全断面光面爆破在三车道隧道施工中的应用

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全断面光面爆破在三车道隧道施工中的应用3

王宪孟

(温州绕城高速公路工程建设指挥部,浙江温州　325000)

摘　要:介绍了马林头隧道Ⅲ级围岩开挖中采用的全断面光面爆破技术,通过正确选择爆破参数和合理的使用方法,控制了隧道超欠挖,加快了施工进度,取得了显著效果。

关键词:隧道;全断面光面爆破;楔形掏槽;装药结构

中图分类号:U455.5　　　　　　　文献标识码:B　　　　　　　文章编号:1671-2668(2007)03-0169-03

　　马林头隧道是一座上下行分离的6车道高速公路长隧道,最大埋深220m,左线隧道长2600m、右线长2640m,隧道净宽14.25m,净高5.0m,Ⅲ级围岩开挖断面积为120.43m2,计算行车速度为100km/h;左、右线相距20～25m。隧道穿越的山体规模大,地势陡峭,山体表层松树、灌木茂盛,地面坡度在15°～45°;隧道围岩主要为上侏罗流西山头组晶

Υ花岗岩脉,围屑凝灰岩(J3x),局部βu辉绿岩脉、

岩完整性好,节理不发育。

针对3车道隧道断面大且扁平的特点,结合现场地质情况,马林头隧道洞身开挖中,采取全断面光面爆破,使围岩固有的整体性、稳定性不遭受损害,最大限度地减少扰动,提高施工安全系数;同时使开挖轮廓圆顺、平整,减少超欠挖,加快施工进度。3.2　裂缝的防治措施

1)将保护层厚度控制在合格标准内,保护层厚

1　光面爆破主要参数的确定根据光面爆破原理,控制光面爆破效果的主要因素有周边眼的不耦合系数、周边眼间距、最小抵抗线、周边眼装药量及掏槽眼布置。结合本隧道工程地质情况,对Ⅲ级围岩进行全断面开挖,通过多次试验爆破和参数调整,确定光面爆破参数。

采用YT-28气腿式凿岩机钻孔,炮眼直径dk

=42mm,炮眼深度L=300cm,岩石抗破坏屈服系数kp=0.41,炸药密度ρ=1000kg/m3,岩石抗剪强度τ=9MPa,抗拉强度σe=4.51MPa,抗压强度σc=90.0MPa。

周边眼的不耦合系数

D=

0.8299

0.605×(699.8/σ+0.395=1.93c)

5)严格控制砼拌和工序,减少砼坍落度的差

异。保证砼连续浇注且坍落度一致,加强砼集料的含水量检测及砼级配控制。

度取上限,同时改变垫块尺寸,加大保护层厚度。

2)梁体砼振捣密实。确保箱梁底板、腹板和顶板砼均匀密实,附着式振捣器、平板振捣器和插入式振捣棒密切配合,尤其要合理布置模外振捣器(横向间距1～1.5m,且上下位置错落有致),确定合适的振捣顺序和时间。

3)在每天的早晨和晚上浇注砼,降低砼的入模温度。采用阶梯形式浇注箱梁底板、腹板和顶板砼。采取分层浇注、分层密实、连续施工和连续振捣的施工工艺,砼浇注厚度为30cm/层,上下层之间错开3～4m。

4)延长砼拆模时间,顶部在拆模前及时洒水养生,拆模后加大养护频率。

3基金项目:浙江省交通厅科技项目(2005H003)

4　结　语

裂缝是箱梁致命的质量问题。导致箱梁裂缝的原因很多,其中温度和收缩引起的应力是主要因素。在工程实践中,认真分析每个影响因素,采取相应的措施,尽量避免不规范施工,预应力箱梁的施工裂缝是可以避免的。参考文献:

[1]　JTJ041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].

收稿日期:2007-01-15

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周边眼装药量

πd2βQk=0.25Lρ=593gi

第3期　

2007年5月

　　周边眼药卷直径

di=dk/D

根据理论计算及爆破试验,取di=2cm。

周边眼间距E一般取炮眼直径的10～16倍,与最小抵抗线W的比值为0.8～1.0。马林头隧道Ⅲ级围岩经多次爆破试验对比,取E=60cm、W=E/0.8=75cm,爆破后的光面效果较好。

周边眼装填系数β=(EWτ+σσeEL)/[(cdk+σeE)L]=0.63

爆破参数

炮孔深度/m炮眼数目/个单孔装药量/kg药量小计/kg雷管段别开挖面积/m循环进尺/m比钻眼量/(个・m-2)比耗药量/(kg・m-3)

