高铁隧道钻爆快速开挖方法

罗 勇

(中铁隧道集团三处有限公司)

高铁隧道钻爆快速开挖方法

罗 勇

(中铁隧道集团三处有限公司)

随着我国高速铁路的迅速发展，以及高铁对线型的特殊要求，隧道工程数量也大大增多，且隧道断面形式多采用单洞双线大断面隧道，如何加快隧道开挖进度，缩短工期，降低隧道投资，对高速铁路建设有着重要影响。因此，如何提高作为隧道最常用钻爆开挖方式的开挖效率，对于高速铁路隧道工程建设将具有重要的理论意义和实用价值。

高铁隧道;钻爆开挖;围岩;掏槽

1 工程概况

梨子坪隧道为上海至昆明铁路客运专线湖南段重要工程之一，单洞双线，全长6 315 m。Ⅲ级围岩4 305 m，占全隧道68.2%。全隧道以砂岩为主，岩体较完整，弱风化，稳定性较强。全隧除两条断层带以外，地下水不发育。隧道纵坡设计为人字坡，坡度分别为19‰和4‰。隧道设计开挖断面为 139.9 ～166.3 m2。

2 开挖方式

2.1 炮眼布置

根据施工要求、围岩性质以及地下水等，隧道采用全断面钻爆法施工，风钻成孔。炮眼布置根据开挖断面以及对初期支护的震动影响反复调整，既要减轻对围岩的扰动以及初期支护的破坏，又要增大装药量，加快开挖进度，使每次爆破具有最佳爆破效果。隧道主体段Ⅲ级围岩爆眼设计见图1。

图1 Ⅲ级围岩爆破设计图

表1 Ⅲ级围岩爆破设计装药系数表

爆破进尺按3.5 m设计，全断面需钻孔219个。掏槽眼采用楔形掏槽。周边眼间距40 cm，周边眼抵抗线50 cm。

掏槽眼采用5 m钻杆施钻，周边眼采用4 m钻杆施钻。

掏槽眼连续装药。周边眼不耦合装药，采用导爆索。

雷管采用非电毫秒管，常备1段、3段、5段、7段、9段、11段、13段、15段。起爆采用导爆管。

2.2 装药量确定

单孔装药量根据萨道夫斯基经验公式与现场实际测量相结合的原则确定。道夫斯基经验公式(1)表明，测点振速与测点距爆破区域距离和单段最大炸药使用量有关，同时与爆破区域地质、爆破方法等因素亦有明显关系。

式中:K为场地系数;α为衰减系数;Q为-单段最大装药量，kg;R为测点与爆破位置距离，m。

在现场检测中，采用成都中科测控有限公司生产的TC-4850爆破测振仪进行了前期爆破试验，以取得公式中K、α值。通过多次爆破试验，从振动实测波形图中共获得三相波的峰值。根据测点距离、单段炸药用量和实际振速，采取最小二乘原理进行回归分析，得出K、α值。

上述萨道夫斯基经验公式得出的装药量为理论值。在爆破设计中，以理论值为依据，同时观测爆破后围岩的整体稳定性、节理裂隙发育情况等，反复调整各眼的装药量，以达到最佳段爆破效果。

2.3 经验总结

统计分析显示，开挖每循环平均进尺3.5 m。用徕卡全站仪测超欠挖，超挖面积在0.5 m2左右。炮孔测量超欠挖多在8 cm以内。炸药单耗为0.6～0.63 kg/m3，最低时达到0.58。

钻爆开挖时间4.5 h左右，出碴时间5 h左右，测量30～40 min。每循环时间11 h左右。每天正常实现2个循环，单工作面日进度保持在7 m左右，月进度达200 m。

3 施工管理

在隧道施工中，加强施工组织对加快施工速度同样具有重要的作用。

3.1 “五定”原则

“五定”即定人、定位、定机、定质、定量。

按照爆破设计及开挖台架，进行开挖工的定人定位。台架共分5层。从下到上每层分别布置6人、6人、6人、4人、6人，共28人。人员、机械配置合理。开挖工按3人+28人+4人配置。3名现场值班管理人员，28名正常施工作业工人，4名工人用于预备，包括欠挖处理、病假顶岗、正常轮休、处理紧急事件等。

定人、定位是指把每个开挖工安排在台架的固定位置，让他们长时间适应这个位置的炮眼方向、炮眼深度等参数。让每个人长时间的研究各自位置的打法，达到熟能生巧。这样有利于提高开挖工的施钻精度和炮孔成型。定机就是每个开挖工固定使用一台风钻，同时负责对自己使用的风钻的保养、维修。定质、定量是质量和数量。是指每个开挖工按爆破设计，在设计的布眼位置按设计的炮孔数量，打出符合质量要求的炮孔。

3.2 奖惩考核

为提高作业人员的工作积极性，对开挖工有必要进行一定的考核。考核主要针对光爆成型。落实到每个开挖工，就是炮眼超欠挖的考核。考核具体由测量组负责。考核的标准不是一成不变的。要根据开挖工的整体水平，当时的用工情况等通盘考虑。考核本身不是目的，提高开挖工的工作积极性，提高开挖成型质量才是最终的目的。

3.3 机械配套

根据人员配置，打钻时采用28把天水牌YT28风钻。采用5台27 m3的寿力牌螺杆式空压机供风。出碴采用两台柳工ZL50C侧翻装载机和一台小松220挖掘机，六辆自卸汽车。

4 结论

通过统计分析，我们认为以下因素对隧道快速开挖有重要影响:施工爆破设计理论与实际相结合，以理论为指导，采用与现场监控相结合，及时反馈爆破效果信息，不断调整优化爆破参数，最大限度发挥每次爆破的成洞效果与开挖进尺，提高施工爆破速度;同时，施工组织有序得当，人员配置合理，机械设备配置合理，机械状态良好，对施工爆破速度更能起到促进作用。

［1］杨军 现代爆破技术［M］.北京:北京理工大学出版社，2004.

［2］汪纲领 新大瑶山隧道［M］.江苏:中国矿业大学出版社，2008.

［3］高速铁路隧道工程施工质量验收标准(TB 10753—2010)［S］.北京:中国铁道出版社，2010.

［4］董道海.客运专线大瑶山隧道全断面快速施工技术［J］.隧道建设，2007，(6).

［5］关宝树.隧道及地下工程［M］.成都:西南交通大学出版社，2002.

U442

C

1008-3383(2012)02-0076-01

2011-09-29

罗勇(1985-)，男，重庆涪陵人，助理工程师，从事隧道施工管理工作。