隧道平整度控制光面爆破及“刮刀+三刮两平”工艺优化施工技术研究

齐志QI Zhi

（广西柳梧铁路有限公司，南宁 530022）

1 工程概况

研究依托于某设计时速160km 铁路的六绵山隧道，隧道全长2865m，进口里程DK11+010，出口里程DK13+875，为单洞双线隧道，全长2865m。隧道进口段位于半径R-2800m 的左偏曲线上，出口段位于半径R-2800m 右偏曲线上，其余段落位于直线上。隧道纵坡为单面下坡，坡度为5.6%。隧道进口海拔约149m，出口海拔约133m。

2 平整度控制技术及措施

对于本隧道平整度的控制，主要从两方面着手，即开挖轮廓的平整度和喷射混凝土的质量控制两方面。钻爆施工作业中，为了有效控制开挖轮廓的平整，我们研究采用聚能光爆技术；喷射混凝土的质量控制，我们创新“刮刀工艺”，进行初喷质量控制。两道工序控制措施如下：

2.1 第一工序措施：聚能光爆

2.1.1聚能光爆技术

“聚能光面爆破技术”就是在周边孔的爆破炸药中加入聚能管装置，插入聚能管的炸药在爆炸中沿聚能槽方向产生射流将岩石“割缝”，随后炸药爆炸和膨胀气体顺缝将岩石爆破，留下光滑圆顺的光爆效果，从而可以起到放大周边孔孔距，少打孔装药节省雷管的作用。（图1）

图1 聚能爆破示意图

2.1.1.1聚能管

聚能管包括金属的聚能罩和黑色的套筒（起固定作用），炸药爆炸时金属聚能罩会变为高速射流，能将间隔放置的临近炸药引爆，替代导爆索。（图2）

图2 聚能管

2.1.1.2孔内炸药安装

孔内炸药安装分为两种形式，第一种是将做好的聚能炸药放入周边孔内，可用35cm 长的气袋间隔。第二种是不用气袋间隔的情况可在炮杆上做标记，使炸药在孔内呈40cm 左右的间隔。（图3、图4）

图3 采用气袋间隔安装方式

图4 不采用气袋间隔安装方式

图5 隧道光爆效果图

图6 炮眼布置

2.1.2优化周边眼间距

通过不断试验总结周边眼间距，根据轮廓面超欠挖、炮眼痕迹保存率效果，确定聚能光爆周边眼间距50cm。

2.1.3优化抵抗线

最小抵抗线过大，产生大块或留底根；最小抵抗线过小，则在反射波作用下，针对现场围岩情况和爆破效果，通过对比试验，最后选择最小抵抗线W=55cm。

2.1.4聚能光爆优化提高对比

通过聚能光面爆破试验对比，每循环炮孔可节约28.8%，相对打孔时间同样节约28.8%，单孔用药量可节约0.45kg，每循环可节约39.3kg。

表1 经济参数对比表

2.2 第二工序措施：初喷“刮刀+三刮两平”

2.2.1施工工艺流程

“三喷两刮一扫面”步骤图见图7，工艺流程图见图8。

图7 “三喷两刮一扫面”步骤图

图8 “三喷两刮一扫面”工艺流程图

2.2.2方案实施控制

喷射混凝土作业分为初喷、复喷阶段，初喷称“一喷”，初喷厚度为4cm，填平岩面较大凹洼处，达到拱架安装轮廓基本平顺；初喷混凝土完成后安设钢筋网片、架立钢架，施做锁脚锚管。复喷厚度较厚，分为两次进行，第一次又称“二喷”，将钢架与围岩间喷填密实无空洞，并复喷至设计约一半厚度，喷嘴与受喷面距离宜为0.6m～0.8m，喷头与岩面夹角宜为70～90°；复喷第二次之前进行钢架表面喷砼的清除，将喷射过程中聚集在钢架上的喷混及时清理，避免二次复喷间歇时间内凝固后不易清除而鼓包，这一工序称为“一刮”；复喷第二次砼称为“三喷”，将拱架间砼喷射至与拱架内表面整体平齐且稍微高出拱架内表面，为后续工序做有利条件；复喷过程分段、分层、自下而上连续喷至钢架表面，喷嘴与受喷面的距离宜为0.6m～1.2m，喷头与岩面夹角宜为70～90°。“二刮”是初支平整度的核心环节，复喷结束后及时采用湿喷机械手刮刀及铁锹清除初支表面局部凸出混凝土，刮刀紧贴拱架为基础面进行刮平、铲平，有效避免局部不平整现象。“一扫面”为最后一道工序，全面扫面喷射，将初支拱架外保护层2cm～3cm 砼喷射完成，并对局部凹坑进行补喷，喷嘴与受喷面距离宜为1.3m～1.5m，喷头与岩面垂直，控制喷头移动速度，喷头柔和旋转摆动，由于基面平整，扫面喷射厚度仅2cm～3cm，喷射后的平整度可有效控制。

3 工艺应用实施效果

六绵山隧道在应用“聚能光爆技术”和“刮刀+三喷两刮技术”后，初支质量控制效果明显，有效提供施工质量。①根据验标要求初支平整度达到L/20，检测合格率达95%。②减少了初支面二次处理，有效提升隧道衬砌质量，有效防止衬砌背后脱空。

4 结语

铁路土建作为一个传统行业，在中国建设走到世界前面的过程中，又必须进行现代化和先进性的革新。隧道作为铁路土建的一个重要组成部分，它的革新既有新的工装、材料带来传统工艺的进步，也有本身施工方法的探索。在传统钻爆隧道施工过程中，我们根据材料的进步带来“聚能爆破技术”，又结合施工方法的提升创造“刮刀+三喷两刮工艺”，使得隧道初支平整度乃至整个隧道二衬质量有了保障。正是建设过程里这种进步的大大小小的革新，为中国建设打造品质工程，为中国建设行业的领先提供了巨大助力！