CN103983147A - 一种多年冻土区公路隧道周边孔爆破施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道施工领域，为一种多年冻土区公路隧道周边孔爆破施工方法。步骤1：根据隧道围岩级别，确定开挖方式及单循环进尺深度。步骤2：根据隧道设计开挖轮廓线位置，按照规定间距进行周边孔钻进。步骤3：钻进成孔后进行清孔。步骤4：进行每个炮孔的炸药装填及雷管、导爆索连接。步骤5：对每个炮孔及减震孔进行NaCl溶液充填，孔口均采用炮泥堵塞。步骤6：起爆方式采用分区起爆来布设起爆网络，洞壁位置区域的周边孔先起爆，然后再起爆拱顶位置的周边孔。在隧道周边孔设计时，采取不耦合装药结构，采用分段起爆、微差爆破、减震设计，减小爆破热量、降低围岩的爆破温度，保证多年冻土的稳定，节省施工成本，使施工简便快捷。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工领域，特别是一种多年冻土区公路隧道周边孔爆破施工方法。
背景技术
我国多年冻土区面积占陆地总面积的22%，主要分布在大兴安岭和青藏高原。随着我国西部大开发战略及振兴东北老工业基地战略的实施，在多年冻土区的公路工程数量逐渐增多，这就不可避免的涉及到穿越多年冻土区的公路隧道施工技术问题。常规光面爆破技术和爆破参数，具有爆破力和爆破震动强的特点，这势必会对多年冻土产生剧烈扰动，甚至造成冻土的热融坍塌，威胁冻土的稳定性。目前多年冻土区公路隧道爆破设计时，仅仅依靠炸药防冻技术和减小药量的方法，仍无法彻底解决多年冻土区隧道爆破产生的冻土热融坍塌问题；另一方面，如果在爆破过程中产生欠挖现象，再次爆破产生的热量和扰动将会对冻土引起附加的热融交换效应，极易引起冻土的热融塌方事故。
发明内容
为解决多年冻土区公路隧道爆破施工引起的冻土热融塌方问题，本发明提出一种可以减小爆破震动及热融扰动的多年冻土区公路隧道周边孔爆破开挖方法。
在多年冻土区公路隧道爆破施工过程中，经常发生因爆破震动过大或爆破过程中释放热量过多而引起的多年冻土热融塌方事故，严重威胁多年冻土区隧道的稳定性，造成施工工期的延误和施工成本的增加。为解决这一问题，基于多年冻土区隧道爆破热微扰动概念，本发明提出适合多年冻土区公路隧道爆破技术的“减小扰动，降低温度，保护冻土”的设计理念。在隧道周边孔设计时，采取不耦合装药结构，配合分段起爆、微差爆破的手段及减震孔设计，最大限度的减小多年冻土区公路隧道爆破热量、降低围岩的爆破温度，以保证多年冻土的稳定，同时节省了二次爆破、回填混凝土以及处理冻土热融坍塌的施工成本，同时使得隧道衬砌结构的施工更加简便快捷。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种多年冻土区公路隧道周边孔爆破施工方法，其特征在于，依次包括如下步骤进行实施：
步骤1：根据隧道围岩级别，确定开挖方式及单循环进尺深度。
步骤2：根据隧道设计开挖轮廓线位置，按照规定间距进行周边孔钻进。具体说，周边孔开孔位置在隧道设计轮廓线处，根据不同的爆破进尺深度设计外插角，且在每两个周边孔之间的中心位置设置减震孔1个。
步骤3：钻进成孔后，使用高压风枪进行清孔。
