龙南隧道一号斜井合理光面爆破参数的确定.pdf

———文章编号：１００９４５３９（２０１８）增２０２０７０４・隧道／地下工程・龙南隧道一号斜井合理光面爆破参数的确定刘磊（中铁十六局集团第三工程有限公司浙江湖州３１３０００）摘要：为确定龙南隧道一号斜井合理的光面爆破参数，在给定光面爆破参数选取原则的基础上，结合斜井实际工程地质条件确定两组光面爆破方案。对比两组爆破方案开挖效果可以得出：（１）当炮眼密集系数Ｋ＝１时，平均超挖量为１２．９ｃｍ，半眼孔痕率为８０％；炮眼密集系数Ｋ＝０．８３时，平均超挖量为１１．５ｃｍ，半眼孔痕率为８５％。因此，斜井采用Ｏ．８３的炮眼密集系数能取得较好的光面爆破效果。（２）＂－３掏槽眼间距较大时，适当增加抛渣眼能够使岩石充分抛掷出，减少大块岩石的产生，有利于提高开挖循环进尺。（３）由现场实际爆破效果对比发现龙南隧道一号斜井采用第二组爆破方案取得的爆破效果较好，可为类似工程提供参考。关键词：隧道光面爆破参数中图分类号：Ｕ４５５．６文献标识码：Ａ—ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９４５３９．２０１８．Ｓ２．０５３ＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＲｅａｓｏｎａｂｌｅＳｍｏｏｔｈＢｌａｓｔｉｎｇＰａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒＮｏ．１ＩｎｃｌｉｎｅｄＳｈａｆｔｉｎＬｏｎｇｎａｎＴｕｎｎｅｌＬｉｕＬｅｉ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ１６山ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐ３一ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ．。ＨｕｚｈｏｕＺｈｅｊｉａｎｇ３１３０００，Ｃｈｍａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｓｍｏｏｔｈｂｌａｓｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒＮｏ．１ｉｎｃｌｉｎｅｄｓｈａｆｔｉｎＬｏｎｇｎａｎＴｕｎｎｅｌ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｓｅｌｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｍｏｏｔｈｂｌａｓｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｗｏｇｒｏｕｐｓｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｓｃｈｅｍｅｓａｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｅｘｃａｖａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｔｗｏｂｌａｓｔｉｎｇｓｃｈｅｍｅｓ，ｗｅｃａｉｎｇｅｔｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓ：（１）ＷｈｅｎｔｈｅｂｌａｓｔｈｏｌｅｄｅｎｓｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔＫ＝１，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｏｖｅｒｄｉｇｇｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｉｓ１２．