全断面法-台阶法隧道施工光面爆破技术

全断面法\\台阶法隧道施工光面爆破技术

摘要：隧道爆破是隧道开挖中的关键工序，爆破效果优劣，不仅影响着隧道开挖的施工进度和质量，还直接影响着经济效益。本文主要介绍了某高速铁路大阳山隧道全断面法、台阶法施工的关键技术，特别阐述了Ⅲ、Ⅳ类围岩光面爆破施工的关键技术措施。

关键词：全断面；台阶；光面爆破；技术

1、工程概况

大阳山隧道位于青海省境内。地属祁连山地，海拔约1900～2400m，为低中山和沟谷地貌，地形起伏较大。全长9405m，曲线段约1300m，其余为直线段，其中Ⅲ级围岩2180m，Ⅳ级围岩6090m，Ⅴ级围岩1022m。隧道最大埋深约350m，最小埋深不足20m，设置斜井2座。开挖断面为单洞室双线结构，

1.1工程地质

隧道洞身通过区主要地层有第四系全新统冲积粗圆砾土；上更新统风积砂质黄土；上第三系泥岩夹砂岩夹砾岩；震旦系云母片麻岩夹云母片岩；元古代花岗闪长岩。

1.2水文地质

本隧道沿线地表水为湟水河，流量较大，但支流较小，随季节而变化。地下水类型主要为基岩裂隙水。基岩裂隙水分布于基岩原生及风化节理、裂隙中。水量不大、水质较差。

2、主要施工技术方案

大阳山隧道采用新奥法原理组织施工，软弱围岩施工中遵循“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、早封闭、勤量测”的施工原则。隧道采用双向加斜井施工，斜井进入正洞后分别向两端开挖。Ⅲ类围岩采全断面法光面爆破施工，Ⅳ类围岩采全断面法或台阶法光面爆破施工，Ⅳ围岩采用短台阶法和三台阶七步法机械开挖，出碴采用无轨运输。

防水板挂设采用自制多功能作业台车无钉铺挂。进出口采用压入式通风，斜井采用混合式通风。二次衬砌使用衬砌台车拱墙一次模筑成型。砼洞外集中拌和，砼搅拌运输车运至洞内，泵送砼入模。

3、关键施工技术、

3.1光面爆破设计

（1）设计原则。据地质条件，开挖断面、开挖进尺，爆破器材等编制光面爆破设计方案。根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上，掏槽眼加深20cm。严格控制周边眼装药量，间隔装药，使药量沿炮眼全长均匀分布。选用低密度低爆速、低猛度的炸药；本工程主要采用二号岩石硝铵炸药，有水地段采用乳化炸药。非电毫秒雷管采用微差爆破，周边眼采用导爆索起爆，以减小起爆时差。

（2）钻爆设计要求。爆破作业由爆破工程师根据地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具、爆破器材等进行爆破设计。编制详细的爆破作业指导书，并负责进行试验、数据收集分析、参数调整、指导施工。采用光面爆破，合理选择爆破参数，根据围岩情况合理选择中空直眼或斜眼掏槽。爆破后要求炮眼痕迹保存率：硬岩≥80％，中硬岩≥60％，并在开挖轮廓面上均匀分布，两次爆破衔接台阶不大于15cm。每次爆破后通过爆破效果检查，分析原因，及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。洞口附近爆破施工严格控制单位装药量，降低震速，确保周边民房及其他构筑物的安全。

（3）掏槽方式。采用中空直眼或斜眼掏槽。直眼掏槽操作较简单，钻孔方向易掌握；当石质较硬、断面较大时，采用斜眼掏槽，以便减少钻眼数量。

（4）放样布眼。钻眼前，测量人员要用红铅油准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。在直线段，可用3～5台激光准直仪控制开挖方向和开挖轮廓线。每次测量放线的同时，对上次爆破断面进行检查，利用《隧道开挖断面量测系统》对测量数据进行处理，及时调整爆破参数，以达最佳爆破效果。

（5）定位开眼。按炮眼布置图正确钻孔，对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差要控制在3cm和5cm以内。

