談高速公路隧道爆破施工技術(shù)
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摘要：隧道爆破是高速公路工程施工一個(gè)比較特殊的施工環(huán)節(jié)，不僅在技術(shù)方面有著極高的要求，而且施工流程也非常繁瑣，一旦爆破施工出現(xiàn)問(wèn)題，不僅會(huì)影響到整個(gè)工程的施工進(jìn)度，甚至可能造成嚴(yán)重的人員材料損傷，因此，提升高速公路隧道爆破施工技術(shù)水平，確保隧道爆破施工的質(zhì)量具有至關(guān)重要意義。近幾年，隨著現(xiàn)代社會(huì)的飛速發(fā)展，隧道爆破施工技術(shù)水平不僅有了提升，且技術(shù)種類也越來(lái)越多，需要施工單位依據(jù)高速公路工程的具體情況，選擇最佳的隧道爆破施工技術(shù)與方案，從而為高速公路隧道施工的順利開展打下良好基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：高速公路；隧道；爆破；施工技術(shù)
社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，讓現(xiàn)代交通建設(shè)步伐也不斷加快，社會(huì)各界對(duì)于高速公路的施工質(zhì)量也提出了更高的要求，而隧道爆破施工則是高速公路工程建設(shè)中至關(guān)重要的一項(xiàng)工作，如果高速公路隧道爆破施工質(zhì)量不佳，對(duì)整個(gè)工程的施工質(zhì)量與安全都會(huì)產(chǎn)生影響，因此，選擇適當(dāng)?shù)谋剖┕ぜ夹g(shù)、設(shè)計(jì)合理的爆破方案，提升隧道爆破的施工質(zhì)量，不僅可以提升高速公路的施工效率，確保工程施工的順利開展，更是影響整個(gè)高速公路施工質(zhì)量的關(guān)鍵，施工單位必須給予高度的重視。
1工程概況
現(xiàn)以當(dāng)金山隧道為例，該隧道自西北向南東向起，需斜穿當(dāng)金山與阿爾金山山脈，金山北坡為進(jìn)口端，大鄂博頭溝左岸為出口，隧道起訖樁號(hào)：YK278+350（ZK278+351）-YK282+768（ZK282+792），總長(zhǎng)度：4418m，埋深最高：460m，是高寒干旱地區(qū)的雙洞石質(zhì)特長(zhǎng)型隧道，隧道依據(jù)雙洞單進(jìn)行分離設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)車速為80Km/h，行車道寬：7.5m，左側(cè)向：0.5m，右側(cè)向：0.75m，檢修道寬分別為：0.75m，建筑的限界寬：10.25m，高：5m；隧道內(nèi)緊急停車帶右側(cè)向?qū)挘?.75m，建筑限界寬：13.25m，高5.0m；車行橫洞限寬：4m，高：5m；人行橫洞限寬：2m，高：2.5m。該隧道處于中高山區(qū)，由東向西延伸，域內(nèi)山勢(shì)陡峻，層巒疊嶂，且植被稀少，基巖裸露明顯，溝谷縱橫，山體南北兩側(cè)寬度為：11-35km，山體總寬度：13km，：“V”大溝谷百居多，兩側(cè)山坡坡度：30-60°，北坡尤其陡峻，南坡略緩，地表嚴(yán)重風(fēng)化，破碎巖體較多，地形地貌主要由東西向的斷裂構(gòu)造控制，隧道經(jīng)由山梁北坡的臨近區(qū)斷裂F1、F2及F3，地勢(shì)偏低，東西向的多溝谷，地形較破碎，地表被強(qiáng)烈切割，起伏過(guò)大，巖體嚴(yán)重風(fēng)化、褶皺；南坡的山體非常陡峻，地勢(shì)偏高，山脊高聳，地表切割小，坡體相對(duì)完整，隧道軸線方向?yàn)椋篠E108°，地面高程：3000-3540m，相對(duì)高差大約:540m。
2高速公路隧道爆破施工方案與工藝流程
2.1爆破施工方案
