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        光面爆破技術在軟硬巖層中的應用

        上傳人:lis****210 文檔編號:189706648 上傳時間:2023-02-23 格式:DOCX 頁數:6 大?。?69.16KB
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        1、光而爆破技術在隧道水平圍巖中的應用摘要: 光面爆破人為控制爆破的技術,目前這種技術已經非常成熟并且應用廣泛,本文就光面爆破的主要參數以及在水平圍巖中參數的調整,并結合具體工程論述光面爆破技術在隧 道水平圍巖中的應用關鍵詞:隧道 光面爆破 參數水平圍巖1 引言水平巖層是隧道工程作業經常遇到的一種地質構造,但在隧道開挖過程中,水平巖層的 光面爆破一直是一個技術難題。如果處理不好,隧道的拱頂會出現大面積平頂、落石、塌頂 等現象,不僅直接影響隧道的光面爆破效果,還會影響巖洞的圍巖穩定性、初期支護的數量 和永久支護的混凝土工程量,增加工程投資。所以水平巖層中光面爆破技術尤為關鍵。2光面爆破技術光面爆破也

        2、稱為密眼小炮爆破,是利用巖石抗劈裂能力低,用縮小周邊眼間距,嚴格控 制周邊眼間距、方向,限制裝藥量,正確控制起爆順序等措施,使爆破面沿周邊眼劈裂開來, 從而避免周邊眼以外的圍巖受到破壞,并使周邊達到光面的效果。這種人為控制爆破的方 法稱為光面爆破。光面爆破能使隧道開挖面成型規整,尺寸符合要求,表面光順。爆破后坑道輪廓線與周 邊眼相切,每個周邊眼殘留半個眼痕,使隧道坑道不產生或很少產生爆震裂縫,從而保護了 圍巖的完整性,使圍巖的自穩能力和自身承載能力達到安全可靠的目的,減少超挖或欠挖, 節省因超挖或欠挖而增加的工程量和費用,縮短工期,也保證了施工質量。3光面爆破參數及在水平巖層的調整3.1 周邊

        3、眼間距E周邊眼是緊靠設計掘進斷面輪廓線的一排炮眼。周邊眼間距就是周邊眼孔與孔間距。一 般由試驗決定,以前的經驗值大致在0. 40. 7 m之間,經驗公式為:E = 16d式中,E 為周邊眼間距;d為炮眼直徑。對于水平巖層,由于水平巖層無收斂,拱頂有微小下沉,E 一般取值要較小。而且周邊眼間距E過大,光面爆破不能對巖層進行有效的環向拉裂。3.2 最小抵抗線W周邊眼中心與最外一排輔助眼的距離。一岫約為0. 50. 8 m左右,初步可采用E=0. 8W 求得;當巖體裂隙面與最小抵抗線方向垂直,就要采用E=W;當巖體裂隙面與最小抵抗線平 行時,E=0. 5W。技術員應嚴格記錄,從中選出適合實際巖體情況

        4、的最佳值。所以水平巖 層中,也要減小最小抵抗線W。炮眼密集系數E/W :該比值是按照均勻介質即裂縫、節理不發育的中等堅硬巖石經試驗得出 的,在實際使用中根據掌子面巖石堅硬程度作調整,一般認為W : E =0. 82. 2是理想的 調整范圍3.3裝藥量裝藥量Q=qEWL式中q 一單位炸藥消耗量(kg / m)E 一周邊眼間距(m)W 一周邊眼最小抵抗線即與最外一圈輔助眼間距(m)L 一周邊眼孔深(m)Q 一每孔炸藥用量單位炸藥消耗量爆破一立方巖石需要消耗炸藥的數量q, 一般是按巖石堅固性確定,巖 石越堅固,耗藥量越大。由于堅固性系數有一定的局限性,往往比實際巖石的f偏高,為此, 在實際選擇時,應

        5、根據巖石節理發育程度、風化程度等,將f值降低2-4進行修正。對于水 平巖層,也應降低單孔裝藥量。裝藥過于集中,基本上周邊眼裝藥都集中于孔底,容易形成孔底處超挖,而孔口處又容 易欠挖。不耦合裝藥系數:其定義是炮孔直徑與藥卷直徑之比,光面爆破是要確定一個比 較理想的不偶合系數范圍,以有效避開起爆時的應力峰值,減少對圍巖的破壞。通過查閱有 關資料,一般情況下不偶合系數的選用范圍在1. 151. 28之間效果比較理想。3.4 掏槽眼所謂掏槽眼就是在開挖面中心炸出個槽子,使原只有一個臨空面變成兩個臨空面,以提 高四周炮眼的爆破效果,并確保掘進深度,掏槽眼對隧道掘進起控制作用。對于水平巖 層,裂隙較發育,

