小断面隧洞爆破控制论文_韦翰

小断面隧洞爆破控制论文_韦翰

韦翰

广西壮族自治区冶金建设公司 广西壮族自治区 545002

摘要:近年来,国民经济实现了跨越式发展,为适应工业生产,城镇居民生活用水和城市综合性城市应用的需要,大跨度引水和城市综合管道工程大大发展。这类工程的共同特点是地质较为复杂,隧道断面较小。如何有效控制隧道的开挖质量值得探讨。

关键词:隧洞;小断面;开挖爆破;施工控制

1工程概述

某电站项目包括大坝、五级电站及渠道饮水系统,总装机容量为36700kW。梯级电站引水隧洞为主要施工分项,狮子包隧洞为城门洞型,全长1982m,高\宽为2.7mX3.19m;竖墙高2.2m,圆拱半径为138cm,开挖断面积7.8m2>隧道设置1座斜井,斜井总长221m。施工区外露的底层岩性主要穿越寒花岗岩,局部发育有酸性岩脉和石英脉、深灰色薄、中厚层泥质灰岩夹灰岩地区;一些全风化层厚4.8}210m,大多数岩层的结构单斜,因为褶皱的挤压导致一些地方产生了层间褶曲。隧道从地段无断层经过,两个大型的节理在区里发育。隧道围岩级主要分为II,III类,围岩总体稳定性较好,除进出口150m范围为III类围岩外,部分地段出现更高类围岩,其余为II类围岩。

2施工特点

岩石隧道开挖前,根据工程地质条件,隧洞双向掘进施工,断面小,长度长。施工时重点在于控制超欠挖,避免因欠挖引起衬砌厚度不足,同时更要严格控制超挖,爆破进尺不理想,炮眼的利用率低,并造成较严重欠挖现象。超挖过多不仅会提升碴量和衬砌量而导致工程造价的提升,也不能确保掘进循环进尺,且由于局部挖掉围岩会产生应力集中问题,对本来厚度就小的中夹岩危害程度较普通隧道要大得多。

3光面爆破控制

光面爆破质量的有效控制对提高工程质量,降低成本,节约材料有着重要意义。隧道进入山体内1020m后,可有效控制爆破的飞石影响,隧道洞内进行爆破使用的药量较小。通过减小爆破面积,进行分区爆破及缩小循环进尺,以减小单次爆破药量的方式来使因受到周边环境的影响而需要对单向药量进行控制得以实现。水利水电工程有关施工规范中明确对引水隧洞的开挖质量提出要求。规范规定隧洞径向平均超挖量不大于20cm;糙率要求:平整的锚喷浆面达到0.016,这都对光面爆破质量提出了要求。

3.1引水隧洞光面爆破标准

(1)在进行爆破的初期,要以相应的岩性和结构为依据来进行爆破试验,松动待爆破的岩石,并不破坏岩壁;在进行爆破试验时分析爆破的效果,并对实际的参数进行调整,改善设计方案,残存的炮孔痕迹均衡地分散在开挖轮廓线上。炮孔痕迹存留率:完整的岩石(类似于工、且围岩)不小于80%,完整性较低的岩石不小于50%,破碎及较破碎岩石不小于20%.(2)相临两孔间的岩石平整,孔壁不能出现显著的炮裂痕,一般会在距离断面边缘的0.1}0.2m处进行挖掘,对周边眼实行掌控,光爆孔的孔底向隧道开挖轮廓线的方向倾斜3“一5“。当爆孔孔径D为40mm时,周边孔的间距E要在(10-16)D范围内,II,III级圈岩周边眼的间距为0.5-0.7m>这里花岗岩隧道II,III级围岩周边眼间距为E=0.55m.(3)开挖的隧道断面和周边眼的最小抵抗线有关。光爆眼受到的夹制作用会随着开挖隧道的断面增大而减小,岩石容易崩落,光爆层的厚度大;反之,光爆眼受到大的夹制作用,光爆层厚度与两茬炮之间产生的台阶要大于20cm.(4)爆后岩面的不平整度不应大于15cm.

