光面爆破在片岩隧道开挖中的应用研究

2014-07-03邓鹏宇

企业导报 2014年6期

邓鹏宇

摘要：在隧道施工中，片岩节理、片理较发育的地质容易发生坍塌事故、并且超欠挖控制难度大，往往是成为制约施工生产的难题。以湖北省郧十高速公路平地院隧道工程为例，本文探讨了在片岩地质条件下的隧道工程施工中，通过采用光面爆破技术，取得了隧道工程开挖施工安全，并有效控制隧道塌方、改善开挖轮廓面、加快施工进度、降低生产成本等方面起到了积极而关键的作用。

关键词：隧道工程；光面爆破；开挖施工；片岩地质；应用研究

一、工程概况

（一）工程简介。新建平地院隧道为分离式特长隧道，是本标段重点控制工程，也是郧十高速公路的控制工程。隧道右线全长3311m，Ⅲ级围岩2100m，占63.5%，Ⅳ级围岩690m，占20.8%，Ⅴ级围岩521m，占15.7%；左线全长3295m，Ⅲ级围岩2278m，占69.1%，Ⅳ级围岩579m，占17.6%，Ⅴ级围岩438m，占13.3%。我标段负责隧道进口端约1700m段落的施工。

（二）工程地质。隧道区属构造—剥蚀低山地貌区，穿越区微地貌地形有山峰、山脊、分水岭、冲沟。隧道区主要地层为元古代武当群片岩，鳞片变晶结构，片状结构；斜坡坡面零星覆盖第四系残坡积含砾粉质粘土层。主要工程地质问题则是溪流—魏家凹韧—脆性剪切带和青山—黑山岭扭性断裂2条区域断裂引发的4条破碎带。

隧道穿越地段按围岩分级划分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩。Ⅲ级围岩武当群中风华片岩，鳞片变晶结构，片状构造，节理裂隙不发育，岩体较完整，稳定性较好。Ⅳ级围岩武当群中风华片岩，鳞片变晶结构，片状构造，节理裂隙较发育，岩体较破碎，稳定性较差。

武当群片岩，在已完成的施工段落中爆破效果不理想，需要调整爆破参数，找出适合的爆破开挖方法。该隧道武当群片岩片理面较发育，岩体常常在受到冲击力后，从片理面分离，形成很光滑的，有规则的超挖面。这是该类围岩的特性。本次主要以光面爆破在Ⅲ级、Ⅳ级围岩中的试验为主。

武当群片岩中片理面照片

二、隧道光面爆破施工的重要性

（1）减少围岩的超欠挖，减少喷射混凝土工作量，减少支护投入，节约施工成本，增加效益。（2）减少爆破掘进对围岩的扰动，有利于隧道整体稳定性，确保施工安全。（3）爆破后，岩渣块度均匀、块径较小，减少或避免二次解小工作量，利于出渣。

三、光面爆破设计方案

平地院隧道开挖采用人工钻爆施工方法， Ⅲ、Ⅳ级围岩段主要为台阶法进行开挖，光面爆破技术，钻孔设备为YT-28式气腿式凿岩机，钻眼孔径为40mm。上台阶每循环开挖进尺：Ⅲ级围岩3.0m；Ⅳ级围岩2.0m，采用装载机配合载重自卸车运输至弃渣场。

（一）光面爆破设计。根据本合同段工程地质状况和武当群片岩特性，爆破设计由围岩的岩性和断面外轮廓线作适当调整。Ⅲ级围岩上台阶每循环开挖进尺为3.0m，净高6.35m，净宽12.7m，开挖土方量为178.23m3。

（1）根据施工中常用爆破器材，选用以下火工品作为隧道施工的爆破器材。

（三）装药、填塞和起爆网路设计。周边眼装药结构采用间隔装药；掏槽孔、扩槽孔、辅助孔和底板孔采用连续装药结构。

装药作业应由爆破员进行。安装、联接起爆体的作业，应由爆破员进行，安装前应再次确认起爆体的雷管段别是否正确。