大直径直眼掏槽钻爆施工技术的应用

刘 超

（安徽省路桥工程集团有限责任公司，安徽 合肥230000）

0 前言

隧道钻爆效果决定了隧道施工进度，怎样对钻爆进行设计及合理的布置炮眼以达到预定的爆破效果将是隧道钻爆开挖的关键。

1 钻爆设计

1.1 掏槽眼的施工布置

以安徽黄山S322 省道河西隧道为实例，全长874 米，期中IV 级围岩731 米，V 级围岩143 米，岩石属中硬岩，经对比和分析后，选择掏槽布置以直眼掏槽为主。 直眼掏槽由若干个彼此距离很近、垂直于开挖面的、互相平行的炮眼组成。 它是利用炮眼内药包所产生的巨大爆炸力，爆破处于掏槽内部的岩石，并使之抛出槽外，从而形成一个设定的槽腔。 其中在钻眼时注意留有一个或几个不装药的空眼（或少装药，根据现场爆破效果选定），以保证给装药炮眼创造临空面，使之掏槽眼范围内的岩石被破碎。

1.2 大直径中空直眼掏槽施工

施工中，采用大直径中空直眼对称掏槽时，便于多台钻机同时钻眼，同时不受断面尺寸对爆破进尺的限制，另外深孔爆破后掏槽的石渣抛掷较短，从而为加快隧道的掘进速度提供了有利条件。 对称掏槽如图1。

图1

实践证明，直眼对称掏槽的效果与空眼数目、空眼直径及其与装药眼之间距等因素密切相关，在硬岩石爆破中，如空眼与装药间距W大于空眼直径的2 倍时，爆破后岩石仅产生塑性变形，而不能产生真正的破碎：

W=(1.0-1.5)D（ D 为大直径空眼的直径）时效果最好，为破碎抛掷掏槽。其次，装药眼之间距太小时，爆炸作用有时会将相邻炮眼中的炸药挤实，使之因密实度过高而发生拒爆。 为保证掏槽后岩体碎渣有足够的膨胀空间，空眼体积为掏槽口体积的10%-20%最佳。

2 辅助眼的施工布置

辅助眼的作用是进一步扩大槽口体积和爆破量，并逐步接近开挖断面形状，为周边眼创造有力的爆破条件。 施工中炮眼布置主要是根据炮眼间距和最小抵抗线确定，由内向外，逐层布置，逐层起爆，逐步接近开挖断面。 其中，根据经验所得，软石和中、硬岩炮眼间距E 约为：80-120cm 和40-80cm, 最小抵抗线约为上述间距值的65%-75%,具体如图2。

在布置好掏槽和周边眼后，在靠近掏槽区的范围按W′≤1/2 掏槽宽度布置辅助眼，类似扩大，其他部分的间距等于最小抵抗线W,间距a=（1.0-1.25）W,并在整个断面上均匀布置排列。

图2

3 周边眼的施工布置

周边眼的作用是爆破后使开挖断面达到设计的形状和尺寸。施工中周边眼的开眼位置沿设计轮廓线均匀布置， 但当岩石松软破碎时，眼口设在开挖线10-15 公分内，严格控制外插角。 同时周边眼的爆破很大程度上影响到开挖面的质量和对围岩的扰动破坏程度，为保证开挖面的平整及控制超欠挖，辅助眼和周边眼的深度应使其眼底落在同一垂直面上，现场根据实际情况调整炮眼深度。

3.1 炮眼数目的计算

炮眼数目计算：N=(qs)/(ar)

N:导坑炮眼数量

a:炮眼装填系数

r：炮眼每一米长度的质量kg/m

q:单位炸药消耗量kg/m3

s:导坑开挖面积

注：a，r，q 查《隧道施工技术规范》。

3.2 炮眼的深度

每一循环的炮眼深度：l=月掘进计划数/（月施工天数* 每日循环数* 炮眼利用率）m

炮眼利用率是：g=(L-lo)/L×100%

L:炮眼长度，lo：炮眼未爆炸的长度，单位m.

3.3 炮眼的装药量

每循环爆破的总装药量：Q=KLS

K:爆破单位体积岩石的炸药平均消耗量，kg/m3,（查表得）

L:爆破掘进进尺，m

S:开挖断面面积，m2

备注：K 值的确定根据断面进尺， 炮眼布置和掏槽效果及临空面的数目测定。

E:孔间距

W:抵抗线

RB:岩石抗压强度MPa。

4 钻孔施工

4.1 钻孔作业

定位：采用多功能台架钻孔，钻孔作业前，划定一台风枪作业区域，规定作业时间，规定周边眼、底眼、掏槽眼开孔偏角及插入角，钻孔时严格按规定作业，力求钻孔方向、位置满足设计要求，准确控制周边眼外插角。

必要时采用激光定向，用极坐标APS 断面检测及炮眼定位，先按不同的围岩断面尺寸，炮眼布置图输入仪器，爆破后输入相应的里程、断面，仪器通过光束自动检测断面超欠挖，施工人员可用油漆按投影布点。

4.2 钻孔标准：要达到准、平、直、齐

准：钻孔按设计布眼钻孔，当受节理、裂隙影响时可稍稍移动孔位，但顶眼只能左右移动，帮眼只能上下移动，周边眼轮廓的放线误差控制在±1cm，眼口开眼误差：Ⅴ级围岩深眼可从轮廓线偏移5cm，Ⅳ级围岩可从轮廓线偏内3cm， 周边眼外插角的角度误差浅眼以0.03 的斜度外插方向度与轮廓线法线方向一致。

直：边墙直线段炮眼先钻上方标准孔，插上炮杆，使边墙孔在同一条垂线上。

平：周边炮眼要相互平行。

齐： 各炮眼底落在垂直隧洞轴线的同一平面上， 掏槽眼应加深10～20cm，钻孔深度要根据掌子面的起伏“凸”加，“凹”减。

5 装药爆破作业

清孔，装药前要用高压风清孔，吹干净孔内积水及碴粒。

装药，装药要核对雷管段数，使与设计相符，同时按钻爆设计的装药结构及药卷规格药量装药，不许随意面编，装药时，药要装到孔底，起爆药包用炮棍缓慢送入，防止拉雷管或雷管线。装药时，应将雷管段数标于孔外雷管线上，专人对雷管段数进行复核，确保绝对无误，同时核对药卷规格及装药长度，使每孔装药符合设计要求，检查后做好记录。

在所有非必须的机具、设备撤离爆破面之后，才开始连结网路。连结时应尽可能靠近眼孔，孔外网路也要尽量短，要求连结整齐，便于直观检查网路。连结系统应尽量短，但不要拉细、打结，避免雷管线、连结块受损坏等。 整个网路的起爆，用起爆器引爆串联的火雷管实现。

网路连结好后，要认真检查连结是否正确，是否每个眼孔的起爆药卷都包括进去了，是否每个簇联或连结块内都有引爆雷管。 当使用孔外延期控制时，还应检查各连结点雷管的段数是否符合设计。 每次掘进爆破通风排烟后，值班技术和质检员即进入对钻爆效果进行检查记录，拒以作为不断优化钻爆设计的依据。

6 结束语

隧道开挖爆破根据岩石的抗爆破等级合理的选用炸药品种及用量、炮眼的布置形式和炮眼数量等,利用监控量测指导施工，动态修正施工方法和爆破参数，确保施工安全、快速。

［1］JTGF60-2009 公路隧道施工技术规范[S].