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××隧道钻孔爆破施工技术

[摘要]本文就××隧道坚硬围岩实施光面爆破进行了一系列的实践与探索，总结了斜眼掏槽技术、中深度进尺在双跨大断面中的应用，以供今后类似工程有一定的借鉴作用，值得推广。
[关键词]隧道坚硬围岩光面爆破施工技术
前言
80年代开始，在总结经验的基础上，我国隧道工程技术人员借鉴国外经验，在隧道施工方面采用新奥法，并进行了更深入的研究与探讨，在开挖方面，实施了光面爆破。它是通过科学的布孔和装药量设计，对开挖坑道周边部位实行准确凿岩，而控制开挖轮廓的一种新型爆破技术。它最大限度地保持了围岩的完整性，增强围岩自身承载力；坑道成型规整，极大地控制超欠挖，节约成本；周边圆顺，减少通风阻力，职工的劳动保护也得以提高。所以光面爆破在隧道施工中一直是一个常抓不懈，而又不易较好控制的重要课题。
工程简况
××隧道位于陕西省蓝田县境内，是西安南京铁路全长在3000m以上的长大隧道之一。该隧全长3914m，双线直线隧道，隧道穿越秦岭山脉刘家山，进口里程DK79+622，出口里程DK83+536。进口段除洞口38m为Ⅲ类，其余2414m分属Ⅳ、Ⅴ围岩，极限强度б0=1500kpa。岩层主要为太古界太华群片麻岩夹片岩，燕山期花岗岩，石质坚硬，给钻眼带来了一定的困难。节理裂隙较发育，岩体切割呈大块状，对周边眼裂缝的贯穿形成有一定的影响。永久性衬砌除洞口38m为模筑衬砌外，其余均采用复合式衬砌，衬砌厚度为30～35cm，这样对开挖的精度要求十分高，否则就会导致超欠挖现象的发生。超挖势必增大回填混凝土成本，欠挖补炮，不仅可能导致超挖，而且对围岩进行二次扰动，又不利于安全施工。对此，形成规整圆顺的内轮廓，保证良好的光面爆破效果十分重要，在本隧施工全过程中引起了高度重视。
钻爆设计
掏槽形式方案比选
2000年7月，隧道施工进入Ⅳ类坚硬围岩地段，地质条件相对较好，对此实行全断面一次成型开挖，结合西康线等以往隧道施工经验，并参照相关资料，采取了常规五眼中空直眼掏槽技术。由于受凿岩机限制，中间仅能设置φ50直径空眼。掏槽形式及全断面钻爆设计如下图(图一)所示。
图一全断面钻爆设计图

经过两个星期的施工，并收集相关资料进行分析：全断面钻眼数量达175个，炸药及雷管单耗过大，炮眼利用率为83%，进尺达不到设计值。收集的数据见(表一)所示。

(表一)（五眼中空直眼掏槽）
时间
(2000年)围岩类别每星期进尺
（m）耗用炸药
(kg)耗用雷管
(发)炸药
单耗
(kg/m3)雷管
单耗
(发/m3)每茬炮进尺
（m）全断面钻眼数设计钻眼深度掏槽区平均残眼深7月1日～7日Ⅳ24350422671.490.9642.401753m50cm7月8日～14日Ⅳ26386324211.520.9502.601753m35cm针对上表究其原因是由于掏槽区爆破不完全，也就是说爆破所需的临空面不够。掏槽区爆破不充分当时认为有两个方面的原因：其一、钻孔作业不精确，有相互穿孔的现象；其二、钻眼时设计的较大直径空眼由于受凿岩机性能影响施工较为困难，临空面过小。针对原因我们制定了相应对策，对操作者进行爆破原理及钻孔技术培训，同时把五眼中空改为七眼中空掏槽，主要思路就是往筒形掏槽方向发展，布置图如下图（图二）。
经过两个星期的运用，在进尺上基本达到设计值，分析数据如（表二）所示。

(表二)（七眼中空直眼掏槽）
时间
(2000年)围岩类别每星期进尺
（m）耗用炸药
(kg)耗用雷管
(发)炸药
单耗
(kg/m3)雷管
单耗
(发/m3)每茬炮进尺（m）全断面钻眼数设计钻眼深度掏槽区平均残眼深7月15日～21日Ⅳ27.5393525601.460.9502.851773m15cm7月22日～28日Ⅳ29403626431.420.9302.901773m10cm
由于采取以上方式取得了初步成功，炮眼利用率得到了较大幅度的提高，对此，为提高进度，我们在循环进尺上改为每茬炮设计3.5m。从2000年8月1日～7日，掏槽区出现残眼40～50cm，这时增加掏槽区炸药量，装药集中度改为0.90kg/m，从8月7日～15日，掏槽区出现残眼20～30cm。根据本月收集数据分析可知，爆破是否充分在某种程度上与炸药量的多少不一定成正比关系，其主要原因是临空面是否足够。从9月1日～9月30日，我们又改进了掏槽方式，设置为九眼中空直眼掏槽，掏槽思路仍为桶形掏槽，布置图如（图三）所示。
通过掏槽改进后爆破较为理想，钻眼深度3.5m，残眼基本控制在10～15cm之间，月进尺一举突破156m。具体数据如表（三）。

(表三)（九眼中空直眼掏槽）
时间
(2000年)围岩类别每2星期进尺
（m）耗用炸药
(kg)耗用雷管
(发)炸药
单耗
(kg/m3)