钻爆技术在隧道工程中的应用

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摘要：首先对隧道工程中钻爆施工技术进行研究。然后从隧道爆破、钻孔作业、装药、提高爆破工艺等方面进行分析。最后结合实际工程案例提出相关钻爆施工技术的应用控制策略。希望通过对这些内容的分析能够为隧道工程施工提供一定帮助。

关键词：钻爆施工；隧道施工；钻孔；装药

0引言

隧道主要被修筑在地下水或者山体中，施工单位结合公路所在位置，对隧道进行分类，分别为山岭隧道、水下隧道、城市隧道等。建设隧道是为了缩短建设距离，防止出现大坡道，从山岭或者丘陵下方穿越。随着我国国民经济的迅速发展，隧道工程建设大多建设在相对复杂的环境下，使用钻爆法进行隧道的爆破，爆破效果得到国内外认可。但是在具体使用过程中，还存在一定问题，因此分析钻爆施工技术在隧道施工中的应用意义深远。

1工程概况

本工程合同段共有2个隧道，分别为坳口隧道、付家岩隧道。其中坳口隧道左幅起讫桩号为ZK2+740～ZK5+030，长2290m，右幅起讫桩号YK2+737～YK5+055，长2318m；付家岩隧道左幅起讫桩号为ZK5+159～ZK6+215，长1056m；右幅起讫桩号为YK5+168～YK6+219，长1051m。地质构造：坳口隧道岩层呈单斜产出，综合地层产状为340°∠20°，主要发育的节理有产状150°∠65°、90°∠80°、220°∠76°、125°∠58°等四组，发育3～10条/m，风化层闭合性差。付家岩隧道区地层产状整体较为平整，综合地层产状为320°∠10°，主要发育的节理有产状120°∠80°、170～176°∠75～82°、170°∠75°、270°∠80°等四组，发育3～10条/m，风化层闭合性差。岩溶发育特征：坳口隧道、付家岩隧道地层区岩溶强发育，隧道开挖期间须加强超前地质预报工作，以防止溶洞诱发涌水、突泥危险。水文地质条件：隧道区内均无地表河流，地下水均为基岩裂隙水、孔隙水，地下水受降雨渗透补给。

2隧道爆破

隧道洞身开挖应尽量采用光面爆破、预裂爆破等控制爆破工艺，以最大限度的保护周边岩体的稳定性，同时减少超挖量，提高初期支护的承载能力（所涉及爆破作业的设计施工均委托具有相应资质的爆破公司进行）；主要工序采用机械化作业；二次衬砌浇筑采用12m长的钢模台车，混凝土在拌和站集中拌和，输送泵输送入模。对Ⅴ围岩地段，采用环形开挖预留核心土法施工，Ⅳ级围岩地段采用上下台阶法进行施工，台阶长度控制在10～15m；Ⅲ级围岩采用全断面法施工。施工时确保系统锚杆的施工质量[1]。Ⅳ、Ⅴ级围岩采用斜眼掏槽。周边眼采用小药卷间隔装药。开挖进尺主要按照围岩级别划分：Ⅳ级为1.5～2m，Ⅴ级为0.5～0.8m。在进行隧道施工过程中，使用钻爆法，炸药的潜能能够瞬时释放，促使炸药的四周岩石出现非弹性变形，从而形成岩石压碎圈以及破碎圈。其中存在一部分能量能够被转化成地震波，另外一部分能量则会被转化成空气冲击波。这种情况下所产生的地震效应、冲击波超压、爆破噪声效应被合称为爆破三害。

