文档介绍：隧道施工光面爆破技术应用探讨
曾勇1 周萍萍1 吴秀勇2
(1江西交通工程咨询监理中心南昌 330008)
(2金丽温高速公路温州段工程建设指挥部温州 325000)
摘要:光面爆破是通过控制爆破的作用范围和方向,使爆破后的岩面光滑平整,防止岩面开
裂,以减少超、欠挖和支护的工程量,增加岩壁的稳定性,减弱爆破振动对围岩的扰动,进而
达到控制岩体开挖轮廓的一种技术,广泛应用于隧道开挖施工过程中,本文结合浙江省金丽温
高速公路隧道工程实际,详细介绍了光面爆破的工作机理、参数选定及工艺方法。
关键词:隧道工程;光面爆破
0 前言
光面爆破是通过控制爆破的作用范围和方向,使爆破后的岩面光滑平整,防止岩面开裂,以减少超、欠挖和支护的工程量,增加岩壁的稳定性,减弱爆破振动对围岩的扰动,进而达到控制岩体开挖轮廓的一种技术。同时光面爆破也是一种难度较大的施工技术,在施工中如爆破参数、施工方法选取不当,往往无法达到理想的爆破效果。
光面爆破参数选择主要与地质条件有关,其次是炸药的品种与性能及隧道开挖断面的形状与尺寸有关,在浙江金丽温高速公路红枫隧道施工中,由于各项爆破参数选取合理,光面爆破取得了很好的效果。爆后岩面光滑平整,炮眼痕迹保存率在90%以上,肉眼基本上看不到爆破裂隙,光面爆破技术有效的控制了红枫隧道的超欠挖,从而大大减少了开挖、回填以及支护的工程量。减轻了爆破对围岩的扰动,充分发挥了围岩的自承能力,有效地提高了隧道的安全度。
1 光面爆破的机理
光面爆破是沿开挖轮廓线布置间距较小的平行炮眼,在这些光面炮眼中进行药量较少的不耦合装药,然后同时起爆,爆破时沿这些炮眼的中心连线破裂成平整的光面。通过国内外实验室研究和现场生产实践可以看出,光面爆破是由于采用不耦合装药,药包爆轰后,炮眼壁上的压力显著降低,此时药包的爆破作用为准静压力。当炮孔压力值低于岩石的抗压强度时,在炮眼壁上不至造成“压碎”破坏。这样爆轰波引起的应力波和凿岩时在炮眼壁上造成的应力状态相似,只能引起少量的径向细微裂隙。裂隙数目及其长度随不耦合系数和装药量而不同。一般在药包直径一定时,不耦合系数值愈大,药量愈小,则细微裂隙数愈少而长度也愈短。
光面炮眼组同时起爆时,由于起爆器材的起爆时间误差,不可能在同一时刻爆炸。先起爆的药包的应力波作用在炮眼周围产生细微径向裂隙(图1-b的A炮眼)。由于B炮眼所起的导向作用,结果沿相邻两炮眼连心线的那条径向裂隙得到优先发育。在爆炸气体作用下,这条裂隙继续延伸和扩展,在相邻两炮眼的连心线同眼壁相交处产生应力集中,此处拉应力最大。A、B两炮眼中爆炸气体的气楔作用将这些径向裂隙加以,扩展,成为贯通裂隙。
a)孔装药情况;(b)先爆炮孔对相邻炮孔的影响;(c)光面的形成形成光面
图1 光面爆破时炮眼连心线上破裂面的形成
2 光面爆破的参数及工艺
光面爆破主要有以下几个参数
。
K=d/ d0
不耦合系数K=1,表示炮孔直径和药卷直径完全耦合,炮孔全部被炸药装满。药卷与孔壁之间没有空隙。此时,爆轰压力对孔壁作用明显。
K>1,表示炮孔直径与药卷直径不耦合,药卷与孔壁之间有空隙。K越大,则空隙也越大。如果Kc>K>1,(Kc——产生压碎的临界不耦合系数)光面爆破的效