光面爆破在纱帽山隧道开挖中的应用.doc

光面爆破在纱帽山隧道开挖中的应用 ? 更新时间：2007-9-6 16:26:23 ? 中国中铁二局机筑公司???? 杨经伟 摘 要 采用光面爆破与普通爆破相比，具有开挖面光滑平整，减少超欠挖，保持围岩的完整性等优点。本文根据光面爆破理论给出了光面爆破设计参数的计算过程以及在纱帽山隧道中的应用。 关键词 光面爆破? 隧道开挖? 推广应用 ? 1.??? 工程概况 辽宁中部环线本辽高速公路纱帽山隧道位于辽阳市三星村与游击沟之间。隧道采用分离式隧道结构型式，隧道右线长1520米，左线长1511.7米，属于长隧道。隧道断面为三心圆，净空（单洞）为10.25m×5.5m。 洞身穿越地段按围岩分级划分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，其中Ⅳ、Ⅴ级围岩占18%，Ⅲ级围岩占82%。Ⅲ级围岩主要为石英砂岩和变粒岩，节理裂隙局部发育，有少量的软弱结构面，围岩较完整，稳定性好，岩石强度为30～40MPa，地层变化大，有多种岩性岩石强度为10～20MPa。 该隧道开挖主要采用钻爆开挖技术，其中Ⅲ级围岩采用全断面开挖技术。为有效控制开挖轮廓，减少超欠挖，减小对围岩的扰动，Ⅲ级围岩开挖决定采用光面爆破设计。 2.??? 光面爆破设计参数的合理确定 确定合理的光爆参数[1]，[2]，是获得良好光面爆破效果的重要保障。由于工程地质条件和施工条件的千变万化，光爆参数的选择应根据经验初选参数，再通过现场试验来确定。 2.1 炮眼直径db 炮眼直径应考虑炮眼利用率、打眼工作效率、围岩稳定等因素。采用小直径炮眼（24～48mm），能提高凿岩速度，使开挖面轮廓整齐，减轻对围岩的破坏。对于隧道开挖，常用的炮眼直径为32～45mm。 2.2 周边眼间距b 周边眼间距和最小抵抗线是光面爆破的两个重要参。一般原则：软岩和层理节理发育的岩层上，眼距应小而抵抗线应大，在坚硬稳定的岩层上，眼距应大，抵抗线应小些。隧道跨度较小时，眼距应适当减小，反之加大。隧道开挖施工爆破可按式（1）确定周边眼距b。 b＝(8～18)db??????????? (1) 2.3 最小抵抗线W 最小抵抗线即光面层的厚度，光面爆破效果的好坏，除受周边眼距和周边装药结构的参数的影响外，更主要受最小抵抗线的影响，光面层厚度不仅影响周边眼裂纹的形成，而且还影响光面层的破碎和开挖后隧道围岩的稳定。因此，确定合理的光面层厚度，对提高光面爆破有积极的作用。 ?? 光面层厚度可以用以下公式来确定 V=Q/(cqbL)????????????? (2) 式（2）中Q为光面炮眼的装药量；b为炮眼间距；L为炮眼深度；cq为爆破系数，相当于单位装药量，对于f=4～10的岩层，cq值的变化范围为0.2～0.5kg/m3。 2.4 炮眼密集系数m 炮眼密集系数也称炮眼临近系数，它表达了炮眼间距b与最小抵抗线W之间的关系，即m=b/W，是光面爆破参数确定中的一个关键值。目前，在工程施工中，一般情况下，m=b/W=0.8～1.0。 当m1时，说明b值偏大，w值偏小，爆破易出现间隙裂缝，周边眼尚未沟通前应力波已传到二圈眼，这样光面眼就变成偏斗爆破。当b=W时，m=1。爆破时光面眼之间的裂缝形成较好。当m=0.5时，即2b=W,光面层不易爆下来，实践证明m=0.8～1.0时，开挖面平滑，与设计轮廓线基本一致。 图1 周边眼间距与最小抵抗线概念图 ? 有关地下工程光面爆破参数如表1[2]所列： 表1 光面爆破参数 岩石 种类 饱和单轴抗 压极限强度 Rb(Mpa) 装药不偶合系数E 周边眼眼距 b(mm) 周边眼最小 抵抗线 W(mm) 相对眼距 b/W 周边眼 装药集中度 q(kg.m-1) 硬岩 〉60 1.25～1.50 550～700 700～850 0.8～1.0 0.30～0.35 中硬岩 30～60 1.5～2.00 450～600 600～750 0.8～1.0 0.20～0.30 软岩 ≤30 2.00～2.50 300～500 400～600 0.5～0.8 0.07～0.15 2.5装药量 光面炮眼的装药量可按下式确定： Q＇=qb*W*L?????????????????????? ??(3) 式（3）中q为按定额确定的单位炸药消耗量，kg/m3；L为光面炮眼的平均深度，m；其它符号同前。 线装药密度： qL=Q＇/L=qbW??????????????????? ????(4) 2.6 不偶合系数E 炮眼直径与药包直径的比值称为不偶合系数。当不偶合系数E=1时，表示药包与孔壁紧密接触。当E1时，表示药包与孔壁之间存在着空气间隙。 ?? 当药包与孔隙之间存在着空气间隙时，爆破将在间隙中衰减很多，导致作用孔壁的冲击压力大为减少，从而减少了传递给岩面的爆炸能量。因此，在实际施工中主要采取不