高速公路隧道爆破施工技术探析

更新时间:2022-05-27 09:52:51

高速公路隧道爆破施工技术探析

摘要:隧道爆破是高速公路工程施工一个比较特殊的施工环节,不仅在技术方面有着极高的要求,而且施工流程也非常繁琐,一旦爆破施工出现问题,不仅会影响到整个工程的施工进度,甚至可能造成严重的人员材料损伤,因此,提升高速公路隧道爆破施工技术水平,确保隧道爆破施工的质量具有至关重要意义。近几年,随着现代社会的飞速发展,隧道爆破施工技术水平不仅有了提升,且技术种类也越来越多,需要施工单位依据高速公路工程的具体情况,选择最佳的隧道爆破施工技术与方案,从而为高速公路隧道施工的顺利开展打下良好基础。

关键词:高速公路;隧道;爆破;施工技术

社会经济的飞速发展,让现代交通建设步伐也不断加快,社会各界对于高速公路的施工质量也提出了更高的要求,而隧道爆破施工则是高速公路工程建设中至关重要的一项工作,如果高速公路隧道爆破施工质量不佳,对整个工程的施工质量与安全都会产生影响,因此,选择适当的爆破施工技术、设计合理的爆破方案,提升隧道爆破的施工质量,不仅可以提升高速公路的施工效率,确保工程施工的顺利开展,更是影响整个高速公路施工质量的关键,施工单位必须给予高度的重视。

1工程概况

现以当金山隧道为例,该隧道自西北向南东向起,需斜穿当金山与阿尔金山山脉,金山北坡为进口端,大鄂博头沟左岸为出口,隧道起讫桩号:YK278+350(ZK278+351)-YK282+768(ZK282+792),总长度:4418m,埋深最高:460m,是高寒干旱地区的双洞石质特长型隧道,隧道依据双洞单进行分离设计,设计车速为80Km/h,行车道宽:7.5m,左侧向:0.5m,右侧向:0.75m,检修道宽分别为:0.75m,建筑的限界宽:10.25m,高:5m;隧道内紧急停车带右侧向宽:3.75m,建筑限界宽:13.25m,高5.0m;车行横洞限宽:4m,高:5m;人行横洞限宽:2m,高:2.5m。该隧道处于中高山区,由东向西延伸,域内山势陡峻,层峦叠嶂,且植被稀少,基岩裸露明显,沟谷纵横,山体南北两侧宽度为:11-35km,山体总宽度:13km,:“V”大沟谷百居多,两侧山坡坡度:30-60°,北坡尤其陡峻,南坡略缓,地表严重风化,破碎岩体较多,地形地貌主要由东西向的断裂构造控制,隧道经由山梁北坡的临近区断裂F1、F2及F3,地势偏低,东西向的多沟谷,地形较破碎,地表被强烈切割,起伏过大,岩体严重风化、褶皱;南坡的山体非常陡峻,地势偏高,山脊高耸,地表切割小,坡体相对完整,隧道轴线方向为:SE108°,地面高程:3000-3540m,相对高差大约:540m。

2高速公路隧道爆破施工方案与工艺流程

2.1爆破施工方案。依据该隧道地质条件,隧洞爆破控制工程主要选择以下施工方法:针对II、III级围岩,选择光面爆破法;针对Ⅳ级围岩,则选择的分台阶法,交叉段的高速公路振速允许为2cm/s,对单段的最大装药量进行严格控制,以确保高速公路运行后的安全性。为了对控爆、钻爆参数进行合理控制,选择最佳的炸药单耗,先对安全防护措施效果进行验证,同时检测爆破振动会对沈海高速福泉段地下管线产生的影响,为确保爆破安全,应先进行试爆与爆破振动监测,如果遭遇断层破碎带、软弱围岩以及涌水地段,应先做加固处理,确保止水后,再进行开挖施工;如果围岩的稳定性差或是围岩破碎严重,需采用大管棚进行超前支护,隧道开挖方案需依据围岩与实际情况进行选择[1]。

