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软弱围岩光面爆破设计在安远隧道 施工中的应用 刘 凯 永古项目部 提 要：光面爆破在隧道硬岩施工中取得了不错的效果，但是，在隧道软弱围岩施工中，由于围岩软弱，围岩裂隙及地下水较为发育，造成光面爆破的效果较差，为了有效的的控制软弱围岩下光面爆破的效果，减少隧道超欠挖，降低工程成本，本文结合甘肃省永古高速公路安远隧道实际情况，介绍隧道围岩受F9断层影响情况下，隧道开挖光面爆破设计采用减轻地震动控制爆破的方法。 关健词：软弱围岩 光面爆破 1概述 甘肃省永古高速公路安远隧道地质条件复杂。该隧道位于祁连山高寒亚干旱区，隧道右线全长6868米，左线全长6848米，最大埋深470米，属深埋石质特长公路隧道。隧道地处祁连山——河西走廊地震带，是我国重点监视的主要地震活动区之一，新构造运动非常强烈，地震活动频繁，隧道通过段发育的主要区域性构造是安远拉分盆地西北缘活动断裂带（F9），安远隧道受F9断层的影响，次生断裂发育，形成了大小不一的断层破碎带。开挖揭示F9断层中隧道围岩为呈灰绿色粉末状，局部夹杂角砾岩，呈松散状，地下水较为发育，稳定性极差。次一级的断层由于受F9断层的影响，开挖揭示围岩为志留系变砂岩、安山玢岩夹娟云千枚岩，中薄层状，节理、裂隙发育，较松软，地下水较为发育，围岩稳定性差，隧道成洞条件较差。在安远隧道施工过程中采用减轻地震动控制爆破方法，有效的控制光面爆破效果，减少隧道超欠挖，降低工程成本等方面取得了不错的效果。 2开挖高度及开挖进尺的确定 2.1 开挖高度的确定 隧道开挖高度一般按照围岩的级别确定，开挖高度是确定隧道按开挖方法的依据，可根据围岩的物理力学指标确定开挖高度，物理力学指标可通过试验取得，围岩开挖最大稳定高度hmax按照以下经验公式计算得出。（杨? 威软岩隧道光面爆破技术×0.1×tg（45°+） 式中——掌子面最大稳定垂直高度(m)；?c——岩体粘结力()；——岩体内摩擦角(度)；?γ——围岩容重(/m3)。 当≥H(全断面开挖高度)时，表示可以全断面开挖；当H时，表示全断面开挖掌子面不稳定，应采用半断面台阶法开挖。γ=2.4 t/m3，φ=16°，?c=60Kpa。 所以，hmax=×0.1×tg（45°+） =×0.1×tg（45°+） =6.64（m） 安远隧道全断面开挖高度H=9.392m，由上式计算结果得出H＞hmax，故本隧道开挖采用上下台阶法开挖。因为设计圆心以上最大高度为6.1米，考虑到施工方便，根据以上计算，决定上台阶开挖高度隧道拱顶至边墙圆心高度（即6.1米）。 2.2 开挖循环进尺的确定 安远隧道由于穿越F9断层破碎带，围岩松散、裂隙发育，地下水丰富，隧道开挖后拱顶部位掉块现象比较严重，所以，隧道开挖的循环进尺的长短对于拱顶及掌子面的稳定起着非常至关重要的作用，开挖过短影响施工进度，开挖太长容易造成塌方及掉块产生超挖，增大工程成本，隧道开挖循环进尺可根据以下经验公式确定。 Lmax===2.36（m） 安远隧道设计钢拱架间距为1m，所以确定每循环最大开挖循环进尺为两榀钢拱架长度（2m）。根据现场实际情况，如围岩情况特别软弱，可按照一榀钢拱架每循环进行施工。通过施工现场实际施工，每循环2m的进尺为最理想的进尺长度。 3 安远隧道软岩光面爆破设计 国际岩石力学讨论会把强度低、破碎、风化的岩层统称为软弱围岩，在这一类围岩中所建造的隧道统称为软岩隧道。如何在开挖后能保持围岩稳定是爆破设计中需考虑的一个重要问题。 3.1 减轻地震动控制爆破基本原则 软岩开挖爆破是按雷管段号分别起爆，爆破震动对软弱围岩的稳定影响很大，因此应采用减轻地震动的控制爆破方法，保证围岩的稳定。故周边孔L= m，掘进主炮孔L=m，掏槽眼L＝m。 式中：N——炮眼个数，个 K——单位炸药消耗量，kg/m3，见表2 S——开挖断面积，m2，上台阶开挖面积为58.45 m2。 L——炮眼深度，m n——炮眼装药系数，软岩隧道的炮眼平均装药系数取0.2～0.4的范围之内。 r——炸药每米质量，kg/m， r=1.0kg/m。 台阶爆破单位体积耗药量 表2 岩石坚固系数f 2～3 4 5～6 8 10 15 20 单位体积耗药量kg/m3 0.39 0.45 0.5 0.56 0.62～0.68 0.73 0.79 N===132（个） 3.4 炮眼的布置 原则上先布置掏槽眼、周边眼，然后是底板眼、内圈眼、二台眼，最后布置掘进眼，掘进眼均匀布置，内圈眼间距为周边眼间距的1.5倍左右，抵抗线为间距的0.7倍左右。另外，为了不至于底板越爆越高，底板眼也要有下插角度。 3.4.1周边眼间距E 可根据钻孔直径d计算，一般可按E=(~12)d设计。抵抗线W W是周边眼至二圈眼的距离，