富水隧道泄水洞开挖钻爆设计与施工技术

续志勇

摘要： 本文依托茅坪山隧道泄水洞施工，提出了富水隧道泄水洞开挖爆破设计方案，给出了爆破相关设计参数，并详细介绍爆破施工工艺及施工操作要点，以期对类似工程提供借鉴。

Abstract： Based on the drain tunnel construction in Maoping mountain tunnel， this paper put forward the discharge tunnel excavation blasting design scheme of the rich water tunnel， gave the design parameters of blasting， and introduced the blasting construction technology and operation points， so as to provide reference for similar projects.

关键词： 泄水洞；爆破设计；施工

Key words： discharge tunnel；blasting design；construction

中图分类号：TU751.9 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）13-0122-03

0 引言

隧道光面爆破是指通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，分区分段微差爆破，达到爆破后轮廓线符合设计要求，临空面平整规则的一种控制爆破技术，是支撑新奥法原理的重要技术之一。光面爆破技术是隧道超挖控制有效手段之一。但由于隧道工程地质条件的复杂多边形，在实际过程中施工中“光爆不光”、超挖过大、进尺短等现象普遍存在。近年来，光面爆破技术广泛应用与隧道泄水洞施工，本文依托实际工程应用，采用两台阶开挖、光面爆破技术，取得良好的应用效果。为此总结施工经验，以期对类似工程提供借鉴。

1 工程概况

茅坪山隧道泄水洞位于云贵高原斜坡地带，地形总体为中部高四周低，泄水洞穿越区域全为碳酸盐岩分布区，具构造剥蚀～溶蚀槽谷地貌特点。槽谷的发育多与大型节理、断层等构造走向线一致；山体两侧坡麓自然斜坡陡峭，坡角达25～40°，常为地下水的集中排泄和地表冲沟源头。地下水类型主要有松散土层孔隙水、基岩裂隙水、碳酸盐岩类岩溶水三类。为降低运营期间水害风险，起到排水降压作用，确保衬砌结构及长期运营的安全。茅坪山隧道进口至左线线路前进方向右侧45m处增设泄水洞，全长2390m。光面爆破技术凭借其成型规整且表面光滑度好的特点在泄水洞施工中得到普遍的应用。本文将就光面爆破技术在泄水洞施工中应用进行阐述。

2 爆破设计

泄水洞Ⅲ、Ⅳ级采用全断面开挖，Ⅴ级采用两台阶开挖施工方法。洞身开挖采用光面爆破，如此可有效避免超挖、欠挖和减小爆破对周边围岩的不利影响。由于光面爆破的效果受到工程地质状况的很大影响，因此在确定爆破参数时必须结合工程地质实际情况，选择最佳的爆破设计方案。钻眼采用钻孔台车，掏槽眼采用斜眼掏槽方式。

2.1 钻孔方案

采用YT-28型凿岩机钻孔，钻孔时按照炮孔布置图正确钻孔，严格控制炮孔钻进方向，把误差减到最小，以确保爆破质量。掏槽孔要保证钻孔角度，周边孔开眼要在轮廓线内5cm，外插脚1°～2°；周边孔钻孔误差环向不大于5cm，径向不大于3cm；掏槽孔不大于3cm，其它孔开眼误差不大于5cm。

2.2 炮眼布置原则

掏槽眼：位于隧道掌子面的中下部，底板眼的上部，为便于打眼一般钻孔台架的第一、二层均布设，每层3～5排，间距a=6～12D（D为炮眼直径）一般为25～50cm，易爆取大值，反之取小值。掏槽眼开口宽度为隧道半幅宽减50cm，眼底间距20cm，与掌子面夹角为55～70°，垂直深度比设计进尺深20cm。

周边眼：布于隧道的开挖轮廓线上，间距E=8～15D，一般为40～50cm。垂直深度比设计进尺浅20cm，最好为每循环实际进尺深度。

内圈眼：布于周边眼的内侧于周边眼平行，距周边眼距离W=1.0～1.2E，间距a=20～25D，一般为80～100cm，垂直深度与设计进尺相同。

辅助眼：布于掏槽眼于边墙内圈眼之间的炮眼，根据断面大小，一般布设3～5排，炮眼底部排距b=20～35D，一般为80～130cm；间距a=25～35D，一般100～140cm。垂直深度与设计进尺相同。

底板眼：位于隧道低部开挖轮廓线上，间距a=15～20D，一般为70～80cm，垂直深度与设计进尺相同。

3 Ⅴ级围岩两台阶开挖炮眼布置图

以Ⅴ级围岩两台阶开挖爆破设计方案为例，其炮眼设置和装药量如图1、图2和表1所示。

4 施工工艺

4.1 钻爆作业施工工艺

施工工艺流程图如图3。

4.2 施工工艺要点

4.2.1 钻孔作业

钻孔作业前，根据钻孔设确定台车臂作業区域，各臂钻孔的顺序，风枪钻孔的配合时段及作业时间，使钻孔有序进行。采用多功能台架钻孔时，划定每台风枪作业区域，规定作业时间，规定周边眼、底眼、掏槽眼开孔偏角及插入角，钻孔时严格按规定作业，力求钻孔方向、位置满足设计要求，准确控制周边眼外插角。