９ｃｍ，ａｎｄｔｈｅｈａｌｆｈｏｌｅｍａｒｋｒａｔｅｉｓ８０％．ＷｈｅｎｔｈｅｂｌａｓｔｈｏｌｅｄｅｎｓｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔＫ＝０．８３，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｏｖｅｒｄｉｇｇｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｉｓ１１．５ｃｍ，ａｎｄｔｈｅｈａｌｆｈｏｌｅｍａｒｋｒａｔｅｉｓ８５％．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｂｌａｓｔｈｏｌｅｄｅｎｓｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆ０．８３Ｃａｌｌｂｅｕｓｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｂｅｔｔｅｒｓｍｏｏｔｈｂｌａｓｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔ．（２）Ｗｈｅｎｔｈｅｇａｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｌｏｔｔｅｄｈｏｌｅｓｉｓｌａｒｇｅ，ｔｈｅｒｏｃｋｃｏｕｌｄｔｈｒｏｗｏｕｔｅｎｏｕｇｈｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｍａｓｓｂｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｄｒｏｓｓｈｏｌｅ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｃｉｒｃｕｌａｒｆｏｏｔａｇｅ．（３）Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆａｃｔｕａｌｂｌａｓｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｎｓｉｔｅ，ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｂｌａｓｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｅｓｅｃｏｎｄｇｒｏｕｐｂｌａｓｔｉｎｇｓｃｈｅｍｅｉｎｔｈｅｉｎｃｌｉｎｅｄｓｈａｆｔｏｆＩ卫ｎｇｎａｎＴｕｎｎｅｌｉｓｇｏｏｄ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓｉｍｉｌａｒｐｒｏｊｅｅｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ；ｓｍｏｏｔｈｂｌａｓｔｉｎｇ；ｐａｒａｍｅｔｅｒ１引言光面爆破就是通过选取合理的爆破参数以及施工方法，达到爆破过后能够使开挖轮廓线满足设…计要求，半眼孔痕率较高的一种控制爆破技术。光面爆破施工有助于减少对围岩的扰动以及超欠——收稿日期：２０１８０３２８作者简介：刘磊（１９８４一），男，工程师，主要从事长大隧道施工的现场管理。“挖的产生【２Ｊ，被广泛应用于国防坑道，铁路隧道以及矿山巷道的开挖。光面爆破的主要参数Ｍ。１有：装药结构、不耦合系数、周边眼间距及光爆层厚度等。这些参数的选取大多根据工程经验获得，不同地质条件光面爆破参数的选取存在较大差异。因此，针对具体工程必须选择合理的爆破参数。