156任校锋木寨岭隧道光面爆破施工技术Word格式.docx
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文章主要介绍木寨岭隧道木寨岭斜井光面爆破参数的选择、施工方法及工艺,对控制隧道超欠挖起了积极的作用,确保了工程顺利准确进行,确保了施工安全。
以期对同类似工程可以起到借鉴和帮助作用。
关健词:
隧道光面爆破参数选择施工技术
1工程概述
中国中铁隧道集团承建兰渝铁路LYS-3标木寨岭隧道,位于甘肃省定西市境内,该隧道设计为两座单线,为全线第二长大隧道,也是全线控制性重点工程之一。
起止里程为DK173+350~DK192+370全线长19020m。
设计技术标准为国铁Ⅰ级,旅客列车速度目标值200km/h。
我工区负责木寨岭隧道鹿扎斜井及相应段正洞施工,鹿扎斜井长1840m,与线路交会里程为Dyk183+600,斜井井底高程2480.758m,井口高程2667.953m,综合坡度10.12%,斜井与线路平面交角为45°
。
鹿扎斜井开挖宽度约6.8m,开挖高度约7.2m,开挖断面积约50m2。
斜井洞口处地表岩层属压碎岩,斜井洞身穿越的岩层岩性主要为:
砂岩、板岩、炭质板岩。
2施工方法
鹿扎斜井洞口段采用微台阶人工配合挖掘机械掘进,到了硬岩段采用人工风钻打眼,人工装药,非电毫秒雷管光面爆破。
隧道出碴采用侧卸式装载机装碴,自卸汽车进行运输。
开挖采用短进尺,循环进尺为1m。
洞身基岩主要为Ⅳ、Ⅴ级围岩,Ⅳ级围岩主要为板岩和碳质板岩,Ⅴ级围岩主要为黏质黄土,岩体较完整,局部为砂质黄土,围岩易产生掉块及坍塌,岩体较软,遇水易软化,稳定性较差,局部易垮塌。
3光面爆破的特点
根据“新奥法”施工的需要和工程地质条件,结合施工现场实际情况,决定采用光面爆破施工。
光面爆破施工,可以减少对围岩的扰动,增强围岩的自承能力,特别是在不良地质条件下效果更为显著,不仅可以减少危石和支护的工程量,而且保证了施工的安全。
由于光面爆破使开挖面平整,岩石无破碎,减少了裂隙,这样可以大大减少超欠挖量。
据有关资料统计,光面爆破与普通爆破相比,超挖量由原来的15%~20%降低到4%~7%,不但减少出碴量,而且还很大程度的减少了支护的工作量,从而降低的成本,加快了施工进度。
4施工方案
以“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”作为开挖施工的指导方针。
Ⅳ、Ⅴ级围岩开挖支护均采用台阶法施工,开挖支护分上、下台阶作业面,按平行工序施工,钻爆法开挖,挖机扒碴,装载机装碴、自卸汽车运碴至洞外。
上台阶长度控制在4~6米,Ⅳ级围岩开挖循环进尺控制在1.5米以内,Ⅴ级围岩开挖循环进尺控制在1.0米以内。
5爆破方案设计
鹿扎斜井施工段内主要为Ⅳ、Ⅴ级围岩,开挖爆破设计的原则是:
采用光面爆破,以尽可能减少对围岩的扰动,维护围岩自身的稳定性,达到良好的轮廓成型。
Ⅳ级围岩上、下台阶开挖断面面积为49.68㎡,Ⅴ级围岩上、下台阶开挖断面面积为50.46㎡。
5.1掏槽方式和装药结构
采用楔形掏槽方式,周边眼采用小药量间隔不耦合装药结构,其他眼采用连续不耦合装药结构。
装药结构如图1、图2所示:
图1连续不耦合装药结构示意图
图2周边眼间隔不耦合装药结构示意图
5.2起爆方式
采用电力起爆方式起爆。
5.3炸药选用
爆破所用炸药采用2号岩石铵梯炸药,炸药规格为Φ32—200g。
5.4导爆管雷管的段别
导爆管雷管所选用段数有1段、3段、5段、7段、9段。
5.5Ⅳ级围岩爆破设计图
Ⅳ级围岩开挖爆破设计图如图3所示
图3Ⅳ级围岩开挖爆破设计图
附注:
图中1、3、5、7、9为毫秒雷管段号,其余数字单位均为cm。
5.6Ⅳ级围岩掏槽眼布置
Ⅳ级围岩掏槽眼示意图如图4所示:
图4Ⅳ级围岩掏槽眼示意图(本图单位均为㎝)
5.7Ⅳ级围岩开挖爆破设计参数
Ⅳ级围岩开挖爆破设计参数如表1。
表1Ⅳ级围岩开挖爆破参数表
5.8Ⅴ级围岩开挖爆破设计图
如图5所示:
图5Ⅴ级围岩爆破设计图
5.9Ⅴ级围岩掏槽眼布置
示意图如图6所示:
图6Ⅴ级围岩掏槽眼示意图
本图单位均为㎝。
5.10Ⅴ级围岩开挖爆破设计参数
爆破设计参数如表2:
表2Ⅴ级围岩开挖爆破参数表
6施工方法及工艺
6.1钻爆机具材料
钻孔采用13台YT—28型凿岩机和3台20m³
空压机,人工钻孔,钻孔直径为42mm,一字形合金钢钻头。
采用Φ35mm×
200mm、2号岩石铵梯炸药。
引爆雷管普通电雷管,炮眼内的起爆传爆,四通管连接,双雷管引爆,掏槽眼采用跳段雷管以利用扩大掏槽效果。
6.2光面爆破施工工艺
6.2.1放样布眼
钻眼前,测量人员用经纬仪和水准仪,准确定出隧道中心线和拱顶面高程;
