CN108151596A - 引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法 - Google Patents

引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法 Download PDF

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Abstract

一种引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法。其包括地质条件判定；测量放线；确定隧洞轮廓线上爆破孔间距并标注；进行钻孔；在爆破孔内装入炸药；连接起爆网络；起爆；清理危石、出渣等步骤。本发明采用光面控制爆破技术，在地质条件复杂、岩性变化快、节理裂隙发育且以软岩为主的引水隧洞爆破开挖施工中，可明显提高施工质量，Ⅲ类较完整岩石爆破孔痕迹保存率为75.8％，Ⅳ类较破碎岩石爆破孔痕迹保存率为48.3％；开挖面平整度达到90％；超挖量得到有效控制，Ⅲ类围岩平均径向超挖控制在5cm，Ⅳ类围岩平均径向超挖控制在7cm，符合施工质量标准，可取得良好经济效益，为以后类似围岩引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工提供了借鉴作用。

Description

引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法
技术领域
本发明属于隧洞施工技术领域，特别是涉及一种引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法。
背景技术
目前，国内外隧洞开挖的主要施工有：爆破开挖、非爆破的机械开挖、导坑超前加扩挖方法，其中爆破开挖作为传统的隧洞开挖施工方法仍被广泛使用。隧洞施工质量控制的一个重要方面就是把围岩的损坏程度控制在最小限度，以减小爆破对预留围岩的影响。隧洞施工中采用光面爆破和预裂爆破的主要原因就是控制爆破对遗留围岩的损伤，其重要标志就是控制超欠挖，由爆破造成的超欠挖，是严重而普遍的问题，超挖致使多装、多运渣，超挖空间还要用混凝土进行回填，欠挖则要清除，从而造成人工、工期和材料的超额消耗，对隧洞施工速度、成本、安全、质量有着不容忽视的影响。控制超欠挖，实质上就是控制爆破对遗留围岩的损伤，在严重情况下，超欠挖对隧洞的稳定性会产生一定影响。虽然由于爆破引起的超欠挖是不可避免的，但是可以控制，良好合理的爆破技术可以使超欠挖控制在一定的水平之内，也就是说可以把对遗留围岩的损坏控制在一定的水平之内。
隧洞爆破开挖超欠挖控制根据施工要求、作业条件、断面形式、围岩特性等情况常采用以下施工方法：
1、光面爆破：沿开挖轮廓线密集布置炮孔，采用小药量不耦合装药，在主爆区爆破后起爆，以形成平整轮廓面的爆破作业。优点：不仅在坚硬和完整的岩石中效果明显，在不均质和构造发育岩体中也可减轻对遗留围岩的破坏，减少超欠挖，有利于围岩稳定。缺点：光面孔在主爆孔之后爆破使防震和防裂缝深入保留区的能力较预裂爆破差。
2、预裂爆破：沿开挖轮廓线密集布置炮孔，采用小药量不耦合装药，在主爆区爆破之前起爆，在爆破区和保留区之间形成一道有一定宽度的贯穿裂缝，以减弱主体爆破对遗留围岩的破坏，并形成平整的轮廓面的爆破作业。优点：广泛用于坚硬和完整的岩石中且效果明显。缺点：在不均质和节理裂隙发育岩体中施工效果较差，而且由于夹制性大，因此炸药单耗大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法。
为了达到上述目的，本发明提供的引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)地质条件判定
每循环开挖完成后，需紧跟开挖面对围岩进行观测描述，并对围岩的节理裂隙状态进行判定，然后根据判定结果确定爆破参数；
2)测量放线
在距掌子面50m范围内的拱顶及两侧边墙处分别安装激光指向仪，用于控制隧洞掘进方向，同时在隧洞内布设导线控制点，并利用全站仪对掌子面上的隧洞轮廓线进行精确放样；
3)确定隧洞轮廓线上爆破孔间距并标注
因此对于Ⅲ类围岩，爆破孔的间距采用45cm，对于Ⅳ类围岩，爆破孔的间距采用40cm，而对于局部破碎或软弱夹层，可根据现场实际情况采用增大爆破孔的间距或只打孔不装药的方式进行调整，然后根据上述确定的爆破孔间距用红油漆在隧洞轮廓线上标注出爆破孔的位置；
4)进行钻孔
由操作人员采用风钻在标注处向内收缩5-8cm处进行钻孔而形成爆破孔，对存在的局部欠挖位置采用挖掘机进行处理，以减少超挖量；
5)在爆破孔内装入炸药
在每个爆破孔内装入一卷Φ27mm的炸药，并将导爆管从爆破孔内引出，孔口采用炮泥堵塞；
6)连接起爆网络
将所有爆破孔内引出的导爆管分成若干束，每束导爆管捆在一发导爆管雷管上，再将多发导爆管雷管作为一组集束捆在上一级导爆管雷管上，如此操作而连接成起爆网络；
