双连拱隧道洞身开挖爆破设计研究

武卫利

（山西路桥第一工程有限责任公司，山西 太原 030006）

1 工程概述

梨定山隧道是一座上、下行分离的六车道高速公路双连拱短隧道。隧道起讫桩号K8+768—K9+100，总长332 m，隧道建筑限界净宽28 m，隧道净空高度为5 m。隧道最大埋深约85.6 m，设计横坡为2%，设计行车速度为80 km/h。

2 地形地貌

本隧道隧址区地貌属丘陵类型，山体走向总体呈近北东向，隧道路线经过最大高程约为178.7 m，隧址地面标高85～178.7 m，最大相对高差95 m。隧道进出口处地形属较陡的斜坡地形，植被发育。

3 工程地质与地震烈度

隧道区域范围内地层岩性主要为寒武系中统高滩组变质粉砂岩及其风化层。地震基本烈度为VI度，历史上无大的地震灾害记录，围岩级别为Ⅱ～IV级。地质构造对本标段路堑边坡工程的整体稳定性有一定的影响。

4 梨定山隧道洞身开挖钻爆设计

4.1 爆破设计的原则

按照新奥法原理，采用光面爆破[1]，掏槽眼及底板眼按抛掷爆破设计。周边眼及辅助眼采用浅孔微振动控制爆破，为了保证爆破效果，节约成本，合理设定炮眼的炸药用量，减少对围岩的扰动及降低振动强度。

4.2 爆破参数的选定

通过以下3种方法确定有关爆破参数：

a）首先利用工程模拟法初步选择爆破参数[2]。

b)在洞外路堑相同地质的边坡上做单段爆破漏斗试验。

c）在洞外路堑相同地质的边坡上做三眼爆破成缝试验。

4.3 炮眼布置

隧道爆破采用光面爆破法施工，掏槽方式采用楔形掏槽。周边孔间距根据不同围岩情况、实际爆破效果按40～50 cm控制、采用竹片间隔不偶合装药。炮孔布置、装药参数及周边眼装药结构图见图1～图3，表1～表4所示。

图1 IV级围岩段台阶法开挖炮眼布置图（单位：cm）

表1 钻爆参数表

图2 III级围岩段台阶法开挖炮眼布置图（单位：cm）

表2 钻爆参数表

图3 II级围岩段台阶法开挖炮眼布置图（单位：cm）

表3 Ⅱ级围岩段上台阶装药参数

表4 Ⅱ级围岩段中导坑装药参数

4.4 爆破器材的性能、规格

4.4.1 本隧道工程选用的炸药和起爆器材

a）2号岩石硝铵炸药 规格Φ20（或Φ22）×20 cm光爆药卷；Φ25×20 cm光爆药卷；Φ32×20 cm标准药卷。

b）非电导爆管毫秒雷管[3]段别MS1～MS15段；脚线长3 m、4 m、5 m三种。

c）非电导爆管半秒雷管 段别BS3～BS10段，脚线长同上。

d）8号工业纸雷管 即发传爆雷管，用导火索火花起爆。

e）导爆索（亦叫传爆线） 能被8号工业雷管可靠起爆，全长爆炸，使用2号岩石光爆药卷间隔装药，要配导爆索，按每米折合11 g岩石炸药计入线装药密度，外径小于5.5 mm，爆速大于等于6000 m/s，严禁用钝器砸断。

f）导火索 配合8号火雷管使用，火花燃点，燃速每米80～100 s左右。每批进货必须作燃速试验，按实际燃速计算使用。

4.4.2 选用炸药性能表（见表5）

表5 设计选用炸药性能表

4.4.3 起爆器材性能

a）非电导爆管毫秒雷管（金属）延期时间表（见表 6）。

表6 非电导爆管毫秒雷管延期时间表

b）非电导爆管半秒雷管延期时间表（见表7）。

c）塑料导爆管性能及规格。塑料导爆管为高压聚乙烯塑料管，外径3 mm，内径1.5 mm，内壁涂有一薄层奥托金粉末，爆速（1950±50）m/s，使用长度不受限制，传爆性能：一只8号工业（火）雷管，可以侧向激发50根导爆管（捆绑），耐强电场，30 kV不起爆，火焰不起爆，岩石冲击不起爆，承受静拉力+50℃为 4 kg，+25℃时不低于 5 kg，-40℃～+50℃能正常工作。

注：导爆管已按毫秒或半秒雷管的脚线使用长度加工装配好，装配处能达到静拉力2 kg在1 min内不出现松脱。

d）雷管质量要求。非电导爆管雷管引爆后，不得留有雷管底；用一个雷管插入一节硝铵炸药内起爆后，不应留残药；铅板试验炸穿的孔径不小于雷管外径；任取20发簇联起爆时，必须一次全部爆炸，如两次同样试验都有一发拒爆，则该批雷管不合格或应报废。

4.5 装药结构

对不同的围岩级别，周边眼采用不同的药卷直径间隔绑扎装药结构。Ⅱ级围岩、Ⅲ级围岩、IV级围岩分别采用以下药卷型号：

a）Ⅱ级围岩采用φ25×200；

b）Ⅲ级围岩采用φ22×150；

c）IV级围岩采用φ20×100；

炮眼直径为42～50 mm，不偶合系数一般在1.5～2.3范围内。辅助眼、掏槽眼采用连续装药结构，装药后将炮泥堵塞在与炸药相接的部位。

5 结语

按照本文的介绍双连拱隧道的洞身开挖钻爆设计原则、爆破参数的选定、炮眼布置、周边眼装药结构进行详细介绍，梨定山隧道圆满地完成了开挖爆破任务，本文的爆破设计和爆破作业方法可供类似地质围岩的隧道爆破施工提供参考。