用红油漆画出开挖轮廓线,并标出炮眼位置,其误差不得超过5cm;
每次测量放线的同时,要对上次爆破断面进行检查,及时调整爆破参数,以达到最佳爆破效果。
6.2.2钻眼要求
(1)掏槽眼:
深度、角度按设计施工,眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm。
(2)辅助眼:
深度、角度按设计施工,眼口排距、行距误差均不大于10cm。
(3)周边眼:
开眼位置在设计断面轮廓线上允许沿轮廓线调整其误差不得大于5cm;
炮眼方向可以3%~5%的斜率外插,眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm,最大不得超过15cm。
内圈眼至周边眼的排距,误差不得大于5cm;
内圈眼与周边眼应采用相同的斜率。
钻眼装药率调整,当开挖面凹凸较大时,应按实际情况调整炮眼深度(相应调整装药量),力求所有炮眼(除掏槽眼外)眼底在同一平面上。
钻眼完毕,按炮眼布置图进行检查并做好记录,有不符合要求的炮眼重钻,经检查合格后,方可装药爆破
6.2.3炮眼布置要求
(1)先布置掏槽眼,其方向在岩层层理明显时应尽量垂直于层理,掏槽眼应比其他眼加深20cm。
(2)周边眼严格按设计开挖轮廓线布置,在硬岩层中,周边眼的眼口在断面设计轮廓线上,眼底超出轮廓线小于10cm;
在软岩中,周边眼的眼口在断面设计轮廓线内小于8cm,眼底落在轮廓线上。
(3)辅助眼根据上稀下密,中部均匀分布的原则布置。
6.2.4孔口堵塞长度L0
L0=(0.2~0.5)W
一般堵塞长度浅眼不超过20cm,深眼不超过30cm。
6.2.5清孔装药
装药前用小直径高压风管将炮眼内石屑吹净,装药需分片,分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行,雷管要“对号入座”不得混装。
所有炮孔均用炮泥堵塞,堵塞长度周边眼不小于20cm,其他眼不小于30cm。
周边眼采用小药卷配导爆索,以增加不耦合系数和爆破时的缓冲作用,炮孔装药均采用反向装药结构。
6.2.6连接起爆网络
起爆网络采用复式网络,以保证起爆的可靠性和准确性。
导爆管采用四通管连接,不能打结和拉伸,各类炮眼雷管连接段数相同。
引爆雷管应用绝缘胶布包扎在离一根导爆管自由端15cm处,聚能穴背向传爆方向,网络连好后要有专人负责检查后再起爆。
6.2.7光面爆破施工技术措施
(1)对所有爆破作业人员进行岗前培训,使他们充分了解光面爆破的重要性及一些有效可行的施工方法,以提高操作熟悉程度。
(2)选用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的2号岩石铵梯炸药。
(3)用不耦合装药结构,光面爆破不耦合系数为1.5~2.0,但药卷直径不应小于该炸药的临界直径,以保证稳定传爆。
(4)严格掌握与周边眼相邻的内圈眼的爆破效果,为周边眼爆破创造临空面。
炮眼深度大于2.5m时,内圈眼应与周边眼有相同的外插角,周边眼应尽量同时起爆。
(5)控制装药集中度,必要时采取间隔装药结构,为克服眼底岩石的夹制作用,可在眼底加强装药。
(6)当岩石层理明显时,炮眼方向应尽量垂直于层理面,如节理发育,炮眼应尽量避开节理,以防卡钻和影响爆破效果。
7光面爆破实施效果与经济效益
7.1光爆效果
木寨岭隧道马家沟斜井正洞开挖掘进工作已完成,隧道开挖全部实行光面爆破,已开挖地段光爆效果良好。
(1)破后炮眼痕迹率达80%~90%,两茬炮衔接台阶最大尺寸为11cm,超欠挖量仅为5%左右,比非光面爆破的超欠挖量(达20%)要低得多。
(2)岩碴块度较小亦均匀,利于装碴,节省装运时间。
(3)减少支护投入,降低工程造价。
(4)岩面平整,应力集中小,减少安全隐患。
7.2经济效益
(1)节省时间:
光面爆破施工钻眼及装药延长20min,清理危石或补炮缩短20min,初期支护缩短20min,装碴及出碴缩短20min,并方便了后续的挂土工布、防水板施工。
(2)节省材料:
光面爆破比非光面爆破减少超挖量15%,按现行规范标准平均超挖值为15cm,即每延米少开挖约2.0m3。
减少同标号喷射混凝土超挖回填量约2m3,同时也节省了火工品和因非光面爆破所造成的围岩破碎所需钢支撑、锚杆、钢筋网等初期支护的工程量。
参考文献:
[1]兰渝铁路LYS-3标木寨岭隧道施工设计图
[2]铁路隧道工程施工技术指南TZ204-2008铁道部经济规划研究院
[3]隧道工中国中铁高技能人才示范评价标准系列教材
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