大断面岩溶隧道爆破设计与施工技术

龚　辉

(贵州省公路工程集团有限公司，贵州 贵阳　550008)



大断面岩溶隧道爆破设计与施工技术

龚辉

(贵州省公路工程集团有限公司，贵州 贵阳550008)

摘要：在我国的西南、中南地区，岩溶地质分布较为广泛。对此类地区，必须结合岩溶对隧道的影响开展隧道施工。就大断面岩溶隧道的爆破设计与施工，提出了在岩溶地区进行隧道施工的关键技术。

关键词：岩溶；隧道爆破；技术

1岩溶隧道爆破设计

1.1岩溶地质条件对隧道施工的影响

由于溶洞位于底部时，充填物松软，不利于隧道基底的施工；位于上部时，施工时容易出现充填物坍塌，不宜开挖；有些地区的溶洞岩质不坚固，破碎物较多，施工时稍有不慎，容易发生坍塌情况；的遇到填满饱含水分的充填物溶囊，当隧道掘进至其边缘时，含水充填物不断涌入隧道，难以遏止，甚至地表开裂下沉，山体压力剧增；在施工时，也有可能遇上较大的水囊，导致岩石、泥土随水大量冲向隧道；还有的溶洞，错综复杂、迂回交错，其中的分支分布较广，处理起来具有一定的难度。

1.2爆破设计

在爆破方案设计中，隧道的围岩地质条件、断面大小、爆破器材的质量、钻孔爆破水平等因素是选用爆破方法、确定合理的爆破参数的主要依据。在隧道爆破施工过程中，一般的爆破方法会在一定程度上破坏围岩，使围岩稳定性受到影响，并极易造成超欠挖。

因此，当受到特殊岩溶地质条件的约束，左、右线隧道相距较近，为减少对结构物的扰动，对隧道的开挖工作可采用钻爆法施工，爆破方案选择光面爆破法，施工方法采用上下台阶开挖法。光面爆破中开挖面较平整，岩石基本无破碎，不但减少了裂隙且能有效的控制超欠挖。在实际施工中，相关人员必须及时根据现场实际情况，适时修正爆破进尺以及相关爆破参数。

2爆破施工技术要点

2.1严格测量定位

隧道准确的开挖轮廓线是后续工作顺利进行的基础，而保证开挖轮廓精度的关键是勤测量。掌子面清理完成后，由测量专业人员应用全站仪进行测量，严格测量定位以保证爆破施工精度，有效的控制断面开挖。每个循环都必须由测量专业技术人员在掌子面准确标记隧道开挖轮廓线和炮孔位置。

2.2钻孔

根据现场施工方法以及围岩级别，采用钻孔台架气腿式风动凿岩机钻孔。钻孔时要严格按炮孔平面和剖面布置图正确对孔。周边空爆孔要外插10°～20°，炮孔间保证相互平行，在断面轮廓线上钻周边光爆孔，周边光爆孔环向对孔误差应该在5 cm以内，同时为了保证光爆面与隧道设计轮廓面相重合，必须做到“准、直、平、齐”。内、外掏槽孔最大对孔误差不得大于3 cm，底板孔和掘进空的开眼误差应该控制在10 cm以内。

2.3清孔

钻孔完成后必须进行清孔方可进行下一步装药，清孔时可用直径较小的高压风管提供高压风，将钻孔时遗留在炮眼里的石屑、泥浆和积水等杂质吹干净。

2.4装药

在进行装药前首先必须设置警戒，然后严格按爆破设计装药量对炮眼自上而下地进行装药，并确保所有雷管段号" 对号入座"。周边光爆孔装药时，用导爆索将小直径药卷串联，间隔装药，并用竹片固定; 连续装药结构在辅助眼及内、外掏槽孔装药时采用。

2.5堵塞

装药完成的炮眼必须用长度不小于25 cm 炮泥堵塞。用直顺的木、竹炮杆进行堵塞，不可对炸药过分挤压，或反复捣弄。

2.6起爆网路铺设

起爆网路对雷管有严格的要求，同一起爆网路中不得出现厂家、批次、型号不同的雷管。非电导爆管可使用普通毫秒延期电雷管，在铺设爆破网路过程中时，要严格禁止拉紧、对折、破损非电导爆管脚线的行为，且禁止硬拉起爆药包。切割导爆索时须在其下垫较柔软的软材，并且严禁剪和用利刀切割的行为。导爆索网络：搭接长在15 cm以上，拐角角度大于90°，不可架十字，若交叉之间垫10 cm 以上软材(木质)。起爆网路的连接，应在工作面的全部炮孔装填完毕，无关人员全部撤至安全地点之后，由工作面向起爆站依次进行。安全距离内: 杂散电流在30 mA以上，不应使用普通电雷管，可用抗杂电雷管。

