地铁隧道全断面开挖施工中光面爆破技术的运用曹波

地铁隧道全断面开挖施工中光面爆破技术的运用曹波

中铁十一局集团第一工程有限公司陕西咸阳712000

摘要:地铁建设的规模不断地扩大,为国家经济发展做出了巨大的贡献,现如今,我国特长山岭隧道的建设项目将愈来愈多,并且愈来愈多地向长、大方向发展,隧道所穿越的地质条件将会愈来愈复杂,建设所需要的资金愈来愈多,建设周期愈来愈长。故在施工组织中如何组织快速施工,加速隧道工程的建设速度,对缩短特长隧道的建设工期是很有建设意义的。

关键词:地铁隧道;全断面开挖施工;光面爆破技术;运用

引言

隧道光面爆破是新奥法原理的重要技术之一,与传统的爆破开挖方法相比,能有效地控制周边眼炸药的爆破作用,从而减少爆破对围岩的破坏及扰动,爆破后充分发挥围岩自身承载力,开挖成型良好,隧道洞身超欠挖得到有效控制和确保洞室的安全,同时减小支护工作量,提高施工进度,降低工程成本,在隧道工程施工中被应用广泛。

1光面爆破参数设计

1.1装药结构和起爆形式

光面爆破使用不耦合装药的办法,不耦合系数指的是炮眼直径db与药卷直径dc的比值。如果爆炸以后,围岩抗压强度>炮眼壁的压力,则说明周边眼不耦合系数是满足设计要求的。经过大量的实践证明,当缓冲作用效果和光爆效果最好时,不耦合系数保持在1.5~3.5之间。如今我国在施工时,使用最广泛的爆破炸药就是岩石硝铵炸药,其标准卷是3.2或者是3.5cm,炮眼直径通常在4cm左右,这则表明无法满足标准。因此,使用岩石硝铵炸药进行光爆孔时,一定要使用小药卷,其标准为2.2cm、2.5cm,不耦合系数保持在1.9左右,其效果最为理想。在进行炮眼装药时,以装药集中为标准,将药量均匀地装入到炮眼里面。将半个标准药卷放置在炮眼底部,这样可使底部炮眼的阻力得到较好的克服。施工中的装药结构详见图1。

1.2Ⅴ类围岩开挖、爆破设计

V类围岩受断裂影响和构造节理的影响较小,且围岩质

图1周边眼装药结构示意图

地坚硬,抗风化能力较强,因此V类围岩都使用全断面开挖的方法进行施工。在爆破过程中,四周岩体“挟持”作用会影响爆破效果,掘进进尺控制为3.5m,设计最小抵抗线W=70cm,K=E/W=50/70=0.71,周边眼眼距E=50cm,炸药量为386kg。设计炮眼数量为207个。V级围岩开挖炮眼布置如图2所示。

2光面爆破技术的应用优势

通过对光面爆破技术的长期应用了解到,其对外围岩石及河流所造成的干扰相对较低,由此,将其应用于地铁隧道全断面开挖环节中,将具有极为明显的优势。不仅能够有效减少安全事故的发生几率,更能促使隧道工程的施工成本得以降低。而且,在便于施工的基础上,能够更大程度的实现经济收益的最大化目标。

图2V级围岩开挖法炮眼布置图和装药图

2.1周边眼间距精准可做调控

依照光面爆破技术的作业原理,采用微差爆破的形式,通过对火药弹壳结构与药量的设计与调整,能够对爆破四壁的径向裂纹做出精确控制,进而对火药周边的爆破距离做出调控。利用此种操作,既可尽量降低对围岩的干扰,确保围岩的稳定性,又能保障施工人员的人身安全。在此基础上,对于施工进度与施工质量等,也能够得到大幅度的提升。

2.2爆破断面统一整齐

应用光面爆破技术进行隧道的开挖,可以形成较为光滑且平整的爆破面,十分接近施工所需的设计轮廓线,不仅有较强的受力性,更使得应力的分布趋于均匀,在便于围岩支撑力相对稳定的同时,还可有效减少支护作业的工作量,利于后期作业。

2.3次级岩石爆裂风险低

所保留下的岩体结构,受到的破坏程度较低,而由此生成的裂缝也相应减少。可有效减小施工中的塌方及落石等安全隐患,进而提升作业人员的安全系数。应用光面爆破可有效改善作业面的工作环境,直接或间接的促进施工进度得以提升。

2.4爆破成本及超挖控制更加优化

根据地质条件确定合理的爆破方案,可采用隔孔装药技术,减少周边眼的装药量,周边眼多打孔采用隔孔装药或局部不装药的方式,控制爆破周边轮廓面,减少超爆,现场结果表明,该技术在一定程度上提高了隧道成洞质量水平,周边眼数量减少50%,节约了火工品用量,降低施工成本,提高劳动生产率。

某隧道超挖、超耗及炸药单耗汇总表(循环进尺2m)

图3某项目隧道采用光面爆破实际情况

3光面爆破技术在隧道施工中的应用

3.1光面爆破方案的确定

设计人员应结合隧道的实际施工现状,加强对隧道施工地质情况的了解,并结合施工要求来制订合理的光面爆破方案,保证隧道爆破顺利进行。目前,我国的隧道光面爆破技术有2种,即预留光爆层法和全断面一次性开挖法。比较常用的是预留光爆层法,一次性开挖法的爆破效果不及预留光爆层法。

3.2光面爆破施工原则

首先,要合理布置隧道中的炮眼;其次,为了提高隧道爆破的效果,工作人员应适当优化爆破参数;再次,在爆破过程中,工作人员要加强对开挖轮廓的控制;最后,施工人员要保证施工过程中自身的安全,然后在此基础上加快施工速度,保证施工任务按时按质完成。

结语

光面爆破的方式较之其他的爆破方式来说,其可以非常有效的控制周边眼炸药爆破,有效的避免爆破而导致周边岩体发生震动裂缝现象,所以被大量的使用到隧道施工中。本文以某隧道工程为施工案例,根据工程的实际情况决定选择使用光面爆破技术来进行施工。在施工中,要严格的控制各项技术参数,确保炮眼的深度、角度以及孔径都满足爆破施工的具体要求。施工结束之后,发现爆破施工可以效果非常明显,且各项参数也都符合要求。

参考文献:

[1]杜蓬翔.隧道项目施工中的光面爆破技术及实施要点研究[J].门窗,2017(07):86+88.

[2]陈龙.海底地铁隧道光面爆破技术研究[D].山东科技大学,2017.

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[4]楚静静.隧道施工中的光面爆破技术运用与实施要点解读[J].四川水泥,2017,(3):249.

[5]陈华淑.浅谈光面爆破技术在隧道施工工程中的应用[J].企业导报,2018,(11):266-267.

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