮扩线进行放样过程中,允许存在±2cm的误差。对周边眼进行开眼时,确定四周位置,需结合围岩软硬程度作出相应调整。有效减少四周眼外的插角,孔的深度控制在3m/h,允许斜率为孔深的±5%。此外,外插角方向就是这一位置轮廓线法线方向[2]。对隧道进行放样和布眼,隧道的拱顶面和中心线高程在进行钻眼之前,技术人员使用水准仪和全站仪对其进行明确,对开挖轮廓线、炮眼位置,使用红油漆标出,误差不能超过5cm。与此同时,为了促使爆破效果达到最佳值,每次放线测量过程中,必须对上次爆破断面作出相应计算,还需对爆破参数作出及时调整。对炮眼进行布置,先明确掏槽眼,如果岩层层理比较明显,布置的方向尽可能和层理之间相互垂直,深度和其他眼深大约控制在20cm。对四周炮眼进行布置,需要结合开挖设计轮廓线进行,眼口设置在断面轮廓线的上部分。技术人员具体钻眼过程中,眼口以及眼底之间的间距误差不能超过5cm。另外,四周眼底和开挖断面轮廓线之间的间距应当控制在10cm以上。周边眼和圈眼的斜率相同,排距需要控制在5cm以内。如果开挖面凹凸较大,对钻眼装药率进行调整时,应当结合实际情况对装药量和炮眼深度进行适当调整,保障掏眼之外的炮眼和眼底位置一直在同一个垂直面上。

3.2装药

装药前先清孔,检查炮孔的最小抵抗线与原设计有无变化,防止过小的抵抗线引起冲炮;检查孔深有无变化并根据检查结果调整装药量。干燥的孔可装散装的硝铵炸药,潮湿的孔要对炸药进行防水处理或使用防水炸药。进行岩层的爆破,需将电雷管完全装入到药卷中,防止电雷管在药卷中斜插。进行爆破作业前,要对爆破段周围房屋进行详细调查[3]。爆破作业一般在下班后进行。爆破指挥人员要在确认周围的安全警戒工作完成后,方可发出起爆命令。爆破指挥人员严格执行预报、警戒和解除三种统一信号,由爆破指挥人员统一发出。防护、警戒人员按规定信号执行任务,不得擅离职守。指定专人核对装炮、点炮。起爆后由爆破作业人员检查结果,确认安全后,方可发出解除信号,撤出防护人员。如发生瞎炮,要设立防护标志。对于瞎炮的处理问题,要由原装炮人员当班处理,特殊情况下如不可能时,装炮人员在现场将装炮情况、炮眼方向、装药数量交待处理人员。在对瞎炮孔内的爆破线路、导爆管等检查完好并检查了瞎炮的抵抗线情况,重新布置警戒后,才能重新起爆。

3.3提高爆破工艺

有效提高爆破工艺,需要使用有效的减震措施,从而降低爆破危害。首先要求工作人员严格遵守相关规定,在实施爆破操作过程中,炮眼质量对爆破效果产生直接影响,在进行钻眼时,需确保周边炮眼处于平行状态。而炮眼垂直钻入,从而减少欠挖以及超挖现象。清孔装药,在进行具体装药之前,需将炮孔中的石屑和杂物清理干净,严格按照设计要求装药。技术人员使用水平楔形掏槽,掏槽的体积比较大,需要适当增加爆破临空面[4]。此外,还应当将掏槽眼布设位置放在开挖断面下部,适当增加爆心距,以获得更好的爆破效果。

4结语

隧道开挖过程中,需要使用爆破技术,当前使用最为广泛的技术是钻爆技术,具体实施过程中,需要严格遵守设计图纸。技术人员对掘进尺进行严格把关,进一步提升对围岩的测量,从而保障施工安全和施工质量。

参考文献:

[1]彭怀德,刘敦文,褚夫蛟,等.硬岩隧道高压气体膨胀破岩开挖试验[J].岩土力学,2017(11):1-8.

[2]张洋,王志杰,赵启超,等.基于最佳减震原则的新建隧道对既有隧道微差间隔研究[J].铁道标准设计,2017(8):90-95.

[3]宁瑶瑶,李龙.基于非可加测度Shapley值赋权的钻爆法地铁隧道工程施工风险灰色评价[J].工程管理学报,2016,30(6):72-77.

[4]张国荣,古军.超前导管高压注浆技术在隧道不良地质段塌方处理中的应用[J].陕西水利,2012(6):97-98.

作者:廖新 单位:贵州路桥集团有限公司

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