7)起爆
非爆破人员撤离到安全区，待警戒设置完成并符合安全规定后，起爆一发或一组导爆管雷管即可以将整个起爆网络中的炸药全部点燃；如有瞎炮，要进行专门处理；
8)清理危石、出渣
清理开挖面上的危石并出渣，及时检查光爆效果，分析原因，调整其后的爆破设计方案。
在步骤4)中，进行钻孔时，对于Ⅲ类围岩，爆破孔的孔深控制在不大于3.0m，对于Ⅳ类围岩，爆破孔的孔深控制在不大于2.0m。
在步骤4)中，所述的风钻为YT28气腿式风钻。
在步骤6)中，导爆管雷管应用绝缘胶布包扎在离一根导爆管雷管的自由端15cm处，聚能穴位置背向传爆，起爆网络连好后要有专人负责检查后再起爆。
本发明提供的引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法采用光面控制爆破技术，在地质条件复杂、岩性变化快、节理裂隙发育，且以软岩为主的引水隧洞爆破开挖施工中，可明显提高施工质量，Ⅲ类较完整岩石爆破孔痕迹保存率为75.8％，Ⅳ类较破碎岩石爆破孔痕迹保存率为48.3％；开挖面平整度达到90％；超挖量得到有效控制，Ⅲ类围岩平均径向超挖控制在5cm，Ⅳ类围岩平均径向超挖控制在7cm，符合施工质量标准，取得了良好的经济效益，为以后类似围岩引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工提供了借鉴作用。
附图说明
图1为本发明提供的引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法流程图。
图2为用红油漆在隧洞轮廓线上标注出的爆破孔位置示意图。
图3为在爆破孔内装入的炸药结构示意图。
图4为起爆网络连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法进行详细说明。
某供水施工一标主体工程为引水隧洞，主洞全长12256.514m，隧洞为有压隧洞，开挖断面为圆拱斜墙，成洞断面为圆形，成洞直径为3.9m。洞室岩性主要为火山角砾岩、玄安岩、泥质粉砂岩、泥质含砾砂岩、凝灰质岩屑砂岩，岩体强度低，岩性复杂且变化快，其中Ⅲ类围岩占55％；Ⅳ类围岩占10％；Ⅴ类围岩占35％。采用本发明提供的引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法控制爆破开挖超欠挖取得了良好的效果。
如图1所示，本发明提供的引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法包括按顺序进行的下列步骤：
1、地质条件判定
每循环开挖完成后，需紧跟开挖面对围岩进行观测描述，并对围岩的节理裂隙状态进行判定，然后根据判定结果确定爆破参数；
地质条件是客观条件，它是确定爆破参数的基本依据，地质条件是随掘进不断变化的，主要是围岩节理裂隙的变化，因此在现场施工中应根据具体情况来确定和调整爆破孔的方位和角度。
2、测量放线
在距掌子面50m范围内的拱顶及两侧边墙处分别安装激光指向仪，用于控制隧洞掘进方向，同时在隧洞内布设导线控制点，并利用全站仪对掌子面上的隧洞轮廓线进行精确放样；
3、确定隧洞轮廓线上爆破孔间距并标注
根据地层岩石强度，Ⅲ类围岩属中硬岩，Ⅳ类围岩属软岩，且围岩完整性较差，节理裂隙发育，局部存在软弱夹层，因此对于Ⅲ类围岩，爆破孔的间距采用45cm，对于Ⅳ类围岩，爆破孔的间距采用40cm，而对于局部破碎或软弱夹层，可根据现场实际情况采用增大爆破孔的间距或只打孔不装药的方式进行调整，然后根据上述确定的爆破孔间距用红油漆在隧洞轮廓线上标注出爆破孔的位置，如图2所示。
4、进行钻孔
由操作人员采用YT28气腿式风钻在标注处向内收缩5-8cm处进行钻孔而形成爆破孔，对存在的局部欠挖位置采用挖掘机进行处理，以减少超挖量；对于Ⅲ类围岩，爆破孔的孔深控制在不大于3.0m，对于Ⅳ类围岩，爆破孔的孔深控制在不大于2.0m。并且钻孔作业时拱顶范围内应控制上仰角，两侧边墙部位控制水平外插角，底板部位控制下插角。
5、在爆破孔内装入炸药
为增加爆破孔装药的不耦合系数，如图3所示，在每个爆破孔内装入一卷Φ27mm的炸药1，并将导爆管2从爆破孔内引出，孔口采用炮泥堵塞，以减少爆破孔的装药量。
6、连接起爆网络
如图4所示，将所有爆破孔内引出的导爆管2分成若干束，每束导爆管2捆在一发导爆管雷管3上，再将多发导爆管雷管3作为一组集束捆在上一级导爆管雷管3上，如此操作而连接成起爆网络。
另外，导爆管雷管3应用绝缘胶布包扎在离一根导爆管雷管3的自由端15cm处，聚能穴位置背向传爆，起爆网络连好后要有专人负责检查后再起爆。
7、起爆
非爆破人员撤离到安全区，待警戒设置完成并符合安全规定后，起爆一发或一组导爆管雷管3即可以将整个起爆网络中的炸药1全部点燃；如有瞎炮，要进行专门处理
8、清理危石、出渣
清理开挖面上的危石并出渣，及时检查光爆效果，分析原因，调整其后的爆破设计方案。