        6、掏槽炮眼應布置在裂隙近旁(嚴禁炮眼鉆入裂隙中),充分發揮巖層中的薄 弱環節,減少掏槽眼爆破的抵抗力。擴大掏槽眼的掏槽容積,例如單層掏槽眼改變為三層 搦槽眼,且掏槽眼位置降低,有利于緩解或減輕首次掏槽瀑破時對拱部水平巖層的震動。因 水平巖層節理發脊,擴大掏槽眼后,洞渣塊度也同樣較小,不用二次裝藥改小大塊洞渣。同 時掏槽眼的范圍擴大,每循環總裝藥量減少,不但有利于減小爆破帶來的震動,同時節約大 量成本3.3 輔助眼輔助跟的作用是擴大掏槽眼的體積,為周邊眼創造有利條件,其間距與巖層特性有關, 整體性好的巖層,布眼宜密,較破碎的巖層宜疏。一般應避開節理、裂隙,尤其在水平頁 巖中施工時。水平巖層是隧道工

        7、程作業經常遇到的一種地質構造但在隧道鉆爆開挖過程中, 水平巖層的光面爆破一直是一個技術難題。如果處理不好,隧道的拱頂會出現大面積平頂、 落石、塌頂等現象,不僅直接影響隧道的光面爆破效果,還會影響毛洞的圍巖穩定性、初期支 護的數量和永久支護的混凝土工程量,增加工程投資。過去施工中,因為水平巖層引發安全事 故且增加工程造價的事例很多,所以水平巖層光面爆破技術對我們隧道施工意義重大而正確 和有力的施工組織管理,則對全面實現技術措施,收獲技術成果提供了保證。4光面爆破在洞子崖隧道的應用4.1 工程概況洞子崖隧道位于澄城縣馮源鎮境內,洞長1 323 m,為雙線隧道,全隧位于直線上。該 隧道設計以III級

        8、圍巖為主,該隧道圍巖穩定性較好,巖性以砂頁巖互層為主,巖層多為水平 層理,有時呈交互層理,部分地段夾有泥巖、鋁土巖、碳質頁巖及煤層等。4.2光面爆破參數的選擇光面爆破參數的選擇,通常采用簡單的計算并結合工程類比的方法進行初步確定,在初 步確定后根據現場爆破實踐加以修正完善。根據現場實際情況洞子崖隧道開挖爆破參數確 定如下。4.2.1不耦合裝藥系數合理的不耦合裝藥系數使炮孔壓力低于孔壁巖石的動抗壓強度而高于動抗拉強度。洞子 崖隧道由于水平節理較發育,不耦合系數不應偏大,取2. 02. 3較好,因此采用了直 徑為15 mm、20 mm、25 mm三種乳化炸藥。4.2.2 光爆孔間距E在不耦合裝藥結

        9、構的前提下,光爆孔滿足孔內靜壓力小于爆破巖體的極限抗壓強度而大 于巖體的極限抗拉強度,因此根據理論計算,光爆孔間距一般為孔眼直徑的1014倍。對 于節理裂隙發育的巖石可以取小值,因洞子崖隧道圍巖為水平巖層且節理發育,光爆孔問距 取10倍。4.2.3 光面爆破層厚度W光面爆破的最小抵抗線,應大于光爆孔的間距。通常以周邊眼的炮孔密集系數K=E/ W表示,節理發育較好的圍巖抵抗線不應過大,根據以往經驗洞子崖隧道K取0. 8、E取 50 cm比較合適。4.2.4裝藥集中度為了控制裂縫的發展,保持新壁面的完整穩固,在保證沿炮孔連接線破裂的前提下,盡 量減少裝藥量。對于軟巖來說,一般采用70120 m,中

