供水工程输水隧洞钻爆设计与施工.pdf

第 “卷第期 “ “ 年月 爆破 “ 4 “ , B * 9 D 9 E F 9 G F 9， F 9 G F 9，3 2 “ “ ， H F 44 F I , F ’ I ’ J , J A O O ’ P F Q J , 9J B F F B A F K，J D FI ’ J , J，B F , , A B A , ，I ’ J , P I ’ J 9 K K B 9 D A 9 9 ’ L B M FI ’ J 9 ；K J 9 收稿日期 “ “ - - “ / 作者简介 钟伟华 （ T 0 -） ， 男； 深圳市东部供水工程东江管理所 引言 隧洞施工安全质量的好坏、 施工进度的快慢， 工 程造价的高低均受钻爆开挖质量的影响。深圳东部 供水工程全长3 2 0 2U D， 其中有2条隧洞， 总长 3 3U D， 占总长度的2 “ V。工程初期隧洞钻爆施 工过程中曾出现了如下问题 严重超欠挖给下道 工序增加了处理时间， 增大了砼回填及灌浆工程量。 “岩体扰动， 使围岩表面松动岩块增多， 自稳能力降 低，形成局部塌方掉块造成了安全隐患， 降低了围 岩类别。爆破效果不好， 每循环打 3D深的孔 实际进尺仅为 3 D， 甚至引起塌方。 针对上述问题， 根据工程地质条件、 围岩类别及 开挖断面重新设计了钻爆参数， 并成功运用于施工 中。 炮孔深度 炮眼深度主要根据工程地质条件， 钻孔机具类 型， 开挖断面大小， 进度计划要求及爆破器材类型来 确定。东部供水工程输水隧洞开挖宽. 0D、 高 3 /D、 面积 2D 。除号隧洞出口在类霏细 班岩中用阿特拉斯三臂钻孔台车打.D深孔爆破， 最高月进尺 0 “D外， 其它各隧洞均采用气腿式手 风钻打孔。’类围岩钻孔深 3D， 最高月 进尺2 “ / “D， *类围岩钻孔深 3D， 最 高月进尺 “D。手风钻钻孔深度在较稳定的围岩 中根据本工程开挖断面和机械效率选用 D是 合理的。 掏槽眼 掏槽的目的是增加临空面， 保证循环进尺。掏 万方数据 槽参数应根据开挖断面， 岩石坚硬程度， 循环进尺等 因素而设计。为便于手风钻施工， 多采用 “ 平行直眼掏槽孔， 实际效果较好， 布孔方式如图。 钻孔时先钻中心孔， 中心孔钻好后插一钻杆作导向， 其他钻孔必须与中心孔平行， 使炮眼与炮口布置基 本保持一致， 这是确保掏槽效果的关键。 “号隧洞 出口用凿岩台车钻孔， 也采用四小空孔掏槽， 取得了 较好的爆破效果， 炮眼利用率一般可达 ’ 。 图四小空孔掏槽炮眼布置图 （单位 ） 图两大空孔掏槽炮眼布置图 （单位 ） 当进入坚硬的类围岩时， 由于岩体整体 性好、 硬度大、 抗爆性强， 四小空孔掏槽易出现残眼， “隧洞出口改用 ’ 两大空孔直眼掏槽， 效 果明显提高， 炮眼利用率达 “ 左右， 但钻大孔耗 时为小孔的* 倍。大孔直眼掏槽布孔方式见图 。 辅助眼 隧洞爆破是在一个临空面的条件下进行， 当掏 槽形成足够大的槽腔以后， 其余部分的炮眼爆破与 露天台阶爆破无本质区别， 所以辅助眼的布置主要 与抵抗线有关， 而理论抵抗线的最大值 , -是装 药直径“或药卷直径的函数， 即 , - “。 