Claims (4)

1.一种引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法，其特征在于：所述的引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)地质条件判定
每循环开挖完成后，需紧跟开挖面对围岩进行观测描述，并对围岩的节理裂隙状态进行判定，然后根据判定结果确定爆破参数；
2)测量放线
在距掌子面50m范围内的拱顶及两侧边墙处分别安装激光指向仪，用于控制隧洞掘进方向，同时在隧洞内布设导线控制点，并利用全站仪对掌子面上的隧洞轮廓线进行精确放样；
3)确定隧洞轮廓线上爆破孔间距并标注
因此对于Ⅲ类围岩，爆破孔的间距采用45cm，对于Ⅳ类围岩，爆破孔的间距采用40cm，而对于局部破碎或软弱夹层，可根据现场实际情况采用增大爆破孔的间距或只打孔不装药的方式进行调整，然后根据上述确定的爆破孔间距用红油漆在隧洞轮廓线上标注出爆破孔的位置；
4)进行钻孔
由操作人员采用风钻在标注处向内收缩5-8cm处进行钻孔而形成爆破孔，对存在的局部欠挖位置采用挖掘机进行处理，以减少超挖量；
5)在爆破孔内装入炸药
在每个爆破孔内装入一卷Φ27mm的炸药(1)，并将导爆管(2)从爆破孔内引出，孔口采用炮泥堵塞；
6)连接起爆网络
将所有爆破孔内引出的导爆管(2)分成若干束，每束导爆管(2)捆在一发导爆管雷管(3)上，再将多发导爆管雷管(3)作为一组集束捆在上一级导爆管雷管(3)上，如此操作而连接成起爆网络；
7)起爆
非爆破人员撤离到安全区，待警戒设置完成并符合安全规定后，起爆一发或一组导爆管雷管(3)即可以将整个起爆网络中的炸药(1)全部点燃；如有瞎炮，要进行专门处理；
8)清理危石、出渣
清理开挖面上的危石并出渣，及时检查光爆效果，分析原因，调整其后的爆破设计方案。
2.根据权利要求1所述的引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法，其特征在于：在步骤4)中，进行钻孔时，对于Ⅲ类围岩，爆破孔的孔深控制在不大于3.0m，对于Ⅳ类围岩，爆破孔的孔深控制在不大于2.0m。
3.根据权利要求1所述的引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法，其特征在于：在步骤4)中，所述的风钻为YT28气腿式风钻。
4.根据权利要求1所述的引水隧洞爆破开挖超欠挖控制施工方法，其特征在于：在步骤6)中，导爆管雷管(3)应用绝缘胶布包扎在离一根导爆管雷管(3)的自由端15cm处，聚能穴位置背向传爆，起爆网络连好后要有专人负责检查后再起爆。
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