用极坐标APS断面检测及炮眼定位，先按不同的围岩断面尺寸，炮眼布置图输入仪器，爆破后输入相应的里程、断面，仪器通过光束自动检测断面超欠挖，用油漆按投影布点。钻孔标准需达到准、平、直、齐。

4.2.2 装药作业

開始装药作业前应先用高压风清孔，确保孔内干净整洁无异物。核对雷管段数，确认其与设计一致时开始装药，要求严格依照相关规范标准进行装药操作，合理控制药量。装药时，为了防止拉雷管或破损导爆管，药装到孔底，起爆药包用炮棍缓慢送入。装药过程中在孔外导爆管上标注雷管段数，复核雷管段是否存在异常，并核对装药长度及药卷规格，确保各项参数都符合相关规范标准，核对完毕后应认真做好记录。当炮眼全部装药后，用炮泥将其堵塞，其长度为30cm。机械加工炮泥，用炮棍顶进，确保封孔严密。

4.3 爆破作业

开始爆破作业前，应先将无关的设备和人员撤离，然后连结网路开始进行爆破作业。要求为了直观的判断网路是否存在异常，应尽量保证网路连结整齐，且最好在靠近眼孔的位置连结，尽量缩短孔外网络。待网路连结检查符合要求后，设好防护哨，撤离所有在爆破范围内的人员和设备，只留爆破人员等起爆信号发出后进行爆破作业，并快速撤离爆破。

4.4 钻爆效果检验

为了不断优化钻爆设计，每次掘进爆破通风排烟后，应仔细检查记录好钻爆效果。检查记录内容主要包括围岩的损坏程度、抛掷距离、碴体的破碎程度、平均掘进长度、炮孔利用率、光爆效果等。

4.5 控制超欠挖措施

不同的钻爆参数适用于不同的地段，因此应结合地段实际情况，选择科学的钻爆参数：采用一炮一分析制度，每次钻爆循环后，对比分析多方面的测量和数据，包括岩碴块度、堆碴高度、抛碴距离、残眼深度及数量、装药量、炮痕保存率、爆破震动速度等，从而确定最佳的钻爆参数，使钻爆设计更加完善。

4.5.1 控制打眼精度、爆破影响和装药封堵质量

首先利用全站仪在隧道底测出与隧道中线平行的台车轴线位置，然后安排台车在测设位置准确定位，开孔位置禁止>±2cm，炮眼轴线以激光指向导向，钻周边眼时插上炮杆，使侧墙孔在一条垂线上。

全断面一次爆破中掏槽眼与扩槽眼的起爆雷管选用的是1～15段毫秒雷管，其它炮眼配装秒差为50ms的3～11段等差雷管，取得了良好的效果，因为毫秒雷管1段、2段、3段、5段…间，延期秒差小于50ms，因此除掏槽眼外跳段使用。

严格按照设计装药量和间隔距离，将雷管、导爆管、竹片按绑扎成药串，然后开始装药，要求药量适当，且禁止混装和错装雷管。炮眼装药后，用炮泥严密堵实。

4.5.2 加强地质预报工作

为提高爆破效果，更好地控制超欠挖，应采取有效措施加强地质预报工作，具体比如配备专业工程师做好掌子面地质描述，配合有关设备或仪器作出开挖前方的地质预报等。

4.5.3 坚持断面检测及信息反馈

为不断完善钻爆设计，当开挖放炮后，应及时将爆破效果、断面超欠挖情况等记录在案，并进行必要的对比分析，由此我们能够得到一些数据。比如平均线性超挖、最大欠挖、最大超挖等，从而分析出超欠挖部位的位置，有的放矢地采取修正措施，因此通过坚持断面检测及信息反馈，能够不断优化钻爆设计。

5 结论

茅坪山隧道泄水洞采用上述爆破方案，有效保障了工程进度、质量和安全。在施工过程中总结的经验和建议如下：

①采用光面爆破技术，严格控制实施爆破的方案，Ⅴ级围岩采用二台阶开挖法施工，单循环进尺2.3m，最大一段药量9.6kg。

②爆破后岩面保留有半眼孔痕，中等强度岩石的半眼率>60%，高等强度岩石的半眼率>80%。

③在正式开始施工前，结合围岩地段的实际情况和初拟的钻爆设计，应先进行钻爆试验，如此既有利于优化爆破参数，因为一旦在爆破试验中发现效果不理想，就可及时地采取修正措施，也有利于判断爆破振动对已支护段是否危害，帮助分析爆破设计是否科学完善。

④通过控制打眼精度、爆破影响和装药封堵质量、加强超前地质预报和爆破断面持续检查工作，有效控制了隧道超欠挖现象。

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