式 中 为抗径比， 与炸药和围岩性质及装填密度有 关， 其值为 ’ ’， 硬岩用小值， 软岩用大值。 辅助眼间距应大于实际抵抗线， 否则将产生大 块。根据围岩类别， 在正常情况下炮眼间距（ ’ ）。为施工方便， 采用线性布眼。 “ 周边眼光面爆破 根据实践经验， 光面爆破的炮孔间距与炮孔 直径的关系 （ ’ “）， 围岩完整时取大 值， 围岩破碎时取小值。 周边孔的密集系数／*， 规范建议为 ’ . * “ . ’， 硬岩取小值， 软岩取大值。 不偶合系数是周边孔径与光爆药卷直径 “之比， 即／“，（ ’ ’ ）“。硬岩取 小值， 软岩取大值。实际施工中， 当施工机具和材料 选定后，、 “基本不变， 用间隔装药间距进行调整。 本工程光爆试验先按表初选参数在洞外同类 岩石中作试验。 表光面爆破参数参考表 围岩类别 炮孔间距 ／ 最小抵抗线 ／ 装药量 ／ / 0 ’ . “ ’ ’ . * ’’ . * ’ ’ . 1 ’ “ ’ 2 “ ’ ’ . “ ’ . “ “’ . “ “ ’ . * “ ’ ’ 2 ’ ’ ’ . ’ ’ . “ ’’ . “ ’ . “ “ “ ’ “ ’ ’’ . 2 “ ’ . “’ . 2 “ ’ . “ ’ ’ ’ ’ ’ . 2 ’ ’ . ’’ . 2 ’ ’ . ’“ ’ “ 在垂直岩面上钻三组试验孔， 每组三个孔分别 用不同,值间隔装药， 非电即发雷管同时引爆。选 用眼间出现贯通裂缝而未产生爆破漏斗、 孔壁无明 显裂纹的、 ,值作该类围岩的光爆参数。 实践证明， 隧洞施工中的超欠挖是不可避免的， 因此把超欠挖控制在最小范围内， 具有重大的经济 意义。未实施光爆隧洞， 其超挖量为实施光爆超挖 量的 . “ 2倍或更多， 且常常导致围岩塌方， 增加 初期支护和回填砼的工程量。 * 装药量与装药结构 * . 掏槽孔 四小空孔平行直眼掏槽， 中心孔装药量过多会 将 “ ““号炮 “挤死” 。在采用小直径空孔炮眼掏 槽时， 中心孔因受岩石很大夹制作用， 将中心眼的装 药量控制在以四空孔区内的岩石破碎并抛出槽腔为 度。 “炮孔采用孔口起爆， “ ““孔底起爆， 效果 较好。如2 “隧洞进口， “隧洞出口， 西河潭隧洞， 干线- 、-标段的、类围岩， 中心眼用 “3 ’ ’ 药卷， 装药集中度,4’ . “ ’5 / ／， 柱状连 续装药， 堵塞’ . ’ . 孔口起爆， 掏槽大多无残 眼， 取得了较好的掏槽效果。其它掏槽眼装药量视 12 第 ’卷第期钟伟华供水工程输水隧洞钻爆设计与施工 万方数据 围岩抗爆性而定， 装药集中度可选用“ ’ ／。 * 辅助孔 当炮眼深度小于*时， 所有药卷均采用相同 直径的药卷， 当炮眼深度大于*时， 则底部采用 大直径药卷柱状装药。孔口用炮泥或水泥纸塞紧， 每孔用药量按围岩类别计算。 周边眼装药结构 合理设计周边眼的装药结构是确保光面爆破成 功的关键。目前， 国内外多采用不偶合多段空气柱 间隔装药。炮孔直径为, ， 孔深* （依围岩类别而定） ， 采用直径为* 的* “岩石 卷状炸药。施工中， 按设计先把药卷间隔捆绑在竹 片上， 然后一起放进光爆孔内。 - 钻爆作业 全断面一次爆破的效果， 取决于钻爆设计的合 理性及严格的施工操作和管理， 要掌握好钻孔， 装药 和起爆三个关键环节。 使用气腿式手风钻钻眼时， 风钻工应掌握好钻 孔方向， 除周边炮孔外插* . .、 底板炮下插 . , . 外 （外插炮根宽度不大于“ */ ） ， 其它炮孔方向均 平行于洞轴线才能获得理想效果。 使用凿岩台车钻眼时， 确保钻眼精度的关键是 凿岩台车的工作位置应平行于中线， 并保持机身水 平， 操作前认真对位， 让自动平衡器保持钻臂方向不 变， 才能获得较好的效果。 当围岩出现竖向节理或水平节理， 且与周边炮 孔方向夹角很小时会影响钻孔方向， 或顺节理崩落， 造成超欠挖， 此时应适当调整外插角的大小， 钻头过 层理面时， 减小钻插抵力， 使钻杆沿设计方向前进。 参考文献 ［“］ 刘殿中工程爆破使用手册 ［0］北京 冶金工业出版 社， “ 1 1 1 2 ［*］ 龙维祺爆破工程 （下册）［0］北京 冶金工业出版 社， “ 1 1 2 ［］ 张奇预裂和光面爆破炮孔间距的计算与比较 ［3］ 矿山技术， “ 1 4 4 （） “ 5 , 2 ［,］ 李彪， 张子新京珠高速公路石门坳隧道开挖中光面 爆破效果探讨 ［3］爆破， * （*） 5 2 ［］ 庄金剑等2定向断裂掏槽技术试验与分析 ［3］ 2爆破， * * 2 “ 1 （*） “ 4 5 * 2 （上接第 页） （） 起爆顺序与起爆方法 下断面爆破的起爆顺 序为 主爆孔、 中间底板孔、 周边孔、 两侧底板孔， 仍 采用非电导爆管一次点火、 孔内毫秒延迟起爆系统。 各炮孔的雷管段别如图所示， 其单段最大装药量 为1 ’。 结论 （“） 在人和场隧道穿越高楼区时， 采用上断面 “ * -进尺、 下断面 进尺的分步掘进方 案是可行的， 既能有效地控制爆破地震效应， 又能保 证工程进度， 为类似的隧道爆破施工提供了一个可 借鉴的实例。 （*） 在高楼下方的掘进爆破选取“ 的单循 环进尺， 并将单段最大装药量限定在“ ’内， 而在 距高楼“ 以远时， 将单循环进尺增大为* -， 单段最大装药量限定在“ 4 ’内， 都能使爆破引起 的高楼底层的地表振动速度控制在允许的*/ ／ 6 范围内， 相应的最大质点振动速度分别为“ */ ／ 6 和“ / ／ 6。 （） 在隧道开挖断面积一定的条件下， 存在一个 合理的单循环进尺， 其相应的炸药单耗最低， 炮孔数 目最少。目前常用的掘进爆破炸药单耗计算公式或 炸药消耗定额只适用于合理的单循环进尺时的炸药 单耗确定。 （,） 按照本文给出的上、 下断面爆破参数和炮孔 布置方式与起爆方法， 既能保证炮孔利用率达到 1 7以上， 爆破岩块的块度适中， 便于铲装、 运输， 又 能使隧道开挖边界平整， 避免欠挖， 减少超挖， 有效 地保护围岩稳定性。 参考文献 ［“］ 郗庆桃2隧道爆破震动控制技术 ［3］ 2爆破，“ 1 1 4，“ （,） 4 5 4 - 2 ［*］ 陈华腾， 钮强2爆破计算手册 ［0］ 2沈阳 辽宁科学 技术出版社， “ 1 1 “ 2 ［］ 张继春2工程控制爆破 ［0］ 2成都 西南交通大学出版 社， * “ 2 4 爆破 * 年月 万方数据