《简述铁路单线隧道硬岩施工光面爆破技术及风险控制》-工学论文，工程论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

简述铁路单线隧道硬岩施工光面爆破技术及风险控制

范文

冯进军

摘要：本文结合铁路单线隧道硬岩（Ⅲ级围岩）施工在中老铁路磨丁至万象线森村二号隧道中的应用事例，简要论述了硬岩钻爆法施工光面爆破控制技术以及硬岩隧道施工安全风险控制。

Abstract： Combined with the application example of the hard rock （grade Ⅲ surrounding rock） construction of the single-track railway tunnel in the No.2 Sencun tunnel from Moding to Wanxiang line， this paper briefly discusses the smooth blasting control technology of hard rock drilling and blasting construction and the safety risk control of hard rock tunnel construction.

关键词：单线隧道;光面爆破技术;风险控制

Key words： single line tunnel;smooth blasting technology;risk control

中图分类号：U455.41 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2020）19-0133-02

1 ?基本情况

1.1 隧道概况

森村二号隧道位于中老铁路磨丁至万象线班森～班那米区间，起讫里程DK221+358～DK230+742，隧道全长9384m，其中设计Ⅲ级围岩占比43%，全线控制性工程。隧道最大埋深约684m，设计为单线隧道，属Ⅰ级高风险隧道。

1.2 水文地质条件

沿线气候属热带、亚热带季风气候。全年明显地分为两个季节：5～10月为雨季，11～4月为旱季。年平均气温在20～26℃之间;1月气温较低，月平均气温为10～20℃;5月气温最高，月平均气温为20～29℃。

隧区位于琅勃拉邦至万荣境内，山区地貌有较大的起伏，地势较为崎岖，且遭受侵蚀严重，河谷常伴有V形结构。在流水的侵蚀作用下，使得河谷深度加大，进一步加快水流的速度，导致出现横向的冲沟，使得出现较为复杂的地表形态，比如峡谷、山地、盆地等地貌，孤峰挺拔秀丽，地形陡峻，平均海拔约1500m，最高峰比亚山峰海拔2820m。

隧区内多分布石炭系（C）岩性为板岩、砂岩、玄武岩、片岩夹安山岩、灰岩、火山碎屑岩等。

2 ?硬岩光面爆破技术控制

2.1 开挖工法选择

Ⅲ級围岩设计全断面开挖工法，采用钻爆法技术进行施工。

2.2 爆破设计

2.2.1 设计原则 ?光面爆破设计方案的制定需要基于当地的地质条件，进行断面和进尺的开挖工作，以及器材的爆破。①周边眼之间的间距及最小抵抗线的选择需要参考围岩的自身特性，均匀错落有致地进行辅助炮眼的布置，使得辅助炮眼和周边炮眼保持在同一水平面，且加深20cm掏槽眼。②周边炮眼的装药量需要严格按照间隔装药的规则进行控制，均匀分布整个炮眼。③炸药要选择密度低、猛度低、爆速低的类型，以引爆导爆索。④周边炮眼的起爆可以运用微差爆破的方案，在起爆导爆索的时候使起爆的时间差减小。

2.2.2 钻爆参数的选择 ?爆破参数可以通过多次的爆破试验来确定，在进行爆破试验时，参数可以参照表1。

2.3 测量放样

运用断面仪进行操作，可以用红铅油进行协助快速放样，准确地讲隧道的断面和中线标示在掌子面，加设高程标示点，以使炮眼的位置能够得到准确的定位。现场监理检查炮眼位置、间距。

