提高公路隧道开挖光面爆破效果的方法探讨

青志刚，章友泽

(广西长长路桥建设有限公司，广西　南宁　530011)

提高公路隧道开挖光面爆破效果的方法探讨

青志刚，章友泽

(广西长长路桥建设有限公司，广西南宁530011)

青志刚(1974—)，男，高级工程师，主要从事公路桥梁的施工与管理工作。

摘要：文章根据马山至平果高速公路板可隧道光面爆破研究成果，介绍了在处于喀斯特地貌地质围岩分布区的公路隧道建设中，提高现场施工光面爆破效果的方法，为今后类似工程地质情况的隧道光面爆破施工提供参考。

关键词：公路隧道；现场围岩；级别判定；光面爆破；效果

0引言

由于受经济及技术的限制，目前，国内外公路隧道的施工广泛采用新奥法进行施工，其主要掘进手段以光面爆破为主，受断层、喀斯特地貌、地下水及施工技术等的影响，隧道开挖控制效果不佳，对围岩扰动大，致使围岩自稳性大打折扣，施工成本增加，并很大程度地增加了后期运营安全风险。文章将根据马山至平果高速公路板可隧道实际工程地质情况，依托现场施工过程中光面爆破取得的实践成果经验，介绍在处于喀斯特地貌地质围岩分布区的公路隧道建设中，提高现场施工光面爆破效果的方法。

1工程概况

板可隧道位于广西平果县马头镇那厘社区板可屯境内，属于喀斯特地貌分布区。隧道为双向分离式长隧道，洞高8.05 m，洞宽11.5 m，右线设计长度为2 180 m，左线设计长度为2 175 m。隧道穿越一道断层、两道派生断层及一道推测断层，围岩较破碎。隧道进出口均为浅埋小间距隧道，中部局部为浅埋，最小埋深为27.3 m，并有大量铝矿废渣堆积在隧道浅埋段上方，见图1~2。

图1　左洞纵断面图——浅埋段示例图

图2　右洞纵断面图——浅埋段示例图

隧道区为岩溶峰丛洼地地貌，地形呈锯齿状。隧道间“V”字型冲沟发育，切割深度大。根据现场地质调查、钻探和物探结果分析，隧道区岩溶较发育，地表岩溶形态为溶洞、落水洞、溶沟、溶槽和溶蚀裂隙等。勘察期间，隧道区未见地表水存在，岩溶洼地干涸无水。隧道区地下水类型主要为第四系松散层空隙水、基岩裂隙水及岩溶水。

2施工现场光面爆破的控制方法

2.1　根据现场围岩实际情况调整爆破参数

2.1.1爆破参数设计

经查阅大量文献资料后发现，光面爆破参数的选择，目前还缺乏一定的理论公式，多采用经验方法。文献资料显示，周边眼炮眼间距E=(8~18)d，d为炮眼直径；光面爆破层厚度W=E/K，E

板可隧道采用d为φ32mm的2#岩石硝铵炸药，E=25.6~57.6 cm。借鉴于文献资料取值方法，并根据以往隧道光面爆破施工经验及本隧道地质勘探资料，板可隧道各级围岩爆破参数取值如表1所示。

表1　各级围岩光面爆破参数表

2.1.2施工阶段现场围岩的判定

2.1.2.1隧道施工围岩分级评定因素

施工阶段围岩级别的评定因素包括围岩坚硬程度、围岩完整性程度和地下水状态3项因素，细分为13个子因素，如图3所示。

2.1.2.2围岩级别判定

为获取更准确的爆破参数，在设计围岩级别的基础上，根据围岩坚硬程度、围岩完整性程度和地下水状态各自对围岩的影响程度，本项目建立了一套围岩级别判定修正系统：对围岩坚硬程度、围岩完整性程度及地下水状态分别赋予权值，并对13个子因素赋予不同分值，根据计算出的综合分值F，划分不同分值区域；对应于不同分值区域，将同级围岩的偏好、中等、偏差3个子级别。具体如表2~3所示。

表2　现场围岩级别判定因素赋值表

注：综合分值计算式：F=Q1×W(a~e)+Q2×J(a~e)+Q3×S(a~c)