2.2爆破工艺流程。隧道爆破施工的工艺流程为:施工前准备→测量放线、钻孔→清孔处理→连线、装药→爆破施工→通风→处理的危石→出渣(如图1所示),具体内容如下:2.2.1测量放线与钻孔。爆破开始前,依据工程设计方案实施测量放线,如中线、拱顶以及起拱线等,明确爆破轮廓线和爆破位置,在采用光面爆破形式时,要注意先预留600mm的光爆层,依据施工方案要求,将槽眼于规定掌子面位置设置。2.2.2清孔处理。掏槽眼,由于孔深度相较于周边位置槽眼深出100mm,故为了确保证孔位垂直掌子面,让其始终保持在中心线,眼底与眼口间隔误差必须低于50mm;辅助眼,深度为1.1m,垂直掌子面,平行于中心,二圈眼平行于光面爆破眼平行。光面爆破眼,此眼在整个爆破施工中有着极其重要的作用,需将其于轮廓线位置开设,间距a=400-500mm,眼底与眼口差应于30mm,外率2-3%;对钻孔进行清洗,将内部泥浆完全清除[2]。2.2.3装药与起爆网络连线。装药方式主要包括2种,即装入光爆孔的准20小药卷和准32装入的大药卷,装药成功后,要确保孔内炮泥填充充份,分度与深度:150-200mm;连接起爆网络,于槽眼内置入7m毫秒非电导爆管雷管,以每15-18根导爆管,制成一簇,每簇均与爆管连接,最后对传爆管与导爆管进行组合,使其成为一簇,确保任何1发雷管爆炸,均能让整个部分爆炸。装药与起爆网络连线时,依据设计孔眼完成装药,雷管的数量必须与实际施工需求符合,且确保准确连线,最大程度的提升爆破效果。2.2.4爆破、通风以及危石处理。爆破、通风成功后,应该安排专业技术水平较高,且经验丰富的人员进入爆破面,对危石进行处理,确保顶部围岩稳定达标之后,方能进行后续施工[3]。

3隧道爆破相关参数设计

3.1先择合理的爆破控制参数。在布眼钻孔施工开始前,首先依据施工方案提出的相关要求,选择爆破技术,并在设计位置以试验方式进行确定,依据爆破监测获取参数作出合理调整,最终设定出佳的施工技术参数。本隧道施工的爆破参数如下:D(炮眼直径)=42mm;孔距:E(光爆眼)=400mm,F(预裂眼)=400mm,依据地质勘测结果可知,本工程施工所处位置以Ⅲ级、Ⅳ级围岩居多,Ⅳ级围岩采用台阶法爆破,Ⅲ级则选择光面爆破,在爆破参数方面,2种方法均以工程经验和施工规范进行设定(见表1),确保槽眼的监督、辅助眼间均达到工程标准,周边眼施工依据开挖轮廓线进行,采用准20mm的小直径药卷,并采用不耦合方式填充炮眼部分,降低震动影降至最低;药量布置依据工程实际需求进行,确保周边岩石的稳定性符合工程要求;布置槽眼时,应以隧道开挖断面下部部的隧道重心作为依据,若此时无需加大药量,则更有利于后面的爆破施工[4-5]。

3.2炮眼布置。光面爆破和周边眼都必须沿轮廓线完成斜打眼,斜度参数:1.7-2.5°,二圈眼应和光爆眼布置保持平行,斜率:3-6%;掘进槽眼必须与导洞当中的中线保持平行;掏槽眼以竖直方式进行设置,深度比其它槽眼深出200-300mm左右。台阶法爆破掏槽眼同样为斜打眼,眼深度:2.5-3m,倾斜度:45-60°,眼底间的距离:20cm,眼口的水平距离:5m,两排眼之间的间距:30cm[6-7]。

3.3选择炸药和雷管。炸药选择2号乳化炸药完成爆破,采用准32mm、准20mm药卷,以准20mm的小药卷进行爆破施工,槽眼装入准20小药卷,结构形式为不耦合形式;其余炮眼均装入准32药卷,结构为底部连续,采用炮泥完成填充,此项工程中主要选择非电毫秒雷管与导爆管组合完成爆破[8]。

3.4起爆顺序。起爆严格依据相关规定进行,以确保爆破效果,当中的光面爆破,以先槽眼装药起爆,再起爆周边眼的顺序施工,台阶爆破法则以相反方式进行,依据爆破的原理,相邻的两次爆破必须保持足够的间隔距离,并依据爆破顺序设定,以确保爆破质量符合工程标准,满足后续施工要求[9]。

3.5监控量测。依据隧道工程的地质特点,对Ⅲ级与Ⅳ级围岩地段进行应测,观察地质与支护状况、水平收敛、拱腰收敛,同时进行拱顶下沉量测、锚杆内力量测;对围岩内部的位移情况、钢支撑内力、喷混凝土的实际应力、二次衬砌压的应力等进行量测,若发现净空位移量高于或者是相对于收敛沉速度,无稳定趋势,应马上采取衬砌结构的补强处理[10]。

4结束语

总之,爆破是高速公路整个隧道工程施工中至关重要的环节,更是我国山川地区公路建设的关键施工技术,其质量与安全性对整个公路工程都有着直接影响。因此,各项爆破施工必须严格按照工程施工的要求进行方案设计与技术参数设定,以最大程度降低对周边结构的影响,同时确保隧道施工的质量。

作者:范贵鸿 单位:华邦建投集团股份有限公司