2.4 布孔钻孔

2.4.1 定位 ?根据爆破设计图，隧道开挖施工的工作需要有序展开，负责开挖施工的负责人根据设计图进行明确的分工，包括每台钻孔机的钻孔范围和顺序等。在开始施工前要先确定好断面的中线、水平线、轮廓，炮眼的位置也要注意明确的标示，开钻必须要在各项准备都符合爆破要求后方可开始实施。要按照设计图的要求来确定炮眼的角度、深度、以及炮眼之间的间距等，还要参照如下要求进行检查：①掏槽眼：眼口和眼底间距的误差都必须在范围5cm以内;②辅助眼：眼口排距、行距误差都必须在范围10cm以内;③周边眼：沿断面轮廓线上的间距误差要在5cm以内，以3%～5%的斜率可以进行炮眼方向的外插，眼底超出开挖断面轮廓线的范围一般不得大于10cm，最大不得超过15cm;④内圈眼至周边眼的排距误差要在5cm以内，当炮眼的深度超过2.5m时，为了减少误差，可以使用相同的斜率来进行内圈眼与周边眼的钻眼;⑤开挖面不平坦时可以适当调整炮眼的位置和深度，以及炮眼装药量，以力求炮眼底能够保持在同一水平面。

2.4.2 开口 ?开口的位置选定需要参考爆破设计和中线的状态，之后清理浮石，调整支架角度至垂直于开眼岩面。开口过程中需要先供水再供风。先将钻杆钻进3～5cm后调整支架角度以保证达到设计要求的标准，之后开全风以使推力加大。

2.4.3 钻进 ?在钻杆钻进的过程中注意发挥支架的作用，以提高钻进速度。一条线：需要保证钎子、风钻、气腿在同一个垂直面上，以保证钻机的稳定性;中心钻：需要控制好支架的进气量，减少支架摆动的幅度，保持钻杆始终旋转在炮眼中心位置;靠边站：操作人员要避开钻机，站在风钻一侧，并且控制风钻不让其晃动。

2.4.4 拨钎 ?在钻孔达到设计要求后需要进行拨钎转移。对于完整性和稳定性较高的岩石结构中，可以停风拨钎，停机时关风前要先关水。相反，对于整体性较差的岩石结构，需要带风转动拨钎。

每个循环检查炮眼的深度、角度、间距应满足方案的要求。

2.5 爆破装药

隧道光面爆破的关键是装药量和装药的方法，例如要严格控制周边眼的装药量，需将药量沿整个炮眼合理分布，并能选择正确的炸药品种和装药结构。将周边眼的线装药密度做合理分布，这要根据周边眼孔距、爆破层厚度、石质及炸药种类等综合考虑装药量。就装药结构而言，可采用比炮眼直径小的药卷来间隔进行周边眼的装药，控制药卷与钻孔间1.25到2.0的不耦合系数，为了使保证起爆的稳定，需要控制药卷的直径。要科学合理地选择起爆雷管的段别，保证能够精确安排其安装位置，并确保起爆的先后顺序。①周边眼：用小直径药卷间隔装药，药卷绑扎于厚竹片或铁片上，装入孔内时，厚竹片或铁片朝外，药卷朝内（爆破方向）。当导爆索在岩石比较软时可以代替药卷。②堵塞方式：用炮泥将所有的泡眼堵住，周边眼堵塞长度需要大于25cm。

2.6 连线、起爆网络及爆破

①起爆网络一般会采用并簇连法，连线的顺序为：孔内雷管脚线分组→周边孔导爆索并接→同段非电雷管双发簇连→电雷管起爆。②起爆方法。警戒完成后，并确保起爆设施正常，起爆人员在安全区采用起爆器手动起爆电雷管，并引发其它爆破品爆破。在完成爆破后15min后进入爆区检查，确认无盲炮后方可解除警戒。③起爆顺序为：掏槽眼→辅助孔→周边眼→底板眼。

2.7 检查爆破效果，一炮一总结及进行效果的考核

2.7.1 现场检查项目 ?检查断面周边的欠挖状况;检查开挖轮廓的圆顺度及开挖面的平整度;检查爆破进尺能否达到设计要求;基于装渣要求检查爆出石块;检查炮眼痕迹保存率;检查爆破衔接台阶，一般不会超过10cm。

2.7.2 一炮一总结及爆破设计优化 ?在爆破完成后对爆破效果进行检查，并进行爆破效率的计算之后进行分析，并及时地修改不合适的爆破参数，以使爆破的效果得到有效地提高，改进爆破方案和技术。炮眼间距的修正和用药需要参考岩层节理裂隙的发育以及岩性软硬的情况来进行，尤其是周边眼。爆破后，参考爆破后石块的大小来改善炮眼装药的参数。钻眼深度的改善需要参考开挖面的平整状况，尽量做到爆破眼眼底在一个水平面。

