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不良地质条件下的隧道爆破施工

2020-11-16荆东旭

中国新技术新产品 2020年16期

荆东旭

摘  要:近年来,为完善交通网络,各种的交通工程项目逐步增多,各种交通工程建设施工时,常常会面临复杂的地质地貌,加剧了施工的难度,尤其是隧道施工时的恶劣地质条件,对施工技术提出了更高的要求。隧道施工时,爆破技术的应用极为关键,不良地质条件下,爆破技术应用时要注意对爆破方案、参数等的合理选择与控制。基于此,该文以某隧道工程为研究对象,探究了不良地质条件下隧道爆破施工的相关技术要点,有利于指导工程实践。

关键词:不良地质条件;隧道爆破;施工技术

中图分类号:U455.6   文献标志码:A

在很多的隧道工程中,常常会面临岩质隧道,不良地质条件使得隧道开挖等施工极为困难,这种情况下,爆破施工成了隧道施工中的关键环节,因此需要结合隧道现场的地质条件,选择恰当的爆破技术,对爆破效应进行科学控制,尽量减小爆破对周边围岩等造成的巨大扰动,提升隧道施工的质量,克服不良地质条件的限制。

1 工程概况

以某隧道工程为例,该隧道工程现场属于不良地质,为剥蚀低丘,现场的地形起伏非常大,表层属于粉质粘土,下伏灰岩,且隧道周边分布着大量的弱风化岩石,多为块状构造,存在隐晶质结构,明显的节理发育与溶蚀现象加剧了整个隧道施工的难度,在施工过程中,对施工技术、质量的要求非常高,如果技术应用不当,可能会造成严重的安全事故。综合该隧道工程现场的情况,该区域属于不良地质,爆破施工是关键的施工工序。

2 爆破施工方法

由于此隧道工程现场环境的特殊性,在实际的施工过程中,为保证开挖的安全性、高效性,综合对比几种的爆破技术,发现松动爆破与台阶光面弱爆破施工技术更为适用,能够取得更为理想的施工效果。在具体的爆破施工作业中,需要划分多个断面,进行立体交叉施工,保持开挖与支护的同步性[1]。由于该处的围岩类型相对特殊,再加上开挖部位环境的特殊性,在爆破施工时,需要采用不同的炸药单耗,在软岩区域内采用松动爆破技术,保持0.35 kg/m3~1.8 kg/m3的炸药单耗,具体施工时,可以根据现场的相关情况进行动态调整。

3 爆破设计与施工

3.1 爆破技术参数设计

在隧道爆破施工的过程中,爆破参数的设计将会对爆破效果有着决定性影响。因此,为达到最理想的隧道爆破施工效果,有关人员需要结合隧道工程的具体要求,对各种的爆破参数进行科学设计,选择最佳的掏槽方式[2]。爆破施工时的参数主要为单位炸药消耗、炮眼深度、炮眼直径、装药直径与炮眼数量,在这些参数的选择与确定上,不仅需要考虑施工的具体要求,还需要考虑工程现场的环境条件[3]。

3.1.1单位炸药量

在爆破技术的应用过程中,单位炸药量决定着爆破效应的强弱,也就会对隧道工程区域内的岩石破碎程度、飞散距离、炮眼利用率、断面轮廓质量、围岩稳定性等有着直接影响,这就要求相关人员在设计时,根据隧道爆破的要求、炸药的威力来确定其用量。

3.1.2 炮眼直径

在隧道工程的施工过程中,钻眼效率、全断面炮眼数目、炸药消耗、岩石块度与岩壁完整性等都与炮眼直径这一参数有着紧密联系,这就使得在这一参数的设定过程中,要充分考虑这些因素。在该隧道工程中,综合对比与分析工程现场的实际情况,最终确定的炮眼直径为ψ42 mm。

3.1.3 炮眼深度

在爆破施工时,炮眼深度是一个关键的指标,当炮眼深度过大时,在每一个掘进循环工作中,各个工序的开挖量也将相对较大,整个掘进作业需要的时间消耗较大,掘进速度难以保障,材料消耗也相对较大[4]。因此,爆破施工的过程中,为获得良好的施工效果,在爆破方案的确定方面,需要结合岩石类型、开挖方式与施工现场的环境条件来确定炮眼深度,该工程中的炮眼深度需在1.2 m~3.5 m。

3.1.4 炮眼利用率

爆破施工的过程中,相关爆破参数的设定需要遵守相应的设计原则与要求,其中,炮眼利用率是需要关注的一个重要参数,理想的爆破施工状态下,炮眼利用率需达到85%以上,最好处于85%~95%。在该隧道工程中,由于隧道断面较大,为达到最为理想的爆破施工效果,需将炮眼利用率控制在85%左右。

3.1.5 装药结构

在装药的过程中,需要严格结合爆破方案的设计来完成装药,装药要与钻眼一一对应,如果是光爆孔,采用間隔装药,如果是其他类型的炮孔,需要连续装药,保证每个炮孔内都含有炸药,其装药结构如图1所示。

