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公路隧道通風(fēng)豎井硬巖爆破技術(shù)

文檔作者：徐士良閆治國崔振東文檔來源：安徽建筑工業(yè)學(xué)院土木工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月23日
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公路隧道通風(fēng)豎井硬巖爆破技術(shù)
Hard Rock Blasting Technique of Ventilation Shaft of Highway Tunnel
徐士良 ，閆治國 ，崔振東
XU Shi—liang ，YAN Zhi—guo ，CU I Zhen—dong。
1．安徽建筑工業(yè)學(xué)院土木工程學(xué)院，安徽合肥230022
2．同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，上海200092
3．中交隧道工程局有限公司，北京100088
1．School of Civil Engineering，Anhui University of Architecture，Hefei 230022，Anhui，China
2．School of Civil Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China
3．CCCC Tunnel Engineering Co Ltd，Beijing 1 00088，China
【摘要】秦嶺隧道2號豎井地層巖性主要為堅硬混合片麻巖，施工難度大。通過對鉆眼機(jī)具、掏槽形式、爆破參數(shù)和
起爆方式進(jìn)行分析研究和工程實(shí)踐，確定了合適的豎井硬巖爆破技術(shù)，取得了良好的爆破效果．加快了施工速度。
【Abstract】The lithology of No．2 ventilation shaft of Oinling highway tunnel is ha rd mixed gneiss．which makes
the construction difficult．Through analyzing and researching the drill equipm ent，cut hole styles， blasting param eters
and blasting initiation，the hard rock blasting technology fitting to ventilation shaft is determ ined，w hich has good
blasting effect and advance the construction．
【關(guān)鍵詞】公路隧道；豎井；硬巖；爆破
【Key words】highway tunnel；ventilation shaft；hard rock；blasting
中圖分類號：U455．6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1000—033X(2010)05—0070—03
0 引言
秦嶺公路隧道2號豎井的掘進(jìn)直徑為12．4 Il1．凈直徑
l1．2 m，井深661．1 m，主要位于混合片麻巖地層中[I 2J．部
分地段夾黑云母斜長角閃片巖殘留體。由于受構(gòu)造影響
較小，巖體完整， 以大塊狀砌體結(jié)構(gòu)為主，視電阻率為
2．0～30．0 kQ·m，巖體波速為4．7～6．7 km·S。
公路隧道豎井施工技術(shù)主要有鑿巖爆破法、反井鉆
機(jī)法等 。反井鉆機(jī)法出渣方便、成井速度快，但施工風(fēng)險
大、成本高、鉆井深度有限；鉆爆法適應(yīng)性強(qiáng)、施工技術(shù)成
熟、便于操作。經(jīng)過分析比較，2號豎井采用全斷面一次中
深孔鉆爆法施工。影響鉆爆法施工的因素很多．主要包括
巖石本身的物理力學(xué)性質(zhì)(內(nèi)在因素)和炸藥性質(zhì)、爆破技
術(shù)工藝(外在因素)等，內(nèi)在因素取決于巖石的地質(zhì)條件、
礦物成分和地質(zhì)構(gòu)造等．外在因素取決于炸藥類型、裝藥
量、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆方式、最小抵抗線與炮孔排距和間距
的大小、炮孔數(shù)量、布置方向等一]。根據(jù)普氏理論的巖石
70
分級表，混合片麻巖巖性堅硬，巖石的可鉆性和可爆性很
低，所以豎井爆破施工難度較大。通過對鉆眼機(jī)具、掏槽
形式、爆破參數(shù)和起爆方式等進(jìn)行分析研究和工程實(shí)踐，
確定合理的硬巖爆破施工技術(shù)． 為類似巖層條件下的地
下工程爆破施工提供經(jīng)驗。
1 選擇和布置鉆眼設(shè)備
鉆眼速度和質(zhì)量對爆破效果和施工速度影響很大，
根據(jù)豎井?dāng)嗝娲蟮奶攸c(diǎn)，決定采用傘鉆和人抱鉆配合進(jìn)
行打眼工作。傘形鉆架鉆孔具有機(jī)械化程度高、勞動強(qiáng)度
低、鉆孔速度快和工作安全等優(yōu)點(diǎn)?？紤]到豎井巖石堅
硬，需要選用沖擊功率大、頻率高、扭矩大的鉆眼設(shè)備，故
選用FJD一6型傘形鉆架，~BYGZ一70型鑿巖機(jī)，人抱鉆為
YT一29型高頻鑿巖機(jī)．鉆桿選用 25 min：~[3中22 mm中空