本文以龙南隧道一号斜井为工程背景，根据光面爆破参数选取原则设计两组爆破方案，结合对比现场爆破效果，确定了斜井合理的光面爆破参数以铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８ｌ增２）２０７万方数据・隧道／地下工程・及爆破方案，为后期正洞的开挖以及类似工程提供了一定指导建议。２工程概况龙南隧道一号斜井位于龙南隧道线路前进方向右侧，与线路交于ＤＫ９３＋９００，与大里程的夹角为１１７。，斜井长度为１０２１ｍ，综合坡度９．３３％。斜井最大跨度９．２ｍ，高６．９ｉｎ，埋深５８０１ＴＩ，岩性主要为黑云母花岗岩，全～弱风化。斜井洞身位于弱风化层，节理裂隙较发育，岩体较完整，单轴抗压强度Ｒ。＝１５０ⅡＭＰａ，围岩级别为级，采用全断面法施工，非电毫秒雷管起爆。３光面爆破方案３．１光面爆破参数为隧道爆破过后能够获得较平整光滑开挖轮廓线，决定采用光面爆破施工。为研究较适合于龙南隧道一号斜井的光面爆破方案，设立两组光面爆破方案，爆破参数的确定如下：∽（１）周边眼间距ＥＪ。周边眼与最小抵抗线是光面爆破的两个重要参数，也决定着光面爆破的效果。周边眼一般布置在开挖轮廓线上，外插角为３。—～５。。通常按Ｅ＝（１２２０）ｄ。（ｄ。为炮孔直径）来确定周边眼间距。根据龙南隧道一号斜井现场地质条件，两组爆破方案周边眼间距均取５００ｍｍ。（２）最小抵抗线矽。最小抵抗线也称光爆层厚度，光面层厚度不仅影响周边眼间裂纹的形成，而且还影响光面层的破碎和开挖后隧道围岩的稳定。光爆层厚度与岩石的性质和地质构造有关，一般坚硬岩石光爆层厚度小，松软破碎的岩石光爆层大。光面层厚度形可用以下公式来确定：’’Ｗ＝Ｑ／Ｃ。口Ｌ式中，Ｑ为光面炮眼的装药量；６１．为炮眼间距；￡为炮眼深度；Ｃ。为爆破系数，相当于单位耗药量，对于．厂——＝４１０的岩层，ｃ。值变化范围为０．２０．５ｋｓ／ｍ３。龙南隧道一号斜井第一组爆破方案光爆层厚度确定为５００ｍｍ，第二组确定为６００ｍｍ。（３）炮眼密集系数Ｋ。即周边眼间距Ｅ与光爆层厚度形的比值，是光面爆破的又一重要参数。工∥程施工中一般取Ｋ＝形＝０．８～１．０。第一组爆破方案Ｋ＝１．０，第二组Ｋ＝０．８３。（４）不耦合系数与装药结构。炮眼直径与药卷直径的比值称为不耦合系数。光面爆破采用不耦合装药，装药不耦合系数一般在１．３～１．６之间。当不耦合系数较小时，作用在炮孔壁上的压力较大，容易对开挖轮廓线以外的岩石造成破坏；而当不耦合系数较大时，炸药爆炸后作用在孔壁上的压力大大减少，削弱了爆炸能量，因此确定一个合理的不耦合系数对于控制光面爆破效果也非常重要。龙南隧道一号斜井由于炸药类型的限制，周边眼与其余炮眼均采用直径为３２ｍｍ的药卷，周边眼的不耦合系数为１．３。周边眼采用空气间隔不耦合装药，具体装药方式见图１。图１轴线空气间隔装药为了使掏槽眼爆破的那部分岩石充分破碎，第二组爆破方案增设３个抛渣眼，每个抛渣眼底部装一卷炸药，两组爆破方案的具体爆破设计和参数见图２和表１。』！：ｊｉ窿‰盘：。文，’一一一一一一｝石ｑｑＱｑｑｕ譬：譬。３。５。７咄ｌｌｌＩ黼良＃：ｇ９９０“９＇１１Ｉ…‘气：ｌａ㈡，．甲ｌ１６０ｌｌ轨一一一ｏ’。ｋ－．０．Ｐ一｝ｐ．。０Ｏｔｌ０１１０１１０１１击１。！蘑盐钆：。忒，ｒ碣戮赞，墼一一戥？０占０ｌ，１】ＩＩｌ１１Ｉ１１ｌ∥１０６９嚅９蝾ｑ：ｏｏ＿，Ｉ云一０ＩｌＯｌｌＯｉｌ０】１矗●ＩＩｌＩ∥Ｌ９２０ｌ、ｂ．第二组爆破方案图２龙南隧道一号斜井钻爆设计（单位：ｃｍ）２０８铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣ丁『ＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８ｔ增２》万方数据・隧道／地下工程・表１龙南隧道光面爆破参数雷管炮孔直药卷直炮孔数量炮孔深度／ｍ单孔药量／ｋｇ段别径／ｍｍ径／ｍｍ一组二组一组一鲴一组二组ＭＳｌ４２３２１６１６４２．