3.1.6 爆破器材的选择

爆破施工的过程中,往往还需要其他器材的辅助才能够保证爆破作业的稳步推进,例如,在炮孔内需装填岩石乳化炸药,而在周边炮眼需使用ψ25 mm的光爆药卷,而在掏槽眼与掘进眼需使用ψ32 mm的药卷。

3.2 爆破施工技术的具体应用

3.2.1 爆破施工设计

爆破施工是隧道工程中的关键环节,由于该隧道工程现场属于不良地质,根据爆破施工技术来选择合适的施工技术,选择最佳的爆破参数。有关工程设计与施工人员需要结合现场的具体情况,进行布孔图的绘制,并进行爆破参数的优化与调整,一旦出现了突发问题,专业人员需要对原有的爆破参数表、布孔图等进行些微的调整,使整个爆破施工方案能够符合隧道工程现场的实际情况[5]。

3.2.2 钻孔

根据工程现场的特殊条件,要利用专业的设备来完成钻孔作业,例如,在钻孔过程中,最为常用的设备是三臂凿岩台车、风动式凿岩机钻,钻孔需要根据前期确定的炮眼深度、直径等参数来进行调整,在工程的钻孔过程中,湿式钻眼效果更为理想。

3.2.3 验孔

在钻孔结束以后,在装药之前,需要组织专业的人员进行质量验收,将钻孔的实际情况与钻孔参数进行综合对比,在偏差处于正常范围时,方可继续下一环节的施工,如果偏差超过了正常标准,需要立即与施工部门等进行协商,及时进行相应的修正处理。

3.2.4 装药

装药的过程中,需要严格根据前期的设计标准来进行,以装药量、装药结构为参考标准,保证装药符合设计要求与规范。钻孔内部起爆药包要以非电导爆管雷管为制作材料。

3.2.5 堵塞

爆破施工的过程中,在装药作业完成以后,在孔内堵塞的处理上,施工人员需要利用黄泥来完成。在堵塞处理的过程中,需要保证堵塞的质量,并做好雷管脚线的防护,避免堵塞施工对导爆管等造成的损坏,影响后期的爆破作业。

3.2.6 联网

当各个炮眼、爆孔的基础处理结束以后,现场施工人员需要将按照爆破设计的要求,将各个爆破点加以连接起来,形成起爆网络。在孔与孔之间的连接上,需要对导爆管、雷管脚线的松紧度进行科学控制,如果松紧度控制不好,发生拉脱与损坏导爆管的概率较高,也就难以完成正常的爆破作业[6]。联网过程中,要严格根据起爆网络的设计要求来进行,保证起爆网络中孔与孔之间良好的连接处理效果。

3.2.7 防护

隧道工程的爆破施工过程中,由于爆破的威力非常大,可能对爆破区域内的有关构造等产生一定的影响,因此,在爆破作业的实施过程中,专业人员需要结合爆破参数的设计,准确分析爆破效应,进而对爆破的影响范围等进行科学划分,在可能存在影响的区域采取必要的防护设施,例如,在洞门与贯通点前20 m的位置,要进行必要的防护,爆破影响范围内的机械设备等要及时撤离到安全范围内。

3.2.8 警戒与起爆

在正式的起爆作业开始之前,现场的施工作业人员需要结合爆破的影响情况,划定爆破警戒区,并将所有的人员、设备与材料全部撤离到警戒区以外,在做好相应的安全警戒与安全防护准备以后,爆破员方可利用起爆器进行起爆控制,完成起爆作业。

3.2.9 爆后检查

在起爆作业结束以后,有关人员需要进行爆后检查,主要是检查爆破是否达到了隧道施工的标准与要求,是否造成了周边岩层的破坏等情况。只有当爆破工作面的烟尘、有毒有害气体浓度等处于安全范围时,方可开展爆破检查与验收工作,进而做好相应的后期处理工作,做好隧道开挖等环节的施工准备,保证隧道施工作业的顺利推进。

4 结语

近年来,随着隧道工程项目的逐步增多,作为隧道施工的关键环节,施工企业在开展爆破施工的过程中,需要注意对爆破方式、参数的科学选择与设计,保证确定的爆破方案符合工程现场的实际情况,提高整个爆破施工的合理性、安全性。

参考文献

[1]曾義,江鸿,陈培帅.不良地质条件下隧道爆破施工关键技术研究[J].中国水运(下半月),2018,18(4):205-207.

[2]屈海滨,胡伟,杨克群,等.不良地质条件下隧道快速掘进钻爆技术研究[J].铁道建筑技术,2018(5):64-67.

[3]张厚学.不良地质条件下大跨径隧道开挖支护施工关键技术控制措施[J].建筑工程技术与设计,2016,(10):1028.

[4]王丽华,李炜.复杂地质条件下隧道施工技术分析[J].交通世界,2017,435(21):142-143.

[5]吴跃光.浅埋地铁区间大断面隧道施工风险与技术措施分析[J].施工技术,2019,48(7):90-93.

[6]陈华龙.探讨不良地质情况下隧道的施工技术[J].福建建材,2016(12):100-102.