京西山岭隧道爆破开挖方案比选.docxVIP

我国路网高速发展，随着国家发展需求，隧道施工项目遍布全国各地，同时在施工过程中也会受到各种因素的制约，影响开挖掘进。根据施工环境，从安全、进度、环保、经济、履约等方面也出现了劈裂棒爆破、二氧化碳爆破等施工工艺，虽然解决了一些难题，但部分隧道施工环境的影响也制约了其发展。

1?工程概况

门头沟区京西109新线高速工程十工区，通行于北京市达摩沟村至齐家庄村地界。在工区起始位置（清水1号隧道）有达洪路（005县道）与工区相连接，现状国道109与山区外部路网相连，109国道作为施工主干道，工区交通条件便利。

起讫里程：K?57+41–K?68+685，全长为9.588?km，隧道爆破工程量约80万m3。隧道进、出京线设于达摩沟村地界紧邻005县道。隧道中间里程AK?58+900，进出京方向双向隧道，进出京共四车道，洞门采用端墙式，分段机械通风，电光照明（图1）。

图1?隧道横断面内轮廓示意

隧道工程地质概况及周边环境如下：清水1号隧道岩层及穿越位置岩层主要为坡洪积碎石及强风安山岩、火山碎屑岩等。岩层为硬岩，整体较破碎–破碎，裂隙发育，空间结合不利，成块状。

隧道进口总体靠近现有达洪路（县道005）北侧，位于达摩沟村附近，周边线路主要是109国道和005县道，现况山地无开发，山体表面均为野生草木，300m范围内无医院、学校居民楼等重要保护对象。

2?山岭隧道光面爆破方案

隧道开挖地质围岩情况决定开挖方法。光面爆破在国内应用广泛、工艺流程成熟。根据围岩情况划分可分为全断面开挖法、两台或三台阶法、交叉中隔壁法、CD法、双侧壁导坑法。

根据地质情况和周围环境，施工条件选用合理的机械设备，配备足够的数量，从人、材、机、料、法、环分析满足工期、经济、安全环保要求，拟采用以下施工方法。

进出京隧道，分为、Ⅳ、Ⅴ级围岩，分别采用上下台阶法、台阶法预留核心土法、交叉中隔壁法施工，此对比方案是在Ⅲ级围岩中采用上下台阶法施工，隧道断面线型开挖采用光面爆破方案。

2.1?工艺流程

施工工艺流程：测量放样→钻孔→警戒→装药连线→炮孔堵塞→起爆。

2.2?常规爆破技术要求

光面爆破主要目的是在尽量减少对围岩扰动的同时，使隧道轮廓成型规整。根据岩层条件确定光面爆破、炸药用量和间隔（q）、光面爆破不耦合系数（D）、周围的炮孔间隔（E）、光爆面的层厚（W）等因素，设计参数据实际经验和理论计算相结合。

2.3?起爆顺序与间隔时间

选用定位含有编号的电雷管作为起爆器材。爆破先后顺序首先为掏槽眼爆破，留出临空面，在爆破辅助孔由内向外依次爆破，其次爆破周边孔，底板作为最后爆破；全面考虑爆破所用的雷管安全和可靠性，爆破设计采用逐排爆破，逐排间隔时间为50?ms间隔，在作业过程中根据效果动态调整。洞门位置比较特殊，震动要求严格，需采用逐个孔爆破，各爆破孔之间间隔时间为10?ms。隧道Ⅲ级围岩炮孔布置及剖面如图2所示。

（a）

（b）

（c）

图2?隧道Ⅲ级围岩炮孔布置及剖面示意

（a）上台阶炮孔布置；（b）下台阶炮孔布置；（c）炮孔布置剖面示意

3?劈裂棒开挖方案

3.1?工艺流程

测量放样→钻孔留出临空开挖区→钻孔→清孔→安放液压劈裂棒→朝向临空面分层启动液压劈裂棒。

3.2?劈裂棒非爆开挖技术要求

（1）需解决临空面问题，岩石整体性要好。

（2）需配套履带式潜孔钻，对钻孔间距和角度有严格要求。

（3）根据开挖高度配备登高台架（劈裂棒安装操作平台）。劈裂棒非爆破开挖如图3所示。

（a）?????????（b）

图3?劈裂棒非爆破开挖

（a）示例1；（b）示例2

4?二氧化碳爆破方案

4.1?工艺流程

测量放样→钻孔→二氧化碳计算与充装→清孔→填塞裂孔→警戒→裂后安全检查。

4.2?二氧化碳爆破技术要求

（1）本隧道根据三级围岩的岩石性质，上下台阶预留的位置、需要的临空面设置间距。

（2）钻孔要整齐平顺。裂孔误差符合规范要求，如出现孔数间距太大需进行补钻。

（3）根据本工程的岩石性质、破碎程度、裂隙发育情况、地表水情况设置台阶高度及临空面，根据裂管孔径、长度计算每管二氧化碳充装数量，做好排列顺序装管，并计算和复核无误，随着岩性的变化，充气量也跟着变化。

（4）检查裂孔（钻孔）清理干净杂物，测好每孔深度、孔径、孔数。

（5）采用黄泥土做好填塞，如有裂隙水，需做好排水后，进行填塞用炮杆捣实，做好记号，采取覆盖遮挡措施，防止飞石。

（6）做好前置工作后进行警戒，检查网络、机械，人员应撤至安全区域，听从指令爆破致裂。

（7）确认无盲炮、无安全隐患，方可通知撤去警戒（图4）。

图4?二氧化碳装管致裂

5?3个方案比选光面爆破优选

5.1?劈裂棒非爆开挖方案

（1）劈裂棒非爆开挖方案特点。根据京西山岭隧道的实际岩层环境，作业面空间局限，无临空面难以开挖，且开挖形成的周边线型