４２．４抛渣抛渣眼ＭＳ３４２３２８ｌｌ４眼３，２０．２，其余４其余２ＭＳ５４２３２８８４４２２ＭＳ７４２３２８８３．５３．５２２上４上４１．８１．８ＭＳ９４２３２１ｌ１ｌ中３．５中３．５２２下３．５下３．５２２上４上４２２ＭＳｌｌ４２３２２９２９中３．５中３．５０．６Ｏ．６下３．５下３．５２．４２．４ＭＳｌ３４２３２７７４４２．２２．２ＭＳｌ５４２３２２０２０３．５３．５Ｏ．６０．６合计１０７ｌｌＯ３．２爆破效果对比采用上述两种爆破方案，得到现场爆破效果如图３和图４。ａ．拱硕爆破效果ｂ．边墙爆破效果图３第一组爆破方案爆破效果ａ．拱顶爆破效果ｂ．边墙爆破效果图４第二组爆破方案爆破效果进一步通过三壁凿岩台车扫描隧道爆破开挖轮廓线，可以得到图５所示的超欠挖。由图５可以看到，隧道主要存在超挖现象，且超挖主要集中在边墙两侧下部。第一组爆破方案得到的平均超挖量为１２．９ｃｍ，最大可达３６ｃｍ；第二组爆破方案的平均超挖量为１１．５ｃｍ，最大值为２７ｃｍ。结合图３和图４可以发现，第二组爆破方案开挖效果比第一组开挖效果要好，隧道开挖轮廓线也较平整，考铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ虑可能是由于采用第一组爆破方案时边墙两侧打眼的间距未控制好，比设计值偏大，而抵抗线较小导致。两组爆破方案下得到的开挖循环进尺均为２．９ｍ，但第一组半眼孔痕率率为８０％，而第二组开挖循环进尺为３．１ｍ，半眼孔痕率为８５％，且由于第二组方案增加了抛渣眼，爆破后碎石块度较小，出渣更顺利。因此，采用第二组爆破方案得到的光面爆破效果较好。ａ．第一组爆破方案超欠挖情况ｂ．第二组爆破方案超欠挖情况图５超欠挖（单位：ｍ）４结论结合龙南隧道一号斜井工程背景，通过选取合理的爆破参数，确定了两组爆破方案。对比不同的隧道开挖爆破效果，可以得到以下结论：（１）斜井边墙容易出现超挖现象，在实际钻孔时应该注意控制施工质量，严格按照设计要求打眼。（２）对于同一种地质条件，不同炮眼密集系数下的光面爆破效果不一样。当炮眼密集系数Ｋ＝１时，斜井平均超挖量为１２．９ｃｌｒｌｌ，半眼孔痕率为８０％；当炮眼密集系数Ｋ＝０．８３时，平均超挖量为ＩＩ．５ｃｍ，半眼孔痕率为８５％。因此，在斜井实际爆破开挖过程中，应取炮眼密集系数为０．８３，此时光面爆破效果较好。（３）当掏槽眼间距较大时，适当增加抛渣眼能够将岩石充分抛掷出，有利于提高开挖循环进尺，减少岩石大块度的发生，方便出渣。（４）综合对比两组爆破方案下的光面爆破效果以及开挖循环进尺大小，斜井开挖爆破采用第二组爆破方案更加合理，取得的爆破效果较好。对类似２０１８Ｉ增２）万方数据・隧道／地下工程・工程具有参考价值。参考文献［１］汪学清，单仁亮，黄宝龙．光面爆破技术在破碎的软岩巷道掘进中的应用研究［Ｊ］．爆破，２００８（３）：１２一１６．［２］彭云，杨尉涛．硖门隧道掘进光面爆破及施工技术应—用探讨［Ｊ］．爆破，２００９，２６（２）：３５３７．［３］陈晓波．光面爆破参数选择与质量控制措施［Ｊ］．爆—破，２００６（１）：３９４１．［４］顾义磊，李晓红，杜云贵，等．隧道光面爆破合理爆破（上接第１５４页）（２）隧道内抗风压防火门采用重型门轴，美标平推式插芯锁加上下天地插销三点锁定逃生装置。（３）隧道区间抗风压防火门抗风压泄漏量应满足建筑外窗气密性能分级表ＧＢ／Ｔ—７１０６２００８中的７及以上标准。（４）隧道区间抗风压防火门需达到抗暴等级０．１ＭＰａ的抗暴要求¨２｜。４试验及投用效果在防火门及门五金的耐火测试中，其耐火要求按照ＧＢ１２９５５的要求来判定。最终，所选的防火门及门五金均通过了９０ｍｉｎ的耐火测试。