CN112880500A - 隧道软弱围岩基于双层周边眼布置的护壁光面爆破方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了隧道软弱围岩基于双层周边眼布置的护壁光面爆破方法，该方法针对V级软弱破碎围岩设置了双层周边眼，双层周边眼包括外层周边眼和内层周边眼；外层周边眼采用了光面护壁爆破的开挖方法，在起爆顺序上先起爆外层周边眼，通过爆破冲击波将隧道的基本轮廓贯通，内层周边眼爆破后则形成完整的隧道断面。相比光面爆破，光面护壁爆破在开裂面形成又长又直的主裂纹，爆破冲击波沿水平轴线相互贯通，有利于形成平整的开裂面；保留岩体一侧主裂纹数量、裂纹长度和裂纹影响范围均有所降低，而抛掷岩体一侧则有所提升，说明采用光面护壁爆破可以有效地保护保留岩体侧岩体以及提高抛掷岩体侧岩体的破碎程度，可以有效地控制超挖，提升半眼率。

Description

隧道软弱围岩基于双层周边眼布置的护壁光面爆破方法
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域，尤其是涉及一种隧道软弱围岩基于双层周边眼布置的护壁光面爆破方法。
背景技术
隧道穿越不良地质区，由于地形跌宕起伏，褶皱断层及围岩裂隙水涌水严重，软弱围岩、破碎地层比重大，同时可能存在岩溶等问题，给隧道施工带来极大的困难。岩溶即指地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用及其所产生的地貌现象和水文地质现象；岩溶可能产生大量涌水涌泥，造成安全事故。
软弱破碎围岩是隧道施工中最为常见的不良地质，也是影响隧道围岩稳定性的重要因素，通常情况下软弱破碎围岩处于稳定状态，当受到爆破、开挖等外力影响时，软弱破碎围岩的稳定性将会发生破坏，出现塌方、冒顶等工程事故。
当前在技术管理不断优化，保证质量的前提下，越来越重视成本控制，企业的精细化管理显得尤为重要。尤其是在隧道爆破施工时，开挖爆破工程造价占整个隧道工程造价己达到30％以上。
在目前山岭隧道施工中，施工单位为了追求工程进度，盲目的加大装药量，加大开挖进尺，使得隧道开挖中超欠挖现象特别明显(以设计开挖轮廓线为基准，实际开挖的断面在基准线以外的部分称为超挖，在基准线以内的部分称为欠挖)。隧道超欠挖首先会影响施工进度，造成隧道内出渣时间比较长，施工人员制作支护结构周期长；同时超欠挖会影响工程质量，造成支护厚度不足，当厚度达到一定量值时，会对工程质量验收产生不利影响，超挖的凹陷部分还会影响混凝土的附着；此外，超欠挖会提高工程造价，使工程的材料成本和人员成本增加，导致工程造价的提高；最后，超欠挖会影响隧道围岩稳定性，对于超挖部分要进行二次爆破，对围岩产生不利扰动的爆破震动，扩大隧道围岩松动圈范围，影响围岩稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种隧道软弱围岩基于双层周边眼布置的护壁光面爆破方法，以解决现有护壁光面爆破成本高，适用性差等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：隧道软弱围岩基于双层周边眼布置的护壁光面爆破方法，该方法针对V级软弱破碎围岩设置了双层周边眼，双层周边眼包括外层周边眼和内层周边眼；
所述外层周边眼采用了光面护壁爆破的开挖方法，在起爆顺序上先起爆外层周边眼，通过爆破冲击波将隧道的基本轮廓贯通，内层周边眼爆破后则形成完整的隧道断面。
可选的，所述双层周边眼在隧道开挖断面设置，布孔间距为450-550mm。
可选的，所述双层周边眼采用的装药方式为不耦合间断装药，并利用空气填充间隔。
可选的，所述外层周边眼内设有护壁管，且护壁管为PVC管。
可选的，所述外层周边眼与内层周边眼的起爆间隔为45ms-55ms。
可选的，所述起爆方式采用反向爆破方式。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：相比光面爆破，光面护壁爆破在开裂面形成又长又直的主裂纹，爆破冲击波沿水平轴线相互贯通，有利于形成平整的开裂面；保留岩体一侧主裂纹数量、裂纹长度和裂纹影响范围均有所降低，而抛掷岩体一侧则有所提升，说明采用光面护壁爆破可以有效地保护保留岩体侧岩体以及提高抛掷岩体侧岩体的破碎程度，可以有效地控制超挖，提升半眼率。同时爆破后，轮廓线上能数到的炮眼数占周边眼总数的比例为半眼率；半眼率越高，爆破对周边岩体的破坏程度越小，爆破施工的质量控制情况越好。