        10、硬巖為200300 g/m,硬巖 300350 m。4.2.5 炮眼深度L根據該隧道圍巖的實際情況:石質以砂巖夾頁巖、砂巖夾泥巖為主,圍巖軟硬相間, 巖層近水平,傾角310。,進行爆破預設計,確定炮眼深度為3. 0 m,周邊眼間距E 取40 cm。堵塞長度:堵塞長度不小于20 cm。掏槽眼形式:掏槽眼采用楔形掏槽,開口角度控制在6070。,掏槽眼間距1. 6 m, 距底板線0. 81 m處。4.2.6 起爆間隔時間洞子崖光面爆破采用分段微差爆破,隧道內光面爆破選用非電毫秒雷管,分多段起爆(一 般為1、3、5、7、8、9、10、11、12、13、14、15段),非電導爆管長度選擇7 m。起爆 順

        11、序:掏槽眼一掘進眼一內圈眼一周邊眼一底板眼。先掏槽后擴槽從低段到高段逐段起爆, 周邊眼最后起爆。4.2.6周邊炮眼裝藥結構該隧道周邊炮眼為014孔,采用不耦合系數不小于2. 0,不耦合間隔裝藥結構采用025 小直徑藥卷間隔裝藥;導爆管、竹片用電工膠布與炸藥卷綁在一起。起爆采用齊發起爆。注 意控制隧道頂板的周邊眼的準確度和炮孔間距。4.3水平圍巖光面爆破設計洞子崖隧道在III級圍巖水平節理發育特別明顯時,在進行圍巖光面爆破參數設計時不僅 考慮了水平層間的周邊眼間距的調整,還同時嚴格控制了靠近周邊眼的主炮孔的裝藥量, 要求任何主炮孔爆破產生的裂隙破壞區均不得超過周邊眼的裂隙破壞區,特別是對分層明顯

        12、 的頂板位置。爆破振動速度計算的振速范圍可參照經驗公式計算v 70Q0.7/R1.5其中,v為振速(cm / s),Q為單孔裝藥量(kg),R為孔距(m),對周邊眼產生危險的振速范圍為70100 cm / s,對于3 m的炮孔,周邊孔的線裝藥密度及與周邊眼相距1 m的炮孔的裝藥量,對光 面爆破的質量影響有很大關系。因此,光面爆破的爆破參數主要考慮孔徑西、藥徑d、線裝 藥密度q,最小抵抗線 和孔間距E等。根據以上光面爆破參數的選擇情況進行參數設計, 該光面爆破參數見表1。表1雙線III級圍巖光面爆破參數周棗曜布i?-fLfilK/imn就umr俄 w - -1堆小撤抗繾裝斯蜻構疝管段別幫注上臺階

        13、-,國湖40402105025U段本#是姑適當加密402203325不精臺裝藥同40站碰即4050250602511咬雙線III級圍巖光面爆破炮眼布置如圖1。圖1 掏槽眼炮眼布置4.4 開挖過程中的防坍塌問題開挖過程周圍巖石松動、落石、局部坍塌,大的坍方冒頂,這些都是開挖過程中的安全 問題,也往往是隧道超挖的原因。坍塌是周圍的巖石不穩定造成的,屬于一種地質災害,但 是“誘導因素”主要是人為造成的。(1) 開挖過程中,不注意開挖面的地質素描,開挖不當造成超挖。隧道開挖過程中要做好地 質記錄,充分利用對上一循環的爆破效果評判,優化本循環的爆破參數,減少超、欠挖。(2) 爆破參數確定后,未嚴格按照爆

        14、破設計進行施工。施工不按炮眼設計位置鉆孔,眼、多 裝藥,好巖石炸松動了,也造成應力集中現象,也將造成落石坍方。(3) 在圍巖較差、節理發育的隧道中,爆破參數選擇不合理。在爆破過程中應根據現場圍巖 變化的實際情況,參照爆破設計的參數取值對當次循環的爆破參數進行調整,以確保光面爆 破效果,盡量避免隧道坍塌事故的發生。(4) 對于水平成層圍巖來說,降低爆破震動效應,減小爆破震動對圍巖的影響,是防止拱部 掉塊和影響拱部光爆效果的重要因素之一。5參考文獻1 王毅才.隧道工程M.北京:人民交通出版社,2005.2 顧義磊,李曉紅,杜云貴,等.隧道光面爆破合理爆破參數的確定J.重慶大學:自 然科學版,2005,28(3): 9597.3 周宴成.隧道水平巖層鉆爆施工技術研究J.山西建筑.2009, 35(11) : 139-141.4 孫建勇.光面爆破技術在III隧道級水平圍巖中的應用J.鐵道建筑技術.2010(3).5 衛亞科.光面爆破技術在III隧道級水平圍巖中的應用】J.鐵道建筑技術.2010.

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