3.2爆破方式

在爆破方式上采用直眼掏槽技术,直眼掏槽形式简单,易于操作,每循环进尺设计控制在1.8-2.2m。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但对炮眼数目和单位用药量的要求较少,且对炮眼眼距、装药结构提出严格的规定,故在施工过程中应严格按照爆破设计进行,并随着围岩情况来进行爆破参数修正。

3.3爆破参数的确定

3.3.1炮眼数量

掘进断面面积、岩石和炸药的性能决定了炮孔的数量。若炮孔数过少,会导致大块增多,周壁不平滑且不可炸开;同时凿岩的工作量会随炮孔数量的增加而提升。 式中:N为炮孔数量;R为单位炸药消耗量;S为开挖断面面积,II级围岩的5=8.84m2,III级围岩的5=10.56m2;a为炮眼装填系数,取0.62;d为药卷直径,硝钱炸药和药卷直径为32mm。由此,可求得II级围岩炮孔数量N=41,III级围岩炮孔数量N=49。孔眼布置根据现场情祝进行适当调整。

3.3.2各种炮眼深度

循环进尺L=4m,各眼炮孔深度均为4m,但掏槽眼及底角眼取值在4.1-4.2m实际操作时要根据掌子面的凹凸情况来调节各炮眼钻孔的尺寸,使全部的炮眼眼底位于同一垂直面。

3.3.3每一循环装药结构

首先确定炸药单耗量q>岩性、断面积、炮孔直径和炮孔深等均会对其产生影响。局边眼装药对径向不祸合间隔装药的结构进行使用,装药不祸合系数为D=1.21.5。全部的炮眼要统一使用直径32mm标准药卷,周边眼间隔装药,将岩石炸药及乳化炸药混杂在一块,直接将周边眼药卷装入竹片,用炮泥堵塞孔口。在进行光面爆破装药的过程中,如果不注重掌控内圈辅助眼的用药量,只将重点放在周边眼的用药量上,就不能有效地完成爆破。因此,须专业人员负责司钻手定岗定位,掏槽眼、底板眼、辅助眼和周边眼(分为拱部、拱墙和边墙3部分)来确保光爆所达到的效果。爆破的效果也会受到炮眼装药量的影响。若药量不够会导致不能炸开,或炮眼的利用率会随着石碴的块度的增大而降低;若装药量过多会破坏圈岩的稳定性和机械设备、支撑,过散的抛碴会对装碴产生影响,而且要根据洞内的有害气体排烟的时间和供风量增加要使用的炸药的性能和质量,开挖断面尺寸,地质条件,临空面数量,炮眼直径、深度以及循环总用药的要求,对药量进行确定,保证用药量的合理性。计算装药量时,除使用体积公式来计算一个循环的总用药量外,还可根据各类别的咆眼的爆破特性来分配用药量,最后进行实际爆破实践时,对装药量进行检验及修正,直到爆破效果良好为止。

3.4质量控制

进行爆破设计时,应对多种因素进行综合考虑,如工地的地质条件,开挖的断面和方法,钻眼的机具掘进循环进尺,爆破材料及出碴能力等。爆破开挖一次进尺要以围岩的条件为依据进行确定,挖掘松软的围岩时,应将范围掌控在-2m内;挖掘坚固的围岩时,应根据周边眼的外插角和批准的超挖量来确保,进尺循环错台和超挖量会随着钻杆外插角的增大而增加。周边眼间距和周边眼最小抵抗线可以围岩特点为依据来进行选择。破碎和柔软的围岩,周边眼间和E/W取小值。还应严格要求周边眼:要严格掌控周边眼的装药量,有效分散药量沿炮孔的长度。可运用小直径药卷和低爆速的炸药,为完成空气间隔装药可应用传爆线。应确保和辅助炮眼的眼底和周边炮眼位于同一垂直面,确保挖掘面的平整,辅助炮眼眼底要深于掏槽炮眼深1020m。炮眼深度和装药量要根据挖掘面的凹凸实行调整。周边眼适于一次同时起爆,可分段起爆柔软的围岩段或处于控制爆破震动时的断层。

结语

随着此类爆破技术在引水隧道工程的普及,爆破技术得到了扎实有效的理解。在引水隧洞施工中,严格控制钻孔质量和装药量,按照爆破设计施工。通过实践证明,采用这种爆破方法,加快了工程进度,减少了炸药的用药量,以此获得良好的经济效益。

参考文献

[1]刘殿中,杨仕春.爆破工程实用手册[M].北京:冶金工业出版社,2003.

[2]吴智囊.增大小断面隧洞开挖单循环进尺探讨[J].水利科技,2008(02):43-44.

论文作者:韦翰

论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期

论文发表时间:2018/10/24

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