依據(jù)該隧道地質(zhì)條件，隧洞爆破控制工程主要選擇以下施工方法：針對(duì)II、III級(jí)圍巖，選擇光面爆破法；針對(duì)Ⅳ級(jí)圍巖，則選擇的分臺(tái)階法，交叉段的高速公路振速允許為2cm/s，對(duì)單段的最大裝藥量進(jìn)行嚴(yán)格控制，以確保高速公路運(yùn)行后的安全性。為了對(duì)控爆、鉆爆參數(shù)進(jìn)行合理控制，選擇最佳的炸藥單耗，先對(duì)安全防護(hù)措施效果進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)檢測(cè)爆破振動(dòng)會(huì)對(duì)沈海高速福泉段地下管線產(chǎn)生的影響，為確保爆破安全，應(yīng)先進(jìn)行試爆與爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)，如果遭遇斷層破碎帶、軟弱圍巖以及涌水地段，應(yīng)先做加固處理，確保止水后，再進(jìn)行開挖施工；如果圍巖的穩(wěn)定性差或是圍巖破碎嚴(yán)重，需采用大管棚進(jìn)行超前支護(hù)，隧道開挖方案需依據(jù)圍巖與實(shí)際情況進(jìn)行選擇[1]。
2.2爆破工藝流程
隧道爆破施工的工藝流程為：施工前準(zhǔn)備→測(cè)量放線、鉆孔→清孔處理→連線、裝藥→爆破施工→通風(fēng)→處理的危石→出渣（如圖1所示），具體內(nèi)容如下：
2.2.1測(cè)量放線與鉆孔。爆破開始前，依據(jù)工程設(shè)計(jì)方案實(shí)施測(cè)量放線，如中線、拱頂以及起拱線等，明確爆破輪廓線和爆破位置，在采用光面爆破形式時(shí)，要注意先預(yù)留600mm的光爆層,依據(jù)施工方案要求，將槽眼于規(guī)定掌子面位置設(shè)置。
2.2.2清孔處理。掏槽眼，由于孔深度相較于周邊位置槽眼深出100mm，故為了確保證孔位垂直掌子面,讓其始終保持在中心線，眼底與眼口間隔誤差必須低于50mm；輔助眼，深度為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，此眼在整個(gè)爆破施工中有著極其重要的作用，需將其于輪廓線位置開設(shè)，間距a=400-500mm，眼底與眼口差應(yīng)于30mm，外率2-3%；對(duì)鉆孔進(jìn)行清洗,將內(nèi)部泥漿完全清除[2]。
2.2.3裝藥與起爆網(wǎng)絡(luò)連線。裝藥方式主要包括2種，即裝入光爆孔的準(zhǔn)20小藥卷和準(zhǔn)32裝入的大藥卷，裝藥成功后，要確保孔內(nèi)炮泥填充充份，分度與深度：150-200mm；連接起爆網(wǎng)絡(luò)，于槽眼內(nèi)置入7m毫秒非電導(dǎo)爆管雷管，以每15-18根導(dǎo)爆管，制成一簇，每簇均與爆管連接，最后對(duì)傳爆管與導(dǎo)爆管進(jìn)行組合，使其成為一簇，確保任何1發(fā)雷管爆炸，均能讓整個(gè)部分爆炸。裝藥與起爆網(wǎng)絡(luò)連線時(shí)，依據(jù)設(shè)計(jì)孔眼完成裝藥，雷管的數(shù)量必須與實(shí)際施工需求符合，且確保準(zhǔn)確連線，最大程度的提升爆破效果。
2.2.4爆破、通風(fēng)以及危石處理。爆破、通風(fēng)成功后，應(yīng)該安排專業(yè)技術(shù)水平較高，且經(jīng)驗(yàn)豐富的人員進(jìn)入爆破面，對(duì)危石進(jìn)行處理，確保頂部圍巖穩(wěn)定達(dá)標(biāo)之后，方能進(jìn)行后續(xù)施工[3]。
3隧道爆破相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)
3.1先擇合理的爆破控制參數(shù)
在布眼鉆孔施工開始前，首先依據(jù)施工方案提出的相關(guān)要求，選擇爆破技術(shù)，并在設(shè)計(jì)位置以試驗(yàn)方式進(jìn)行確定，依據(jù)爆破監(jiān)測(cè)獲取參數(shù)作出合理調(diào)整，最終設(shè)定出佳的施工技術(shù)參數(shù)。