2.7.3 超欠挖控制标准 ?隧道欠挖的施工需要严格地进行控制。对于围岩完整、石质坚硬的区域，个别岩石突出部分可侵入衬砌断面，但不能超过5cm（1m2不超过0.1m2）。拱脚和墙角以上1m范围内不允许欠挖。

3 ?硬岩隧道施工安全风险控制

3.1 硬岩隧道风险源

结合以往硬岩隧道施工经验，硬岩隧道施工风险源主要来自于掌子面前方突水、突泥、可熔岩以及拱顶掉块等安全风险。

3.2 超前地质预报

森村二号隧道以钻探法与地震波反射法（TSP）相结合方式进行超前地质预报，钻探主要采用超前水平钻探、加深炮孔方式。

3.2.1 超前钻探 ?超前水平钻探一次长度为30～50m，搭接不小于5m;加深炮孔长度为5m，分布在隧道中线、两侧外轮廓线等位置进行钻探。超前钻探的主要目的是探明开挖工作面前方有无不良地质和特殊地质及其发育情况，有无断层破碎带及其发育规模，地下水发育情况，有无发生突泥、突水的可能，及其它特殊目的探测。超前钻探过程中根据岩粉、钻进速度、卡钻、塌孔、冲洗液等判定掌子面前方地质以及地下水发育情况，及时调整施工工法及措施，防止硬岩隧道突水、突泥，有效降低施工安全风险。

3.2.2 地震波反射法（TSP） ?TSP超前地质预报系统是一种利用地震波来探测地质状况的技术和方法，在不均匀的地质中会产生一种反射波，来预报周围的地质情况。

软弱破碎地层或岩溶发育区，一般应为100～150m预报距离;在岩体完整的硬质岩地层每次可预报120～180m，但不宜超過200m。

这是一种多波多分量的探测技术，可以使掌子面前方的岩性得到有效地检测。

4 ?结束语

开挖是隧道施工的源头，是隧道安全质量的最关键工序，是隧道成本控制与节能降耗的关键。可以说开挖水平企业隧道施工的核心竞争力。通过硬岩隧道光面爆破技术控制，可以从源头控制超欠挖，控制隧道施工安全质量，真正做到控制成本、做到节能降耗。同时利用钻探法与地震波反射法（TSP）相结合方式进行超前地质预报，大大降低了隧道施工安全风险，提高了施工生产效益。

参考文献：

[1]张继春，潘强，郑爽英，王圣涛，石洪超.特大断面公路隧道的光面爆破技术研究[J].爆破，2018，35（04）：52-57.

[2]杨大喜.隧道施工中的光面爆破技术及实施研究[J].人民交通，2018（08）：70-71.

[3]刘金兴.公路隧道不同围岩下光面爆破技术控制要点[J].科技视界，2018（03）：169-171，174.

[4]曹琴，吴战，田新邦，叶新.光面爆破技术及其在隧道掘进中的应用[J].交通科技与经济，2015，17（04）：105-109.

[5]徐颖，汪海波，宗琦.深孔光面爆破技术在大断面硬岩巷道中的应用研究[J].煤矿爆破，2014（04）：28-30.

[6]种波凯，宋成义，张新建.中深孔光爆技术在硬岩巷道中的应用研究[J].山东煤炭科技，2014（11）：41-42，44.

[7]刘俊轩，栾龙发，张智宇，李祥龙，梁成.全断面光面爆破技术在坚硬岩巷掘进中的应用[J].爆破，2014，31（03）：80-84，109.

[8]阴盼成.案例分析铁路施工中光面爆破技术的应用[J].河南科技，2014（03）：149.

[9]王建秀，邹宝平，胡力绳.隧道及地下工程光面爆破技术研究现状与展望[J].地下空间与工程学报，2013，9（04）：800-807.

[10]孙建勇.光面爆破技术在隧道Ⅲ级水平围岩中的应用[J].铁道建筑技术，2010（03）：91-95.

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。