3钻爆施工技术在隧道工程中的应用控制策略

3.1钻孔作业

为了提升钻爆效果，可以使用激光断面仪对炮眼和外轮扩线进行放样，与此同时，在对外轮扩线进行放样过程中，允许存在±2cm的误差。对周边眼进行开眼时，确定四周位置，需结合围岩软硬程度作出相应调整。有效减少四周眼外的插角，孔的深度控制在3m/h，允许斜率为孔深的±5%。此外，外插角方向就是这一位置轮廓线法线方向[2]。对隧道进行放样和布眼，隧道的拱顶面和中心线高程在进行钻眼之前，技术人员使用水准仪和全站仪对其进行明确，对开挖轮廓线、炮眼位置，使用红油漆标出，误差不能超过5cm。与此同时，为了促使爆破效果达到最佳值，每次放线测量过程中，必须对上次爆破断面作出相应计算，还需对爆破参数作出及时调整。对炮眼进行布置，先明确掏槽眼，如果岩层层理比较明显，布置的方向尽可能和层理之间相互垂直，深度和其他眼深大约控制在20cm。对四周炮眼进行布置，需要结合开挖设计轮廓线进行，眼口设置在断面轮廓线的上部分。技术人员具体钻眼过程中，眼口以及眼底之间的间距误差不能超过5cm。另外，四周眼底和开挖断面轮廓线之间的间距应当控制在10cm以上。周边眼和圈眼的斜率相同，排距需要控制在5cm以内。如果开挖面凹凸较大，对钻眼装药率进行调整时，应当结合实际情况对装药量和炮眼深度进行适当调整，保障掏眼之外的炮眼和眼底位置一直在同一个垂直面上。

3.2装药

装药前先清孔，检查炮孔的最小抵抗线与原设计有无变化，防止过小的抵抗线引起冲炮；检查孔深有无变化并根据检查结果调整装药量。干燥的孔可装散装的硝铵炸药，潮湿的孔要对炸药进行防水处理或使用防水炸药。下图为装药结构图：进行岩层的爆破，需将电雷管完全装入到药卷中，防止电雷管在药卷中斜插。进行爆破作业前，要对爆破段周围房屋进行详细调查[3]。爆破作业一般在下班后进行。爆破指挥人员要在确认周围的安全警戒工作完成后，方可发出起爆命令。爆破指挥人员严格执行预报、警戒和解除三种统一信号，由爆破指挥人员统一发出。防护、警戒人员按规定信号执行任务，不得擅离职守。指定专人核对装炮、点炮。起爆后由爆破作业人员检查结果，确认安全后，方可发出解除信号，撤出防护人员。如发生瞎炮，要设立防护标志。对于瞎炮的处理问题，要由原装炮人员当班处理，特殊情况下如不可能时，装炮人员在现场将装炮情况、炮眼方向、装药数量交待处理人员。在对瞎炮孔内的爆破线路、导爆管等检查完好并检查了瞎炮的抵抗线情况，重新布置警戒后，才能重新起爆。

3.3提高爆破工艺

有效提高爆破工艺，需要使用有效的减震措施，从而降低爆破危害。首先要求工作人员严格遵守相关规定，在实施爆破操作过程中，炮眼质量对爆破效果产生直接影响，在进行钻眼时，需确保周边炮眼处于平行状态。而炮眼垂直钻入，从而减少欠挖以及超挖现象。清孔装药，在进行具体装药之前，需将炮孔中的石屑和杂物清理干净，严格按照设计要求装药。技术人员使用水平楔形掏槽，掏槽的体积比较大，需要适当增加爆破临空面[4]。此外，还应当将掏槽眼布设位置放在开挖断面下部，适当增加爆心距，以获得更好的爆破效果。

4结语

隧道开挖过程中，需要使用爆破技术，当前使用最为广泛的技术是钻爆技术，具体实施过程中，需要严格遵守设计图纸。技术人员对掘进尺进行严格把关，进一步提升对围岩的测量，从而保障施工安全和施工质量。

参考文献：

[1]彭怀德，刘敦文，褚夫蛟，等.硬岩隧道高压气体膨胀破岩开挖试验[J].岩土力学，2017（11）：1-8.

[2]张洋，王志杰，赵启超，等.基于最佳减震原则的新建隧道对既有隧道微差间隔研究[J].铁道标准设计，2017（8）：90-95.

[3]宁瑶瑶，李龙.基于非可加测度Shapley值赋权的钻爆法地铁隧道工程施工风险灰色评价[J].工程管理学报，2016，30（6）：72-77.

[4]张国荣，古军.超前导管高压注浆技术在隧道不良地质段塌方处理中的应用[J].陕西水利，2012（6）：97-98.

作者：廖新 单位：贵州路桥集团有限公司