湖台隧道爆破设计

杨少波

摘要：湖台隧道施工中，根据围岩变化，修订钻爆设计，有效的控制了超欠挖，减少了爆破对围岩的扰动，提高了掘进速度，控制了施工成本，取得了理想的爆破效果。本文着重介绍湖台隧道施工过程中的光面爆破参数设计情况。

关键词 光面爆破钻爆设计

Abstract: a lake in tunnel construction, according to the change of surrounding rock and revised the drilling and blasting design, effective control of the super owe to dig, reduce the disturbance of the blasting on the surrounding rock, improve the tunneling speed, control the construction cost, make the ideal blasting effect. This paper introduce a lake in construction process of the tunnel smooth blasting parameters design.

Key words smooth blasting drilling and blasting design

中图分类号： TD235 文献标识码：A文章编号：

1.工程概况

湖台隧道的Ⅲ级围岩以较坚硬岩为主，裂隙发育，岩体较破碎，呈碎块状镶嵌结构。地下水主要为风化基岩中的空隙-裂隙水和节理密集带及影响带内的基岩裂隙水。该隧道开挖轮廓最大跨度16.1m，开挖断面121.81m2。施工中，我们多次调整钻爆参数，取得了良好的爆破效果。

2.爆破设计原则

隧道钻爆设计的基本原则是：在确保施工安全的前题下，根据围岩地质、断面形状、开挖方法、循环进尺、钻眼机具、爆破材料和出渣能力等因素，选取钻爆参数，进行设计。再根据实际爆破效果及围岩变化情况分析各相关影响因素，调整爆破设计参数，最终取得理想的爆破效果。本文以Ⅲ级围岩为例，介绍我们对钻爆设计参数的确定及调整过程。

Ⅲ级围岩地段采用上下台阶开挖。爆破循环进尺2.5～3m，周边眼采用光面爆破。风动凿岩机钻孔，炸药使用具有防水性能的2＃岩石乳化炸药，起爆周边眼采用导爆索，其余采用非电毫秒雷管。

3.爆破设计

3.1控制标准

本隧道围岩以坚硬岩为主，故光面爆破控制标准见表1；

3.2光面爆破参数的选择

合理布置隧道开挖轮廓面上的周边眼即光面炮眼，选择合理的周边眼间距和最小抵抗线是光面爆破效果控制的关键。

钻孔直径现场实际测量为40mm。爆破参数按以下原则选取，即：软岩和层理节理发育的岩层上,眼距应小而抵抗线应大,在坚硬稳定的岩层上,眼距应大些,抵抗線应小些。

3.2.1周边眼按下式计算：

式中，为每个炮孔产生的裂缝长度，为岩石的抗拉强度，为炮孔直径cm，为爆生气体充满炮孔时的静压KPa

涉及计算较为复杂，故可按经验公式= (10～16)计算。

Ⅲ级围岩取14，得=14*4cm=56cm，实际设计取55cm。

3.2.2最小抵抗线计算：

最小抵抗线即光面层厚度,即光面层厚度是影响周边眼间裂纹的形成、光面层的破碎和开挖后隧道围岩的稳定的重要因素。

最小抵抗线W可通过炮孔密集系数m = b/ W来确定。当m > 1时, 爆破时易出现眼间裂缝,周边眼尚未沟通前应力波已传到二圈眼,这样光面眼就变成偏斗爆破。当a =W 时, m = 1。爆破时光面眼之间的裂缝形成较好。当m = 0. 5时,即2b =W 光面层不易爆下来, 根据工程实验经验，m =0.8～1.0时较好。本工程取m=0.9，即W=61cm，实际取60cm。

3.2.3不藕合系数

不藕合系数即孔径与药径之比，它反映炸药与孔壁的接触情况。不藕合系数增大，爆破衰减作用越大。本工程采用φ32mm药卷，不藕合系数k=40/35=1.1，不耦合系数小，故需采用径向不偶合间隔装药措施加大不耦合系数以保证围岩稳定性和减少飞石。

不耦合系数按下式计算：

—炸药装药密度，Ⅲ级围岩取0.2kg/m；—炸药长度；—空气柱长度。

故计算得=18.75cm，取=20cm。

在实际装药中，周边眼采用轴向空气间隔装药结构，药卷间空气柱间隔长度为20cm，其余部位从里向外，采用连续装药方式，反向爆破以保证爆破效果。

3.2.4每米深炮眼装药量

按下式计算每米深炮眼装药量：

—炮眼堵塞系数，取=1.0；为与岩石性质有关的介质系数，软岩取0.5~0.7，中硬岩取0.75~0.95，硬岩取1.0~1.5；m为炮孔密集系数，为根据炮孔密度而定的系数，一般为0.5，每加深lm增加0.2；W为最小抵抗线。

计算得=1.0*0.9*0.9*0.7*0.6=0.34kg

即每孔平均装药量为：3*0.34=1.02kg。

3.2.5光面爆破炮眼数目的计算

1、周边眼数目

—隧道掘进周边长， =隧道掘进宽度；—隧道掘进断面面积；—周边眼平均间距。；

计算得：=（43.93-15.8）/0.50+1=57个；

2、内圈眼、辅助眼、掏槽眼数目计算

值按一次爆破所需要的总装药量减去周边眼装药量,使剩余的药量平均分配在内来计算。

式中Q为按定额确定的一茬炮所需的总装药量,取0.985kg/m3, 121.81*3*0.985=359.95kg；=359.95-57*3*0.8=223.15kg；

=223.15/1.02=218.77，取=218个。

为周边眼每米装药量;为按定额确定的单位炸药消耗量; 为炮眼利用率；为除周边眼外,每个炮眼内的平均装药量。

3) 工作面炮眼总数

=57+218=264个；

3.2.5光面爆破炮眼布置

结合实际施工经验，对炮眼间距及装药量进行调整，可初步得出炮眼布置如表2。

3.2.5起爆顺序及起爆时间

实践证明，在实施光面爆破时，起爆时差越短，壁面越平整，光面爆破效果越好。

同时，为了保证起爆效果，还应做好炮眼堵塞工作。周边眼的堵塞长度不应小余40mm。

四、光面爆破的动态调整

我们将上述设计用于工程中，取得的爆破效果如下：爆破后围岩基本平整，周边眼残眼率约50%，超挖在10cm以上，无欠挖，开挖轮廓不平顺；

爆破振动大，岩石粉碎，飞溅远；

不难看出，上述结果和我们的要求有差距。通过分析，我们认为问题出现在以下几个方面，并据此对钻爆参数进行修正。周边眼间距与最小抵抗线比值偏大，周边眼间距偏大，故应对周边眼间距进行调整，将周边眼间距调整为50cm；

②单孔装药量偏大，同时周边眼不耦合系数偏小，爆破时切向力不够，造成残眼率降低，故将装药间距调整为60cm；

③辅助眼及掏槽眼单孔装药量偏大。

针对上述问题调整爆破参数，调整后的参数见表3。调整后的炮眼布置见图1。

经过上述调整以后，半眼率、超欠挖指标基本达到了预期指标，爆破效果满意。在业主组织的检查评比中受到广泛好评。

五、结束语

通过湖台隧道的钻爆设计，我们体会到，钻爆设计成功与否、设计质量的高低，动态调整至关重要，而这个调整要建立在充分掌握围岩变化的基础上，要在实践中不断优化。技术人员应充分了解现场地质情况，掌握爆破质量缺陷。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。