与常规光面爆破相比，采用基于双层周边眼布置的护壁光面爆破方法后，可明显减少隧道每循环施工的耗材量，降低整体的施工成本。减小最大超挖量，加快了施工进度，而且在最外层周边眼设置了护壁，爆破后周边围岩的稳定性有所提高，提升了工程的安全系数。
附图说明
图1为本发明隧道软弱围岩基于双层周边眼布置的护壁光面爆破方法的双层周边眼布置示意图。
图2为本发明隧道软弱围岩基于双层周边眼布置的护壁光面爆破方法的外层周边孔示意图。
图3为本发明隧道软弱围岩基于双层周边眼布置的护壁光面爆破方法的内层周边孔示意图。
1、护壁管；2、药卷；3、炮孔；4、外层周边孔；5、内层周边孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：隧道软弱围岩基于双层周边眼布置的护壁光面爆破方法，该方法针对Ⅴ级软弱破碎围岩设置了双层周边眼，双层周边眼包括外层周边眼4和内层周边眼5。Ⅴ级围岩主要为中风化炭质页岩及变余砂岩，薄-中厚层状构造，隧道出口位于碎块石土中，受浅埋及断层F22与隧道路线走向近似正交，断层周边岩体极易破碎。
其中外层周边眼4采用了光面护壁爆破的开挖方法，在起爆顺序上先起爆外层周边眼4，通过爆破冲击波将隧道的基本轮廓贯通，内层周边眼5爆破后则形成完整的隧道断面。
双层周边眼在隧道开挖断面设置，布孔间距为450-550mm，其中优选的布孔间距为500mm。双层周边眼采用的装药方式为不耦合间断装药，不耦合装药指炸药直径小于炮孔直径，且药卷与炮眼壁之间留有较大的空气柱。炸药与炮孔壁之间留有间隙，需利用空气填充。外层周边眼4内设有护壁管1，且护壁管1呈半周向设置，安装在靠近保留岩体的一侧。从而使得该方向为护壁面方向，其反方向为临空面方向。护壁管1的材质为PVC管。内层周边眼5则不用护壁管。外层周边眼4与内层周边眼5的起爆间隔为45ms-55ms，其中优选的起爆间隔为50ms。起爆方式采用反向爆破方式，即起爆药卷要先装，所有药卷的聚能穴都朝向眼口。
工作原理：施工中为了保留岩体一侧，就在周边空孔内添加了护壁管，炮孔内炸药爆炸后所产生的高温、高压气体先冲击护壁管内壁，从而避免直接作用于孔壁，爆轰波在护壁管内壁产生透射波以及反向压缩波，透射波经三重阻隔(护壁管、护壁管和炮孔壁间的空气以及护壁管受压产生的变形与位移)能量极速衰减，从而降低了爆轰波对保留岩体一侧炮孔内壁的破坏程度，因此能达到保护保留岩体的目的。
对于抛掷岩体一侧，由于没有护壁管对爆炸能量的阻隔作用，爆炸能量直接作用于该方向的岩体，有利于该方向岩体裂纹的形成，进而有利于充分利用爆炸能量破碎该方向岩体。在保留岩体和抛掷岩体的交接位置，即预定岩体开裂面方向，护壁管的两个边缘正对该位置，该方向必然形成应力集中及裂纹开裂的导向作用，有利于该预定开裂面形成又长又直的裂纹，达到保护保留岩体、充分破碎抛掷方向岩体和形成平整开裂面的目的。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.隧道软弱围岩基于双层周边眼布置的护壁光面爆破方法，其特征在于：该方法针对V级软弱破碎围岩设置了双层周边眼，双层周边眼包括外层周边眼和内层周边眼；
所述外层周边眼采用了光面护壁爆破的开挖方法，在起爆顺序上先起爆外层周边眼，通过爆破冲击波将隧道的基本轮廓贯通，内层周边眼爆破后则形成完整的隧道断面。
2.根据权利要求1所述的隧道软弱围岩基于双层周边眼布置的护壁光面爆破方法，其特征在于：所述双层周边眼在隧道开挖断面设置，布孔间距为450-550mm。
3.根据权利要求1所述的隧道软弱围岩基于双层周边眼布置的护壁光面爆破方法，其特征在于：所述双层周边眼采用的装药方式为不耦合间断装药，并利用空气填充间隔。
4.根据权利要求1所述的隧道软弱围岩基于双层周边眼布置的护壁光面爆破方法，其特征在于：所述外层周边眼内设有护壁管，且护壁管为PVC管。
5.根据权利要求1所述的隧道软弱围岩基于双层周边眼布置的护壁光面爆破方法，其特征在于：所述外层周边眼与内层周边眼的起爆间隔为45ms-55ms。
6.根据权利要求1所述的隧道软弱围岩基于双层周边眼布置的护壁光面爆破方法，其特征在于：所述起爆方式采用反向爆破方式。
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