六角鋼成品釬桿，分別長3．9 In、3．5 111、2 m，釬頭選用q)45
Inm~0 2 12111"1的“十”字形或“一”字形釬頭。
鉆眼布置實(shí)行分區(qū)打眼，共分5個區(qū)。傘鉆負(fù)責(zé)打掏槽
眼和內(nèi)圈輔助眼，人抱鉆負(fù)責(zé)打周邊眼和外圈輔助眼，掏槽
眼和周邊眼由技術(shù)較熟練的工人完成，分區(qū)打眼如圖1所示。
2 爆破參數(shù)選擇
圖1 分區(qū)打眼
2．1 掏槽形式和參數(shù)
由于豎井爆破只有1個自由面，而且隨著炮孔深度的
增加．底部巖石抗爆作用也會大大增強(qiáng)，因而掏槽爆破是
豎井施工的關(guān)鍵。目前爆破施工的掏槽形式一般分為直
眼掏槽和斜眼掏槽兩種。
為了充分發(fā)揮直眼掏槽和斜眼掏槽的優(yōu)點(diǎn)． 決定采
用復(fù)合掏槽技術(shù)。中間采用直眼桶形掏槽外加斜眼錐形
掏槽． 可以克服直眼掏槽在堅硬巖中拋出槽腔的巖渣有
限、槽腔小的缺點(diǎn)：同時為了消除錐形掏槽在孔底會使崩
落孔的抵抗線增大和進(jìn)一步擴(kuò)大槽腔體積的缺點(diǎn)．在錐
形掏槽外圍加上同深的桶形直眼掏槽． 以加強(qiáng)對掏槽腔
體內(nèi)的巖渣的破碎作用．增強(qiáng)掏槽效果．為后續(xù)炮眼爆破
創(chuàng)造良好的條件 ．．
掏槽眼的布置參數(shù)應(yīng)滿足
f
6D ＼”“
≤2【÷ 】r (1)
I J
／
方D ＼ l
≤(÷j r (2)
式中： — — 掏槽眼布置圈徑；
— — 掏槽眼布置間距；
6— — 側(cè)壓力系數(shù)，b-w~／O )， 為巖石的泊松比；
p— — 炮眼眼壁上的初始爆炸壓力；
一應(yīng)力波衰減指數(shù)，n=2—6：
．
— — 巖石單軸抗拉強(qiáng)度；
r— — 炮眼半徑
2．2 周邊眼參數(shù)的選擇
周邊眼是直接保護(hù)圍巖的， 其參數(shù)設(shè)置是否合理直
接決定光爆效果的好壞。當(dāng)周邊眼起爆時．在兩周邊光爆
橋隧機(jī)械&amp;amp; 施工技術(shù)
Bridge and Tunnel Machinery&amp;amp; Construction Technology RM CM
眼間形成貫穿裂縫是光面爆破技術(shù)中的關(guān)鍵， 因此必須
合理選擇周邊限間距和周邊眼密集系數(shù)。
周邊眼間距為
e：2 + (3)
S
I
式中：e— — 周邊眼間距：
P．、— — 爆生氣體充滿炮眼時的準(zhǔn)靜壓力。
周邊眼密集系數(shù)為
m=elW (4)
式中：r幾— — 周邊眼密集系數(shù)，一般為0．8～1．0；
— — 最小抵抗線
2．3 裝藥結(jié)構(gòu)和起爆方式
由于水膠炸藥威力大． 所以選用藥卷規(guī)格為 35
mm~350 innl、每卷質(zhì)量350 g的巖石水膠炸藥。裝藥結(jié)構(gòu)
按炸藥聚能穴的方向分正向和反向兩種 由于反向爆破
時爆速和應(yīng)力波將疊加成1個高壓應(yīng)力波陣面指向自由
面，在自由面反射后形成強(qiáng)烈的拉伸應(yīng)力波．可以提高自
由面附近巖石的爆破效果，因而決定采用反向裝藥結(jié)構(gòu)。
考慮~1J380 V起爆器的能力有限，采用非電雷管和電
雷管聯(lián)合起爆方式． 所有炮孔內(nèi)的引爆雷管均為毫秒延
期非電雷管．每10發(fā)毫秒延期非電雷管由2發(fā)毫秒延期電
雷管引爆。連線采用并、串聯(lián)方式，電雷管均采用并聯(lián)連
接方式，盡量減少接頭數(shù)目，清除接地漏電現(xiàn)象。
經(jīng)過以上分析、計算和工程試驗，得到豎井爆破的初
始條件、爆破參數(shù)和爆破分別見表1和圖2 。
表1 豎井爆破參數(shù)
3 爆破效果
采用上述爆破設(shè)計對秦嶺公路隧道2號豎井進(jìn)行施
工，平均循環(huán)進(jìn)尺2．9 m，最高達(dá)到3．1 m，炮眼利用率接
近85％，減少了欠挖、超挖現(xiàn)象．并取得了連續(xù)數(shù)月豎井
掘進(jìn)進(jìn)尺達(dá)到55 in以上 在2007~!=10月創(chuàng)造了大直徑深
豎井全斷面開挖月進(jìn)尺8O I'll的全國記錄 其中傘鉆打眼
和裝藥連線分別如圖3、圖4所示，保證了鉆爆法施工質(zhì)
量，提高了爆破效果，加快了施工速度。取得了較好的技
術(shù)經(jīng)濟(jì)效益
橋隧機(jī)械＆ 施工技術(shù)
Bridge and Tunnel Machinery&amp;amp; Construction Technology
圖2 豎井爆破
4 結(jié)語
圖3 豎井傘鉆打眼
(1)通過配備多臺人工鑿巖機(jī)和傘鉆同時作業(yè)，可以
圖4 爆破裝藥連線
縮短豎井硬巖打眼時間，加快施工速度，，
(2)在豎井堅硬巖石爆破施工中，采用復(fù)合掏槽和光
面爆破技術(shù)，保證了爆破效果，提高了爆破效率
(3)通過非電雷管和電雷管聯(lián)合起爆方式，保證了起
爆質(zhì)量，有效地減少瞎炮現(xiàn)象。
參考文獻(xiàn)：
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演[1]中國公路學(xué)報，2008，2l(3)：81—85
收稿日期：2O09—08—04
[責(zé)任編輯：唐偉瓊]
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