步骤4：进行每个炮孔的炸药装填及雷管、导爆索连接。具体采用非毫秒雷管及非电导爆索连接起爆网络，周边孔采用导爆索连接，炸药与导爆索安置于炮孔内。
步骤5：对每个炮孔及减震孔进行NaCl溶液充填，并每个爆破孔及减震孔孔口均采用炮泥堵塞。
步骤6：起爆方式采用分区起爆来布设起爆网络，洞壁位置区域的周边孔先起爆，然后再起爆拱顶位置的周边孔，以达到减小震动的目的。检查起爆网络，连接起爆器，引爆炸药。
步骤2中，所述周边孔及减震孔要保证孔底位置在设计轮廓线外5-10cm，炮孔间距50-60cm。所述周边孔与减震孔均采用φ42mm风动凿岩机成孔；炸药选择KBW防水抗冻性φ32mm乳化炸药，采取间隔装药形式，每个炮孔由孔底开始起爆。
步骤4中，所述炸药采取不耦合装药结构，以降低炸药爆炸后产生的爆轰压力，使炮孔内压力呈准静态压力作用形式，防治孔壁出现压碎区，达到光面爆破效果。
步骤6中，所述起爆方式，当采用全断面开挖及分台阶开挖的上端面开挖时，均采用先起爆拱顶区域（即图中Ⅰ区），后起爆边墙区域（即图中Ⅱ区）的分区起爆方式。
与现有技术相比，本发明技术方案具有如下优点：
（1）每个爆破孔和减震孔都采用NaCl溶液充填，孔口采用炮泥堵塞，能有效降低爆破温度，防止冻土产生热融塌方。具体说，周边孔及减震孔内均采用NaCl溶液充填，由于其具有比热容和汽化热较大、吸热效果好的特点；同时NaCl自身为惰性物质，可以阻断炸药爆炸产物的自由基反应，以达到减小爆破热量的目的。
（2）周边孔采用分区起爆方式，并在相邻炮孔之间设置减震孔，可以避免同时起爆时产生过大的震动，以保证多年冻土的稳定。
（3）在相邻周边孔之间的减震孔，相当于在周边孔之间认为增加了一个临空面，更有利于保证周边孔的贯通，以达到更好的光面爆破效果。
（4）周边孔严格控制外插量，以保证爆破后不产生欠挖，减小了二次爆破的成本及其对冻土的热融扰动。
附图说明
图1为实施例一全断面开挖周边孔及减震孔布置及起爆分区图。
图2为实施例二分台阶开挖周边孔及减震孔布置及起爆分区图。
图3为周边孔装药结构图。
图中：1 炮孔；2 减震孔；3 炸药；4 雷管；5 炮泥；6 导爆索；7 NaCl溶液。
具体实施方式
针对多年冻土区隧道围岩级别普遍较低的特点，针对Ⅳ级以下围岩进行爆破设计。根据不同的围岩级别选择不同的开挖方式，对于Ⅵ级、Ⅴ级围岩采用台阶法开挖，Ⅳ级及以上围岩采用全断面法开挖。
采用台阶法开挖时，周边孔装药量设计为2卷；全断面法开挖时，周边孔装药量设计为3卷。
对于Ⅵ级、Ⅴ级围岩，每个爆破循环进尺深度不大于1m，相邻炮孔间距50cm；对于Ⅳ级围岩，每个爆破循环进尺深度不大于1.5m，相邻炮孔间距不大于60cm。
以下结合附图和两个实施例对本发明技术方案作进一步介绍。
实施例一（全断面法开挖）
步骤1：根据隧道围岩级别，确定开挖方式及单循环进尺深度：为Ⅳ级及以上围岩，因此采用全断面法开挖；周边孔装药量设计为3卷；每个爆破循环进尺深度不大于1.5m，相邻炮孔间距不大于60cm。如图1所示。
步骤2：根据隧道设计开挖轮廓线位置，按照规定间距进行周边孔钻进。
步骤3：钻进成孔后，使用高压风枪进行清孔。
步骤4：进行每个炮孔1的炸药装填及雷管4、导爆索6连接。如图3所示，采用非毫秒雷管4及非电导爆索6连接起爆网络，周边孔采用导爆索6连接，炸药3与导爆索6安置于炮孔1内。
步骤5：对每个炮孔1及减震孔2进行NaCl溶液7充填，并采用炮泥5堵塞孔口。