整个测试时间内，防火门均保持着良好的耐火完整性，门五金也无明显的变形或熔融现象，合页、插销、逃生装置处也无串火现象，且门五金均能保证防火门扇处于关闭状态。而防火门及门五金的抗风压测试中，其测试标准按ＧＢ／Ｔ—７１０６２００８来进行判定。最终，试件在－１－５０００Ｐａ（１次）的工作极限环境压力差作用下，均为未出现功能障碍或损坏，完全适应隧道区间的工作环境。在经过严密的试验验证之后，本方案在昆明地铁呈贡支线得到了运营投用，结果标明方案的提升效果良好，满足运营所需的各项安全标准和其他各项要求。而且本方案容易实现科研成果到产业投用的转化，可以在行业内进行应用推广。５结论在对现行地铁隧道区间联络通道防火门的失效因素和制约条件进行实地查勘和理论分析之后，本文从门体结构设计方案、门五金配件的选用、门体材料要求和其它特殊要求方面人手进行优化改２１０铁道建筑技术［５］［６］［７］［８］参数的确定［Ｊ］．重庆大学学报（自然科学版），２００５—（３）：９５９７．赵东田．光面爆破原理分析及在工程中的应用［Ｊ］．重庆工学院学报（自然科学版），２００７（８）：３３～３５．齐景狱，刘正雄，张儒林，等．隧道爆破现代技术［Ｍ］．—北京：中国铁道出版社，１９９９：２３２４．张志呈．定向断裂控制爆破［Ｍ］．重庆：重庆出版社，—２０００：２２２３．沈显才．地铁暗挖隧道聚能水压光面爆破新技术应用—分析［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１７（５）：１０２１０５．进，成功地使得隧道区间防火门能够适应隧道内的工作环境，并大大增强了其抵抗活塞风压的能力。在之后的试验检测和昆明地铁呈贡支线的实际投用中也充分证明了本文改进方案的优越性。参考文献［１］中华人民共和国住房和城乡建设部．住房和城乡地铁设计规范：ＧＢ—５０１５７２０１３［ｓ］．北京：中国设计出版—社，２０１３：２５９２６９．［２］韩平．借助Ｓｔｅｓｓ３．０对地铁特殊区间的事故模拟分析∥［Ｃ］中国建筑学会，２００５年全国暖通空调专业委员会空调模拟分析学术交流会论文集．北京：［出版者不—详］．２００５：５２０５２３．［３］胡自林，余晓琳．广州地铁６号线的隧道通风设计—［Ｊ］．都市快轨交通，２００７（１）：４７５１．［４］李贤妮．地铁人防区间防护密闭隔断门的结构特点和—安装分析［Ｊ］．福建建筑，２０１５（１）：７３７４，１１８．［５］胡玉镜，张伟刚，刘斌生．地铁新型人防区间隔断门的—研制［Ｊ］．都市快轨交通，２００８，２１（６）：７９８２．［６］王明异．地下区间联络通道防火门设计探讨［Ｊ］．铁道—工程学报，２０１３，３０（４）：１１６１１９．［７］夏福明．地铁区间隧道联络通道及泵房施工安全风险—分析［Ｊ］．建设监理，２０１０（１０）：６５６６．［８］胡泊，李艳坤．地铁区间隔断门的施工安全控制实践与—研究［Ｊ］．工程建设与设计，２０１６（１７）：１６０１６２，１６５．［９］何斌．轨道交通主变电站与城市电网变电站合建模式探讨［Ｊ］．城市轨道交通研究，２０１０（１）：５２．［１０］孙晓秋．上海轨道交通地下区向防护密闭隔断门改进—研究［Ｊ］．城市轨道交通研究，２０１１，１４（８）：１０６１０８．［１１］ＣＯＯＰＯＥＲＬＹ，ＳＴＲＯＵＰＤ—ｗ．ＡＳＥＴＡｃｏｍｐｕｔｅｒｐｒｏ－ｇｒａｍｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇａｖａｉｌａｂｌｅｓａｆｅｅｇｒｅｓｓｔｉｍｅｆＪ１．ＦｉｒｅＳａｆｅｔｙ—Ｊｏｕｒｎａｌ，１９８５，９（１）：２９４５．［１２］张怡．隧道防火安全设计［Ｊ］．铁道建筑技术，２００９—（７）：６７６９．ＲＡｌＬＷＡＹｃ０ＮｓＴＲＵｃＴｔｏＮＴＥｃＨＮＯＬＯＧＹ２０１８Ｉ增２）万方数据