本隧道施工的爆破參數(shù)如下：D(炮眼直徑)=42mm；孔距:E(光爆眼)=400mm,F(預(yù)裂眼)=400mm，依據(jù)地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果可知，本工程施工所處位置以Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)圍巖居多，Ⅳ級(jí)圍巖采用臺(tái)階法爆破，Ⅲ級(jí)則選擇光面爆破，在爆破參數(shù)方面，2種方法均以工程經(jīng)驗(yàn)和施工規(guī)范進(jìn)行設(shè)定（見(jiàn)表1），確保槽眼的監(jiān)督、輔助眼間均達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)，周邊眼施工依據(jù)開挖輪廓線進(jìn)行，采用準(zhǔn)20mm的小直徑藥卷，并采用不耦合方式填充炮眼部分，降低震動(dòng)影降至最低；藥量布置依據(jù)工程實(shí)際需求進(jìn)行，確保周邊巖石的穩(wěn)定性符合工程要求；布置槽眼時(shí)，應(yīng)以隧道開挖斷面下部部的隧道重心作為依據(jù)，若此時(shí)無(wú)需加大藥量，則更有利于后面的爆破施工[4-5]。
3.2炮眼布置
光面爆破和周邊眼都必須沿輪廓線完成斜打眼，斜度參數(shù)：1.7-2.5°，二圈眼應(yīng)和光爆眼布置保持平行，斜率：3-6%；掘進(jìn)槽眼必須與導(dǎo)洞當(dāng)中的中線保持平行；掏槽眼以豎直方式進(jìn)行設(shè)置，深度比其它槽眼深出200-300mm左右。臺(tái)階法爆破掏槽眼同樣為斜打眼，眼深度：2.5-3m，傾斜度：45-60°，眼底間的距離：20cm，眼口的水平距離：5m，兩排眼之間的間距：30cm[6-7]。
3.3選擇炸藥和雷管
炸藥選擇2號(hào)乳化炸藥完成爆破，采用準(zhǔn)32mm、準(zhǔn)20mm藥卷，以準(zhǔn)20mm的小藥卷進(jìn)行爆破施工，槽眼裝入準(zhǔn)20小藥卷，結(jié)構(gòu)形式為不耦合形式；其余炮眼均裝入準(zhǔn)32藥卷，結(jié)構(gòu)為底部連續(xù)，采用炮泥完成填充，此項(xiàng)工程中主要選擇非電毫秒雷管與導(dǎo)爆管組合完成爆破[8]。
3.4起爆順序
起爆嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，以確保爆破效果，當(dāng)中的光面爆破，以先槽眼裝藥起爆，再起爆周邊眼的順序施工，臺(tái)階爆破法則以相反方式進(jìn)行，依據(jù)爆破的原理，相鄰的兩次爆破必須保持足夠的間隔距離，并依據(jù)爆破順序設(shè)定，以確保爆破質(zhì)量符合工程標(biāo)準(zhǔn)，滿足后續(xù)施工要求[9]。
3.5監(jiān)控量測(cè)
依據(jù)隧道工程的地質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)Ⅲ級(jí)與Ⅳ級(jí)圍巖地段進(jìn)行應(yīng)測(cè)，觀察地質(zhì)與支護(hù)狀況、水平收斂、拱腰收斂，同時(shí)進(jìn)行拱頂下沉量測(cè)、錨桿內(nèi)力量測(cè)；對(duì)圍巖內(nèi)部的位移情況、鋼支撐內(nèi)力、噴混凝土的實(shí)際應(yīng)力、二次襯砌壓的應(yīng)力等進(jìn)行量測(cè)，若發(fā)現(xiàn)凈空位移量高于或者是相對(duì)于收斂沉速度，無(wú)穩(wěn)定趨勢(shì)，應(yīng)馬上采取襯砌結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)處理[10]。
結(jié)束語(yǔ)
總之，爆破是高速公路整個(gè)隧道工程施工中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，更是我國(guó)山川地區(qū)公路建設(shè)的關(guān)鍵施工技術(shù)，其質(zhì)量與安全性對(duì)整個(gè)公路工程都有著直接影響。因此，各項(xiàng)爆破施工必須嚴(yán)格按照工程施工的要求進(jìn)行方案設(shè)計(jì)與技術(shù)參數(shù)設(shè)定，以最大程度降低對(duì)周邊結(jié)構(gòu)的影響，同時(shí)確保隧道施工的質(zhì)量。
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作者：范貴鴻 單位：華邦建投集團(tuán)股份有限公司