光面爆破与喷锚支护技术在大断面隧道施工中的应用.pdf

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1、研究与探讨l建筑建材装饰光面爆破与喷锚支护技术在大断面隧道施工中的应用张振龙(甘肃铁科建设工程咨询有限公司。甘肃兰州730000)摘要本文结合某铁路客运专线的隧道路段．简要介绍了光面爆破和湿喷合成纤维混凝土在隧道施工中的应用，以及二者的紧密联系、有机结合。围岩开挖后及时封闭暴露岩面，使岩体表面整体受力，提高围岩自身的承载能力．且与围岩共同形成一个支护体系．抑制围岩变形。这充分体现了“新奥法”施工的原则，让我们认识和再次了解在地质条件复杂地段隧道的开挖和支护过程。关键词：大断面隧道光面爆破装药结构喷锚支护1工程简况1

2、．1地质构造某铁路客运专线隧道全长4004m．为单洞双线隧道．轨顶面以上有效净空面积为100平米．开挖掘进断面约150平米。隧道通过区域地质岩体处于东向西构造体系，受南北向挤压，褶皱较发育有背斜、断层。背斜位于测区中部．轴部走向与线路几乎平行，并于右侧90米外通过，大致呈N77。W。核心部岩性为震旦系下统马家河组(Z。M)辉石安山岩夹砂页岩，节理发育。NE翼产状为N600～800W／440～750NE、SW翼产状为N700～850E1400一430sE。背斜轴部距线路较近，岩体较破碎，对施工影响较大。断层位于测区北

3、部，断层走向大致并行线路呈N700～800W．断层破碎带宽10，70米．为断层角砾夹透镜体．透镜体最大达20米；石质以安山岩质为主，夹有石英岩质，地质情况复杂；受区域地质构造的影响，岩体节理裂隙发育．涌水量大．节理多呈“米”字型发育，主要有四个方向E—w、S-N、N700W、N700E．倾角多近于垂直．部分段内岩体破碎成块石、碎石结构。1．2施工原则充分利用围岩的自稳能力．采用控制爆破作为开挖手段．尽量减少对围岩的扰动，使围岩成为支护体系的组成部分。将锚杆和喷射混凝土结合在一起作为主要支护手段，对开挖裸露的岩体及时

4、进行支护，以便控制围岩的变形与松弛．形成以锚杆、喷射混凝土和围岩于三位一体的2012年第2期承载结构体系．共同承载山体压力，使施工处于安全受控状态．其施工过程控制的原则是：(1)施组方案要充分体现“新奥法”原理并贯穿于施工；(2)依靠信息反馈，实施动态管理。形成流水作业，控制好流水节拍，防止工序失衡；(3)突出超前地质预测预报并纳人施工工序；(4)施工中坚持“管超前、弱爆破、少扰动、早封闭、强支护、勤量测”的原则；(5)充分利用和提高围岩的自承能力．并通过初期支护结构达到稳定围岩的目的：(6)突出科技创新。1．3施

5、工机具配置1．4光爆施工流程图1光爆施工流程图2光面爆破光面爆破是周边爆破眼同时起爆．产生应力波的叠加．给围岩造成切向拉力．其中爆破时拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点。光面爆破是一种控制开挖轮建筑建材装饰107蛊一里雪一墓一建筑建材装饰I研究与探讨廓线的爆破方法，它是在开挖面的预定爆破线上布置一定数量的周边炮眼，选择合理的间距与抵抗线，采用弱性装药结构(即炸药不充满炮眼孔，而且与眼孔之间留有一定空隙)，最后同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，使相邻两炮眼靠爆破冲击波的合力产生轮廓

6、裂缝。而炮眼孔壁上的炸药压力，因采用弱性装药，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气体的瞬间膨胀使裂缝进一步扩展．形成平整的爆裂面。因此，使围岩最大限度地少受扰动和破坏，保持了围岩的稳定，提高施工的安全系数，同时使开挖轮廓圆顺平整，减少超欠挖．衬砌时电减少混凝土的回填量。控制光面爆破效果的主要因素有周边眼的不耦合系数、周边眼间距、最小抵抗线、周边眼装药量以及掏槽眼的布置方法。结合本工程地质情况及开挖断面，对本隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩进行如下光面爆破设计。2．1爆破相关参数设计

7、炮眼直径dk-4．2cm，炮眼深度L=300cm，岩石抗破坏屈服系数k。=O．51，炸药的密度P。=932k∥m3，岩石抗剪强度T=3．12MPa，抗拉强度口．=5．3IMPa，抗压强度Ⅱ。=70．0MPa。2．1．1确定周边眼的不耦合系数D，计算周边眼所装的药卷直径d，(em)D：√o．605×(699．7／盯。)雌”+0．395=2．1d。=dJD=2CEll2．1．2确定周边眼间距E(crn)和最小抵抗线w(ca)E=54．2976lcDdi=55cmW=1．2E=66cnl2I．3确定周边眼装填系数B和周边

8、眼装药量Q。(g)B=(EWT+盯。EL)，(盯一t+盯。E)L=0．56Qk=0．251rdi。BLPo=492g2．1．4掏槽眼的布置方法由于隧道断面大，便于多台钻机同时钻眼，为提高爆破效率，给辅助炮增刨更有利的临空面，光面爆破的掏槽眼设计为楔形掏槽法掏槽，掏槽面积为20．7rd，掏槽体积为49．7m3。11级围岩掏槽眼、炮眼布置见图5。(1)掏槽眼：掏