2

装药量根据理论计算及经验选取,现场爆破试

验调整见表1。

本隧道开挖断面大、岩质硬,若采用直眼掏槽,中空眼直径太小,且打眼多,效率低,效果不佳。经现场多次对比试验,采用二排楔形掏槽,实施后掘进很快,大大提高了炮眼利用率和开挖进尺。本隧道Ⅲ级围岩炮眼布置见图1。

辅助眼3.0781.4109.25、7、9、11、15120.432.81.380.69

表1　Ⅲ级围岩光面爆破参数

掏槽眼

3.7412

3.238.41

加强起爆掏槽眼

4.3102.7273

周边眼3.047

0.628.217

底部眼3.019

1.630.413

(a)Ⅲ级围岩炮眼布置

(b)A-A掏槽剖面

图1　马林头隧道Ⅲ级围岩炮眼布置(单位:cm)

　　根据设计的炮眼数量,辅助眼均匀地布置在掏槽眼与周边眼之间,同时满足周边眼最小抵抗线要求,钻

　总第120期　　　　　　　Highways&AutomotiveApplications　　　　　　　　　　171眼方向、角度严格控制,确保眼底落在同一平面内。

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2　施工过程控制

1)布孔。测量人员先用全站仪在掌子面上定

(a)周边眼

出隧道中线和高程,然后画出周边眼和底部眼轮廓线,最后定出掏槽眼和辅助眼,并用油漆做出标记。

2)钻孔。根据本隧道的开挖断面尺寸,定制开挖台车,台车每层高度适合工人操作需要。开眼时,确保钻眼的位置和角度符合爆破设计要求,要求钻工尽量不偏离设计炮眼位置,周边眼不得偏离5cm,向外偏的角度不大于3°。

3)清孔。装药前,用空心管通高压风将炮眼内泥浆、存水及石粉吹洗干净。

4)装药。本隧道光面爆破采用ML-2型岩石粉状乳化药,规格为<20mm和<32mm两种;周边眼炸药卷直径为20mm,其他炮眼炸药卷直径为32mm;药卷密度为0.95～1.05g/cm3,爆速≥3400m/s,猛度≥13mm,殉爆距离≥5cm,作功能力≥300mL。分片分组按设计药量自上而下装药,周边

(d)辅助眼(b)掏槽底眼

(c)加强起爆掏槽眼

眼装药由导爆索、非电导爆管雷管、<20mm炸药卷组成。并且炮眼口用至少20cm的黄泥堵塞,以提高爆破效果(见图2)。

5)引爆。爆破采用非电毫秒雷管有序起爆,全断面的非电导爆管分上、下两部分并联,雷管均为反向安装。最先起爆掏槽眼,它为整个开挖断面创造临空面,自里向外直到全断面爆破完成。由于光面爆破周边眼最后起爆,导爆索有可能受前爆破坏,为保证周边眼准确起爆,对周边眼采用高段延期雷管与导爆索双重起爆方案。

6)爆破效果。马林头隧道每循环有效进尺为280cm,炮眼留痕率为92%,超挖控制在7cm以内,欠挖几乎为零。

图2　装药结构图

行爆破设计时,应根据隧道断面大小、围岩级别和机

械设备等综合考虑。

2)周边眼采用导爆索引爆质量高,实现了周边眼空气间隔装药,爆炸时爆炸能量沿炮眼均匀分布,爆破后隧道轮廓线圆滑、平顺。

3)切实加强钻眼的现场管理,由工程技术人员现场指导监督,保证钻眼的深度、方向、角度和间距按光面爆破设计的要求实施,特别对周边眼应严格控制,保证断面不欠挖,尽可能减少超挖。

4)对隧道光面爆破进行动态管理,预测掌子面前方的地质变化,根据不同地段围岩的性质,随时调整光面爆破的各项设计参数,争取最佳的爆破效果。参考文献:

[1]　中国力学学会工程爆破专业委员会.爆破工程[M].北

3　结　语

3车道隧道断面大且扁平,开挖后初始应力变

化比较复杂。在马林头隧道硬质围岩段开挖中,根

据实际情况,采取楔形掏槽法全断面开挖,最大限度地减少对围岩的扰动,提高围岩的稳定性,取得了一流的光爆效果,加快了开挖施工进度。其爆破开挖方案可为类似工程施工提供参考。施工中应注意:

1)光面爆破设计是隧道开挖的关键技术,在进

京:冶金工业出版社,1992.

[2]　铁道部第二工程局.铁路工程施工技术手册:隧道

[M].北京:中国铁道出版社,1995.

收稿日期:2007-01-31