步骤6：检查起爆网络，连接起爆器，引爆炸药。
实施例二（台阶法开挖）
步骤1：根据隧道围岩级别，确定开挖方式及单循环进尺深度：为对于Ⅵ级、Ⅴ级围岩，因此采用台阶法开挖；周边孔装药量设计为2卷；每个爆破循环进尺深度不大于1m，相邻炮孔间距50cm。如图2所示。
步骤2：根据隧道设计开挖轮廓线位置，按照规定间距进行周边孔钻进。
步骤3：钻进成孔后，使用高压风枪进行清孔。
步骤4：进行每个炮孔1的炸药装填及雷管4、导爆索6连接。如图3所示，采用非毫秒雷管4及非电导爆索6连接起爆网络，周边孔采用导爆索6连接，炸药3与导爆索6安置于炮孔1内。
步骤5：对每个炮孔1及减震孔2进行NaCl溶液7充填，并采用炮泥5堵塞孔口。
步骤6：检查起爆网络，连接起爆器，引爆炸药。
本发明的施工质量控制：
施工应严格按照爆破设计进行组织，周边孔开孔位置及孔底位置最大误差不超过5cm，且外插角误差不超过0.5°；为防止机械用水在钻孔内冻结，在炮孔施工完毕后，用高压风枪将炮孔内的石屑和积水吹干，尽快安置炸药和起爆网络；为降低爆炸温度、减小震动，每个钻孔内均应采用NaCl溶液充填，孔口设置炮泥堵塞；起爆雷管采用延时非电毫秒雷管。
在多年冻土区公路隧道施工过程中，周边孔爆破参数的影响因素很多，因此本发明会存在很多变化情况，但只要不脱离本发明的理念，仅在爆破参数方面的改变都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种多年冻土区公路隧道周边孔爆破施工方法，其特征在于，依次包括如下步骤进行实施：
步骤1：根据隧道围岩级别，确定开挖方式及单循环进尺深度；
步骤2：根据隧道设计开挖轮廓线位置，按照规定间距进行周边孔钻进：
周边孔开孔位置在隧道设计轮廓线处，根据不同的爆破进尺深度设计外插角，且在每两个周边孔之间的中心位置设置减震孔1个；
步骤3：钻进成孔后，使用高压风枪进行清孔；
步骤4：进行每个炮孔的炸药装填及雷管、导爆索连接：
采用非毫秒雷管及非电导爆索连接起爆网络，周边孔采用导爆索连接，炸药与导爆索安置于炮孔内；
步骤5：对每个炮孔及减震孔进行NaCl溶液充填，并每个爆破孔及减震孔孔口均采用炮泥堵塞；
步骤6：起爆方式采用分区起爆来布设起爆网络，洞壁位置区域的周边孔先起爆，然后再起爆拱顶位置的周边孔。
2.如权利要求1所述的多年冻土区公路隧道周边孔爆破施工方法，其特征在于，步骤2中，所述周边孔及减震孔要保证孔底位置在设计轮廓线外5-10cm，炮孔间距50-60cm。
3.如权利要求1所述的多年冻土区公路隧道周边孔爆破施工方法，其特征在于，步骤2中，所述周边孔与减震孔均采用φ42mm风动凿岩机成孔；炸药选择KBW防水抗冻性φ32mm乳化炸药，采取间隔装药形式，每个炮孔由孔底开始起爆。
4.如权利要求1所述的多年冻土区公路隧道周边孔爆破施工方法，其特征在于，步骤4中，所述炸药采取不耦合装药结构。
5.如权利要求1所述的多年冻土区公路隧道周边孔爆破施工方法，其特征在于，步骤6中，所述起爆方式，当采用全断面开挖及分台阶开挖的上端面开挖时，均采用先起爆拱顶区域（即图中Ⅰ区），后起爆边墙区域（即图中Ⅱ区）的分区起爆方式。
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