连云港--坚硬岩石及光面爆破.docVIP

连云港东疏港道路隧道坚硬岩石的光面爆破 连云港东疏港总监办 任锐 摘要：坚硬围岩的隧道施工，关键工序是开挖，开挖的关键是光面爆破，影响光面爆破效果的因素很多，本文对光面爆破的机理、影响光面爆破效果的因素进行了分析，并已云台山隧道为例，介绍了控制光面爆破实例和取得的效果。 关键词：隧道施工 坚硬岩石 光面爆破 工程概况 连云港东疏港道路，是直接通往港区的第一条高速公路。起点为连徐高速的NK15+460，径直向北东方向，设置四座互通并以路堑越过中云台山，抵达后云台山，以炮台顶隧道（844m）和后云台山隧道（3745），直接进入港区。隧道为分离式双向六车道，隧道开挖断面高11.44m，宽16.24m。后云台山为典型的“单面山”，围岩级别85%以上为Ⅱ~Ⅲ级，仅在各个洞口有15%左右的Ⅳ~Ⅴ级；岩体为坚硬的变粒岩，隧道穿越的岩层平均单轴饱和抗压强度约100MPa，地层结构多为厚层结构，完整性较好；相对较差的地层有含云母质的较软弱岩层和比较明显的擦面结构，对爆破工程威胁较大的是穿越擦面结构，尤其是两个擦面结构相交的地段时，在这种地段，不但光面爆破的效果不好，而且还有塌方的危险。 隧道成型技术的核心——光面爆破 钻爆法施工工艺特点决定了超挖是不可避免的；合理的超挖，炮孔中心应与开挖轮廓线重合、仰角应按炮孔深度确定。 光面爆破首先是选择爆破方案，其次是钻孔、爆破、组织管理、测量放线等。有统计资料显示，影响光面爆破的主要因素不是地质条件，排在第一位的是钻孔技术，其次是爆破技术和施工管理。这三项影响光面效果的82%[]。 以下就本工程，分析影响光面爆破效果的各种因素。 1、爆破方案的选择 本工程采用预切割（或预裂）爆破，周边眼按设计间距钻孔、装药。具体做法是，在设计间距内加密钻孔但作为空孔，将开挖面与围岩切割；在破碎地层地段，同一炮孔内采用微差减震爆破技术；必要时，采用短进尺钻孔，从总体上提高光面爆破的效果。 2、钻孔技术 钻孔技术表现在插钻的位置、外插角的控制、钻杆左右向摆动的控制等方面。 ①、钻头的正确位置应是隧道设计开挖轮廓线中心，偏外侧则超挖；偏内侧则欠挖。三车道隧道最大跨度，开挖弧长约18m，钻头如平均偏上5cm，则每延米超挖近1m3。 ②、外插角是由于凿岩机的外型尺寸所决定的，它是指向孔底的“设计位置”，该“设计位置”在隧道开挖底部端面弧线以外，在弧线法线上的点，这个点既能使得超挖量最小，又可以为下一循环开挖提供较好的设置风钻的空间。在正常情况下，外插角在2°左右是可以满足工艺要求的，所以《公路隧道施工规范》中给出了允许超挖值：硬岩（Ⅰ级），拱部平均超挖10cm，最大20cm；中硬、软岩（Ⅱ~Ⅳ级），拱部平均超挖15cm，最大25cm；破碎松散岩石（Ⅴ~Ⅵ级），拱部平均超挖10cm，最大15cm。以进尺3m为例，仰角每加大1°，则线超挖量约为5cm，每延米增加超挖量约为0.75m3。 钻杆在钻进过程中应按图示的准确位置进行，偏向外侧，会造成超挖；偏向内侧，则会欠挖，并对下一个循环的钻孔造成影响，严重时，还须“扒皮”，消除欠挖对支护的影响。 爆破技术 爆破技术首先选择雷管和炸药，其次是装药方式和炮孔的封堵。 雷管：目前电雷管已经发展为瞬发电雷管毫秒延期电雷管秒延期电雷管半秒延期电雷管毫秒延期电雷管毫秒延期毫秒延期电雷管 超前地质预报方法，目前尚停留在定性阶段，比较可靠的方法仍是钻取岩芯，通过岩芯中显示的结构面，判定是否为控稳结构面；并依此确定控稳结构面到达拱部的里程。 针对控稳结构面的具体情况，制定和实施具体技术措施。 当遇到结构擦面在拱部交会的情况时，首先缩小进尺，一般以1m为宜；加长、加密超前锚杆；严格控制装药量。 当遇到岩石破碎，且地下水较多时，要设置超前锚杆并注浆，同时缩小进尺。 当控稳结构层较厚、松散并富含地下水时，以超前注浆为主，宜采用双液浆，以便控制浆液的凝固时间和扩散半径。 图表 1 ZK1+180 两结构擦面交会塌方 图表 2 ZK6+526软弱岩层 图表 3 后云台山左洞出口擦面机构面 其他 按照《公路隧道施工技术规范》的规定，“当岩石完整、岩石抗压强度大于30MPa，并确认不影响衬砌结构稳定和强度时，允许岩石个别突出部分（每1m2内不大于0.1m2）但其隆起量不得大于5cm”。据此，可在周边眼放线时，在设计轮廓线向内按4~5cm放线（见下图）。如此办理，约可将允许超挖再降低50%。 光面爆破效果的初步总结 隧道经过几个月的施工，已完成开挖支护2200m，后云台山隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩已全部完成，现将Ⅳ、Ⅴ级围岩和部分Ⅲ级围岩的光面爆破作如下小结。 1、全断面开挖，一般进尺3~3.5m，掏槽采用8个斜孔，另加3个Φ100钻孔，形成临孔面；周边眼间距50cm，最小抵抗限75cm