（6）钻眼。严格按钻爆设计实施。定人定位，周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻，以确保周边眼有准确的外插角（眼深3m时，外插角小于3°；眼深5m时，外插角小于2°），尽可能使两茬炮交界处台阶小于15cm。同时，应根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。同类炮眼钻孔深度达到钻爆设计要求，眼底保持在一个铅垂面上。

（7）清孔。装药前，必须用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。

（8）装药结构及堵塞方式。装药采用分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于25cm。周边眼装药结构是实现光面爆破的重要条件，严格控制周边眼装药量，采取分段

非连续装药结构。施工时采用不耦合装药结构，不耦合装药系数控制在1.4～2.0范围内。根据岩石强度选用不同猛度、爆速的炸药，有水地段及周边眼选用乳化炸药，其余均用2号岩石硝铵炸药。周边眼用φ20×150小药卷，不耦合装药，其余炮眼用φ32×500药卷。采用塑料导爆管非电起爆。对于煤层、瓦斯地段采用煤矿安全炸药和毫秒电雷管。装药作业采取定人、定位、定段别，做到装药按顺序进行；装药前，所有炮眼全部用高压风吹洗；严格按爆破设计的装药结构和药量施作；严格按设计的联接网络实施，控制导爆索的连接方向和连接点的牢固性。所有装药炮眼用炮泥堵塞，周边眼堵塞长度不小于25cm。

（9）联结起爆网路。起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。联结时要注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。网路联好后，专人负责检查。

（10）光面爆破参数控制。根据技术规范，采用严格的光面爆破控制标准。

（11）爆破效果监测及爆破设计优化

爆破效果检查。检查项目主要有：断面周边超欠挖检查；开挖轮廓圆顺度，开挖面平整检查；爆破进尺是否达到爆破设计要求；爆出石碴块是否适合装碴要求；炮眼痕迹保存率。

爆破设计优化。每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距，用药量，特别是周边眼。根据爆破振速监测，调整单段起爆炸药量及雷管段数分布。根据爆破后石碴的块度大小修正装药参数。根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，使爆破眼底基本落在同一断面上。

3.2光面爆破施工工艺流程

3.3全断面法光面爆破施工

Ⅲ级围岩采用全断面光面爆破开挖，每循环进尺3.0m左右。全断面光面爆破孔眼布置及掏槽眼、辅助眼与周边眼形式如下图示意。

（1）全断面孔眼布置示意图

（2）掏槽眼示意图

（3）辅助眼、周边眼示意图

3.4台阶法光面爆破施工

IV级围岩采用台阶法钻爆开挖，开挖循环进尺为2m左右。按照起拱线划分上下两个台阶，上台阶长度3～5m。周边采用光面爆破减少对围岩的震动以控制成形。台阶法光面爆破孔眼布置，辅助眼及周边眼如全断面爆破相似。只是掏槽眼形式有所不同如下图示意。

3.5光面爆破注意事

施工期间应作好量测、地质核对和描述，并根据地质情况和爆破效果，调整钻爆参数。爆破后，设专人负责找顶找帮，同时要对开挖面进行检查，对可能产生险情的地段，及时采取措施处理。采用全断面法开挖时，隧底要按设计的炮眼斜度钻够深度，防止欠挖。钻眼严格控制外插角的角度，按照设计控制开挖断面，控制超欠挖。钻眼深度、角度按设计施工，钻孔偏斜度不大于1°，周边眼在断面轮廓线上开孔并向外扩散，眼底向外张量不大于20cm。装药前先将炮眼内的泥浆、石粉等吹洗干净，经检查合格后装药，严格控制装药量。周边眼采用间隔装药，辅助眼采用不耦合装药。

4、结束语

总之，为保证爆破工程顺利施工，应根据现场情况，及时做好技术上的调整、做好安全上的加强，爆破作业严格按照爆破设计执行，由爆破工程技术人员在现场指导，验收炮孔参数，进行装药量计算，做好爆破原始资料的收集、整理和技术总结。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。