起爆完成，由爆破工检查爆破效果，达到施工要求后解除警戒，进入下一循环的通风、排烟和出渣作业。

3工程实例

3.1工程概况

小七孔隧道工程全长1 780 m，隧道路线中线间距为15 m，双向4车道，停车带开挖宽度16 m。隧道平面线性为直线，隧道纵断面采用0.3%/1 630 m及-2.794%/3 500 m的人字坡。

3.2地质情况

小七孔隧道穿越段落属典型的卡斯特地形，地下水资源较丰富，施工过程中出现涌水、涌泥的可能性较大；岩溶形态有溶洞、溶孔、溶蚀裂痕等。

3.3爆破流程

(1)炮孔布置

隧道上台阶爆破施工中内、外掏槽孔和辅助掏槽孔均设计为矩形布置，深度为2.9 m。内层掏槽孔上下排距0.5 m，孔口距5.0 m，与掌子面夹角为37°。外层掏槽孔排距0.5 m，孔口距为6.0 m，与掌子面夹角为45°。掘进孔大致成半圆弧形设置，孔深为2.7 m，排距为0.9 m左右，孔距约1.0～1.2 m。周边光面爆破孔沿开挖边界布置，其钻孔角度与掌子面夹角约为2°，即向外侧倾斜，孔底位置落于开挖边界外0.05 m。

(2)装药结构

装药时，各炮孔均采用不耦合装药，以便降低爆破施工中产生的震动效应，以及尽可能削弱爆破对隧道围岩的损害。装药时各孔设计的装药量分别为内掏槽孔8卷、外掏槽孔9卷、辅助掏槽孔为10.5卷和9.5卷、掘进孔为8卷、周边光爆孔为2.5卷、底板孔为8卷，药卷规格统一为32 mm、长度为200 mm，200 g/卷。所有炮孔均采用反向起爆方法引爆孔内炸药，即起爆药卷置于炮孔底部，以有效地改善爆破效果。为了保证所有周边孔同时起爆，获得更好的爆破效果，在有使用导爆索的条件下，周边孔以采用导爆索起爆为宜。

如果不能采用导爆索起爆光爆孔药卷，则自孔底起采用连续装药结构，为了形成轴向不耦合，每发非电导爆管雷管起爆，孔口段留0.4 m的空隙不装药。

(3)炮孔堵塞

炮孔堵塞可直接采用黏性较好的黏土，在黏土黏性不达标时，可采用细砂与黏土的混合物，其配合比为1∶3。炮孔堵塞时必须采用由木质或竹质材料制作炮棍。

(4)起爆网路设计

上台阶掘进爆破的起爆顺序为: 由中间内掏槽孔至外围掘进孔逐排微差起爆，最后起爆光爆孔，同排炮孔同时起爆。相邻排的微差时间间隔为25～50 μs，最后一排炮孔与光面爆破孔的微差时间大于等于100 μs。隧道掘进爆破施工时采用非电导爆管起爆网路，其中所有炮孔同次起爆、孔内分段延迟。同排炮孔用同段雷管起爆，每孔内装1 发毫秒雷管。爆破施工时，应采用簇并联方式连接导爆管起爆雷管，并应用电雷管或导爆管雷管爆炸激发网路的传爆雷管。爆破时，为严格满足各炮孔的排间微差时间要求，上台阶掘进爆破施工中所用的雷管段别分别为1，3，5，7，9，11，13和15。

结合双碑隧道掌子面的实际情况，在初步确定爆破进尺为2.5 m的基础上，上台阶掘进爆破装药规格均采用32 mm，200 g/卷、长20 cm。

4结语

岩溶山区隧道施工地质条件、岩溶发育是复杂多样的，应根据实际岩溶情况选择隧道爆破技术。对于爆破方案的设计要坚持综合超前地质预报，超前应对、优化方案。施工人员更应该提高对各种岩洞情况的认识，不断提升自身能力，为今后遇到岩洞地区隧道施工贡献一份力量，保证隧道整体施工质量。

参考文献：

[1]周守银.油竹山隧道大断面岩溶腔体整治施工技术[J].建设科技,2014,(21):77-78.

[2]张会远.穆静静.岩溶区大断面隧道突泥突水的防治[J].铁道建筑,2009,(6):49-51.

[3]杨宪亮.大断面隧道岩溶突泥治理技术[J].建筑知识：学术刊,2013:415-416.交通工程

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The blasting design and construction technology of the large cross section karst tunnel

GONG Hui

(Guizhou Highway Engineering Group Co., Ltd., Guiyang,Guizhou 550008，China)

Abstract:The karst geological distribution is more extensive in China's southwest and central south area. For such areas, it must be combined with the influence of karst in the tunnel construction. This paper put forward the key technology of blasting design and construction in the large cross section karst tunnel.

Keywords:karst; tunnel blasting; technology

中图分类号：U455.7

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2016)01-0122-02

作者简介：龚辉，男，江苏江都人，工程师，研究方向：工程爆破管理及工程安全管理。

收稿日期：2015-08-21