太洪长江大桥软岩区悬索桥隧道锚控制爆破施工研究

王 将，张乙彬，刘 豪

(贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵州 贵阳 550001)

1 前 言

隧道锚作为悬索桥主要的承力结构物，其与周边岩体承担主缆传递而来的桥梁缆索拉力，是一种对环境扰动小、性价比高的锚碇结构形式。在技术上，隧道锚较重力锚技术工艺复杂、施工难度更大。

砂泥岩是自然界中岩体结构分布最为广泛的一种形式，砂泥岩的风化程度直接导致了岩体在受力、变形等方面具有明显的各向异性，爆破后难以形成光滑的开挖轮廓线，且在爆破设计不当的情况会加剧周边围岩节理裂隙的发展。同时，砂泥岩在破坏过程中其破坏节理、破坏方式也明显不同于其他类型的岩体。因此，研究软岩区锚碇隧洞控制爆破技术，可有效降低锚碇硐室围岩损伤范围，达到控制围岩松动圈的目的。另一方面，隧道硐室爆破施工中，开挖爆破工程造价可达到整个隧道工程造价的30%以上，控制爆破对减少隧洞超欠挖，节约成本和加快施工进度具有重要的意义。

2 工程概况

软岩区悬索桥隧道锚控制爆破施工研究依托工程为太洪长江大桥南岸锚碇隧洞，锚碇隧洞锚塞体嵌入中风化围岩以内。隧洞纵向开挖掘进深度约96.8 m。其中，前锚室长度35 m，锚碇隧洞锚塞体长度58 m，候锚室长度3.8 m，倾角40°。洞底最大单洞截面尺寸为18 m×19 m，拱顶半径9 m，左右洞最小净距47.271 m。

南岸隧道锚碇位于中风化砂岩、泥岩地层，中厚层状构造，岩芯较完整，呈柱状，局部岩芯较破碎，呈碎块状，裂隙较发育。岩体完整程度为破碎～较破碎，围岩级别为Ⅴ类，土石等级为Ⅴ级，土石类别为次坚岩石。

3 钻爆优化设计

3.1 装药量参数设计

(1)掏槽孔参数

根据类似工程地质，楔形掏槽孔的相关参数如表1所示。

表1 楔形掏槽主要参数表

(2)辅助孔参数

辅助孔是起扩槽和崩落岩体作用，一般采用垂直于掘进面的钻孔，根据经验，一般间距和线装药量低于掏槽，本项目根据围岩情况，硬岩取大值，软岩取小值，如表2所示。

表2 辅助孔参数

(3)周边孔参数优化

周边孔主要是起光爆效果，周边孔线装药密度小，一般为不耦合、间隔装药，药卷间用导爆索连接传爆，根据经验，周边孔钻孔方向稍向岩壁外倾斜5～10°，周边孔对钻凿角度的要求较高，需要各个孔之间的钻孔角度保持在一个平面上才具有较好的较果，如表3所示。

表3 周边孔参数表

3.2 锚碇隧洞光面爆破(周边孔)技术参数优化

对锚碇隧洞周边眼形式、爆眼的大小与间距、药卷与雷管类型、半管装药耦合技术参数的优化设计，获得锚碇隧洞光面爆破技术参数。再通过试爆段对爆破技术参数进行对比、分析、修正，最后以达到减小隧道硐室围岩松动圈的目的。

(1)锚碇隧洞爆破周边眼形式，大小与间距

周边眼爆破控制是光面爆破的关键步骤，是决定隧道开挖围岩损伤范围、超欠挖等重要工序。本项目采用间隔装药形式对周边眼形式、大小与间距进行优化，利用空眼的导向作用达到控制光面效果。

(2)半管装药技术

通过选择适当的药卷，通过半管装药耦合技术对周边眼爆破进行优化设计，达到控制隧道开挖围岩损伤范围、控制锚碇隧洞围岩的松动圈。

(3)爆破器材优化

选择适当的爆破器材，可以改善爆破效果，本项目采用2号岩石及乳化炸药(直径32 mm的炸药长200 mm，重200 g)，电雷管，毫秒导爆管雷管、导爆索。钻孔设备选用风动凿岩机，钻孔直径42 mm。

4 施工控制要点

(1)爆破采用近距离低烈度措施来达到减震、光面效果，少对围岩的扰动。

(2)注意爆破施工时炮孔角度的控制，定向、定量进行爆破，保护隧道锚围岩的完整性。

(3)为减小地震波和冲击波，采用周边光面控制爆破，毫秒雷管，跳段使用。

(4)爆破振动在中部掏槽爆破时最大，对周边建筑物的影响也最大，必须对掏槽的爆破方案进行特殊设计。

(5)根据岩层节理裂隙、岩性软硬情况，修正孔距、用药量，特别是修正周边孔参数。

(6)空气冲击波的控制措施：禁止裸露爆破，采用减弱松动爆破，使其缺少产生空气冲击波的多余能量；加强填塞，严禁不充填；采用分断微差爆破技术，减少单位时间内的能量适施；设置阻挡墙，改变和减弱冲击波的传波影响。据经验，阻波墙能减弱防护方向的冲击波锋面压力70%～85%左右。

5 锚碇隧洞爆破效果

表4 观测点爆破振速

通过对太洪长江大桥悬索桥锚碇隧道的围岩声波监测数据，对测点围岩振动速度均小于2.5 cm/s。

6 结 论

(1)本项目爆破控制适用于砂泥岩地层锚碇隧洞施工，可以弥补砂泥岩地层锚碇隧洞施工爆破技术参数方面的空白，并指导现场施工，减少或防治爆破引起锚碇隧洞围岩松动圈损伤过大。

(2)本项目实施的微振动控制爆破效果良好，形成圆顺隧道轮廓线，达到充分发挥围岩自稳能力的目的，减少超欠挖工程量，减少了工程建设期内的施工成本。

(3)本项目的实施解决了限制隧道锚大规模发展的瓶颈，通过软岩区隧道锚施工控制爆破使其在围岩较差的环境中可以得到广泛的应用。