表3　同级围岩子级别划分表

根据以上围岩级别判定修正系统，可快速得出围岩子级别，对现场围岩级别进行修正调整，方便选取合理的爆破参数。

2.1.3选择合理爆破参数

得出同级围岩子级别后，再根据子级别在表1中选取合理爆破参数。围岩子级别为偏好，则宜选择大值爆破参数；围岩子级别为中等，则宜选择中值数值；围岩子级别为偏差，则宜选择小值爆破参数。

2.2　炮眼成孔及装药爆破

2.2.1喷射混凝土补平掌子面

开挖掌子面不平整，炮眼落于掌子面高凸部位时，钻杆容易滑落，很难在测定位置打孔，最终导致周边眼间距或周边眼最小抵抗线发生变化，影响爆破效果。项目采用喷射混凝土补平掌子面的方法解决这一问题。在喷锚支护上一开挖循环时，对不平整的掌子面用喷射混凝土沿着开挖线喷上一层混凝土，使掌子面周边眼的位置平顺，混凝土厚度根据掌子面实际情况而定，保证周边眼位置平顺即可，然后再进行周边眼放样打点，这样便于更精确地打出合格炮眼。

2.2.2炮眼成孔

2.2.2.1循环进尺长度确定

新奥法施工的掘进技术，要求爆破在充分发挥其能力的前提下，减少对围岩的震动破坏，减少对施工用具设备及支护结构的破坏，并尽量节省爆破器材的消耗。即要求针对不同的围岩级别，须有一个合理的进尺长度。根据板可隧道的地质情况及以往隧道施工经验，Ⅴ级围岩循环进尺长度取50 cm，Ⅳ级围岩循坏进尺长度取75 cm，Ⅱ级、Ⅲ级围岩循环进尺长度取120 cm，最大围岩循环尺度≤150 cm。

2.2.2.2炮眼成孔

掏槽眼采用五孔楔形掏槽，比其他炮眼深20 cm，保证爆破后开挖深度一致。辅助眼采用平行炮眼，炮眼深度等于一循环进尺长度。周边眼眼口布置在设计轮廓线上，眼低端布置于设计轮廓线外15 cm，以保证不欠挖，且方便下一开挖循环周边眼打孔操作。

2.2.3装药

板可隧道开挖采用低猛度、低爆速、传爆性能好、φ32mm的2#岩石硝铵炸药。在装药结构上，板可隧道采用65mm炮眼直径，采用不耦合装药结构，不耦合系数为2。这样的装药结构，既可保证稳定起爆，又可充分发挥炸药效能。

2.2.4起爆

先起爆掏槽眼，然后辅助眼，最后周边眼，依次由掌子面中心向开挖轮廓线方向起爆，同一爆破层炮眼同时起爆，保证了随后的爆炮眼有一个均匀厚度的爆破层。

3结语

实践证明，通过对现场围岩级别的评定修正，调整爆破参数，及对炮眼成孔和装药起爆的控制操作，板可隧道光面爆破开挖取得很好的成效，为今后类似地质情况的隧道光面爆破提供了参考依据，特别是围岩级别判定修正系统及喷射混凝土补平掌子面的方法，具有一定的参考价值。

参考文献

[1]王成.隧道工程[M].北京：人民交通出版社，2009.

[2]黄成光.公路隧道施工[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3]JTG D70-2004，公路隧道设计规范[S].

[4]JTG F60-2009，公路隧道施工技术规范[S].

Discussions on the Method to Improve the Smooth Blasting Effect of High-way Tunnel Excavation

QING Zhi-gang，ZHANG You-ze

(Guangxi Changchang Road and Bridge Construction Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530011)

Abstract：According to the smooth blasting research results of Banke Tunnel of Masan-Pingguo Expressway，this article described the method to improve the on-site smooth blasting effect during the high-way tunnel construction located in the surrounding rock distribution area under karst geology，thereby providing the reference for future tunnel smooth blasting construction under similar engineering geology.

Key Words：Highway tunnel；Field surrounding rock；Class determination；Smooth blasting；Effect

收稿日期：2014-10-13

文章编号：1673-4874(2015)02-0022-03

中图分类号：U455.4

文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.02.006

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