浅谈松动爆破开挖技术在砂砾岩质隧道的应用
作者：董浩伟 唐和青 支永辉
来源：《城市建设理论研究》2013年第32期
摘 要：针对新建兰新铁路甘青段LXS-4标段上旧庄隧道砂夹砾岩段围岩特性，为了减少开挖时间，缩短开挖时间，同时有效控制超欠挖，采用了松动爆破技术，辅助机械修边、凿顶，并选用适当的爆破参数和施工方法。通过工程实践证明，上述措施能有效的控制超欠挖，提高单循环作业效率，实现了该隧道工程快速安全掘进。 关键词： 砂夹砾岩；隧道施工；松动爆破技术；爆破参数 中图分类号：U45 文献标识码：A 1 工程概况
上旧庄隧道通过区地层岩性主要为砾岩夹砂岩，胶结性好，传统机械开挖耗时耗力。该隧道按照常规采用机械开挖方法，每循环（2.2m）掘进时间10～12小时，月进尺70m～80m。机械损耗严重，维修率增加，且常因机械故障导致掌子面掘进及仰开挖进延缓，严重影响隧道整体施工进度。
2 松动爆破的概念与适用分析
松动爆破是指爆破后岩体破碎、隆起而不飞散，松动开裂而不坍塌，破碎程度以人工及机械能及时清理为标准，超欠挖较小。该隧道自DK241+840开始对Ⅳ围岩使用松动爆破为主、机械为辅的开挖方法，每循环（2.2m）掘进时间减至2～4小时，月进尺能达到90m～100m，该方法能有效节约工序时间，同时保证了机械完好率及后续工序的跟进，减少每循环掘进投入成本，隧道整体施工进度大大提高。 3 爆破参数
（1）爆破眼的选取及布设。装药炮眼间距E根据实际抵抗线大小，利用公式E=KW,其中K为炮眼密集系数，一般为0.6～1.0，围岩较软时取较小值，这里我们取K=1；W为实际抵抗线，砂夹砾岩为300mm。所以E=300mm。又根据一般性工程松动爆破的孔间距要求采用浮动系数法（10～15倍炮孔直径），结合本工程控制超欠挖及机械辅助修边凿顶的要求，此处E取650mm。
图1：炮眼布设示意图(单位：cm)
（2）掏槽眼设计。在该种地质条件下，围岩特性连续性较差。必须预留部分核心土，确保现场施工安全。故掏槽眼可采用垂直岩面由近及远按外倾45°～65°布设方式，达到预留核心土的目的，附爆破参数表： 表1： 爆破参数表 4 爆破方法
此采用导爆管串、并联起爆网路。导火索、电雷管起爆，毫秒雷管传爆，起爆时差间隔120ms，以控制爆破震动迭加和减少单响最大起爆药量，减少爆破震动。起爆顺序：掏槽眼→辅助眼、底板眼→周边眼。
爆破施工中根据设计进尺及炮眼距边墙的距离，对各段的爆破设计用药量，用上述装药量进行校核，确保单段药量不超过限定值，施工中加强监控量测和信息反馈，不断调整，优化爆破参数。 5 安全措施
（1）爆破器材按《火工品管理办法》领用，按一次需用量提取，随用随取。放炮后的剩余材料，经专人检查核对后及时交还入库；
（2）装药前，非装药人员应撤离装药地点；装药区内禁止烟火，装药完毕，应检查并记录装炮个数、位置。不得使用金属器皿装药； （3）洞内爆破作业必须统一指挥；
（4）洞内爆破时，所有人员必须撤离，撤离的安全距离应为不小于300m； （5）其他未尽事宜均按常规的安全防护及《爆破安全规程》执行。 6 经济效益及社会价值
上旧庄隧道双向掘进，出口受膨胀围岩变化影响不能按计划任务正常掘进，该方法最大极限的提高了隧道整体施工进度并节约了成本。现将两种开挖方法经济分析对比如下：
（1）采用常规机械开挖项目所需费用：挖机使用时间11小时（机械台时费240元/时），工作人员2人。该隧道累计可用该方法开挖断面420个，共需要费用：（240元/时×11小时+150元/人×2人）×420=1234800元；
（2）采用松动爆破加机械辅助开挖技术该项目费用为：炸药90Kg，雷管90發，挖机使用时间1小时（修断面轮廓时间），操作工人8人 ，现场管理1人。共需要费用：(90kg×8.7元/Kg+90发×4.2元/发+1小时×240元/时+9×50元/人)×420=777420元； （3）项目投入直接节约成本 457380元；
（4）缩短工程工期：924米÷3米/天-924米÷2米/天=154天。
实施该方案优后效果明显，既节约了建设资金和施工成本，又提高了施工进度，达到缩短工期的效果。业主、总监办及设计方已经对该工法在砂夹砾岩隧道的采用进行了充分肯定，并备案后期类似岩层施工工法参考推广。
参考文献(References)：
1 孔洪涛，史文忠，李玉安，陈国华.隧道开挖的常用爆破方法与施工[M].西部探矿工程，2004,11（增刊）
2 王宝国，张麦林，陈素营.松动控制爆破技术在微型暗道中的应用[M].中州煤炭，2011,05-0093-01
3 龚敏，王德胜，黄毅华. 突出煤层深孔控制爆破时控制孔的作用[J]. 爆炸与冲击，2008，28(4)，310-315
4 岳中文，杨仁树，郭东明. 爆炸作用下空孔周围应力场变化的模型实验[J]. 煤炭学报，2009，34(5)，624-628
5 颜事龙，胡坤伦，徐颖. 现代工程爆破理论与技术[M]. 徐州：中国矿业大学出版社，2007
