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工程管理前沿【2020年第20期】

  • ID:273376
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  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-10-15 16:48:05
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

不良地质条件下隧道爆破施工技术研究

2020-10-15 17:29:31 工程地质学 胡兴银
资料简介

摘要:针对不良地质条件,在开展爆破开挖施工的过程中需 合理设计 爆破参数才能保证爆破施工的质量。本文涉及工程地质条件复杂,在施工时针对不同的围岩设计了不同的爆破参数,最大限度地保证了隧道施工过程中的安全性和较好的施工质量 。

不良地质条件下隧道爆破施工技术研究

胡兴银

中国葛洲坝集团易普力股份有限公司 重庆市 401121

摘要:针对不良地质条件,在开展爆破开挖施工的过程中需合理设计爆破参数才能保证爆破施工的质量。本文涉及工程地质条件复杂,在施工时针对不同的围岩设计了不同的爆破参数,最大限度地保证了隧道施工过程中的安全性和较好的施工质量。

关键词:不良地质条件;隧道爆破;施工技术

1工程概况

1.1工程介绍

在岩石地质施工区域开展隧道建设施工的过程中通常会应用爆破开挖施工方法,为施工质量,必须合理设计爆破参数,提高隧道围岩、周围环境以及衬砌结构的稳定性。该施工方法的应用不仅实现了在不良地质条件下的安全掘进施工,而且保证了隧道施工质量和工期。

本文涉及的隧道工程具体为巴基斯坦KKH二期(赫韦利扬-塔科特)项目第5标段Battal隧道,隧道全长1453m,经过详细的勘查发现该条隧道所处区域地质构造挤压程度较大,小型褶皱发育,绝大多数的岩石为破碎状态。经研究决定应用爆破开挖方法施工。在实际施工过程中应用到台阶开挖方法对IV级围岩进行开挖施工,并应用三台法开挖方法对V级围岩进行开挖施工。

本项目的地质条件属于典型的不良地质条件,在施工时为了保证隧道施工过程中的安全性和施工质量,必须合理地设计爆破参数,同时这也是该项目工程建设的重点内容和难点内容。

1.2工程地质

该项目位于印度版块与喜马拉雅版块结合带南侧边缘,构造挤压较强烈,小型褶皱发育,岩体呈现出较为破碎的状态。但是部分标段的地质区域构造较简单,未发现断裂构造活动的迹象。

1.3气象、水文情况

该项目所在区域的气候为典型的亚热带湿润气候,全年可分为5个季节,具体为冬季、春季、夏季、雨季季风和秋季。6月份是全年最热的月份,地表平均温度可达38℃。7月份是全年最潮湿的月份,夜间出现暴雨或者雷雨天气的概率较大。1月份气温最低,平均温度为3.9℃。

1.4隧道结构形式

隧道结构主要有3种结构形式,具体如下。

(1)隧道洞口结构形式。针对隧道洞口,在实际施工的过程中需要综合考虑工程地质条件以及隧道进出口位置的地质地形特点,还需考虑洞口实际的排水需要及开挖边仰坡的稳定性等内容,严格遵守“早进晚出”的原则开展隧道洞口施工工作,在对隧道洞口进行施工时尽量不要大开大挖,本标段的隧道洞口结构形式为端墙式。

(2)隧道明洞结构形式。为保证洞口山体的稳定性及洞内行车的安全性,必须综合考虑隧道洞口的地质和地形情况,在隧道暗洞口设置不同长度的明洞,明洞的部分衬砌采用钢筋混凝土结构。

(3)隧道洞身结构形式。隧道暗洞衬砌采用新奥法原理设计,采用柔性支护体系的复合式衬砌,即以喷、锚、网、拱架等为初期支护,以模筑钢筋混凝土为二次衬砌;为了保证项目施工安全,在应用新奥法施工的过程中应全面考虑实际的地质地层条件,配合应用超前小导管注浆等支护措施。

2爆破设计与施工

2.1爆破技术参数设计

在爆破施工的过程中,爆破参数一般会直接决定爆破的效果,除需要控制掏槽参数之外,还需要合理控制钻孔爆破的参数,如炮眼深度、装药直径、炮眼数目、孔排距等。且需要重点考虑爆破参数的设置和爆破质量之间的关系。

(1)单位炸药量。单位炸药量的设计不仅会对爆堆形状、岩石破碎的速度以及岩块分散的距离产生影响,还会影响围岩的稳定性、炮眼的利用效率以及断面的轮廓质量等。

(2)炮眼直径。炮眼直径大小会对爆破后岩壁的平整度、钻眼效率、炸药的单耗造成直接的影响,本文涉及项目采用直径为φ42mm的炮眼。

(3)炮眼深度。炮眼深度会对每一个掘进循环的掘进速度、工作量以及具体的完成时间产生直接的影响,本文涉及项目在调整炮眼深度时综合考虑围岩类型、爆破环境以及具体的开挖方法,炮眼深度处于1.2~3.5m之间。

(4)炮眼利用率。在设置炮眼时炮眼利用率是十分重要的参数和指标,一般来说在隧道掘进施工的过程中炮眼利用率在0.85~0.95为最优。因为本工程的隧道断面范围较大,所以决定将炮眼利用率设置为0.85。

(5)装药结构。严格按设计的参数进行装药,应用间隔装药法对光爆孔进行装药,其他炮孔一般应用连续装药法。

(6)爆破器材选用。将岩石乳化炸药装入炮孔内,周边的炮眼应用φ25的光爆药卷。光瀑孔一般会涉及到安全导爆索的应用。

(7)爆破参数。应用台阶爆破开挖施工方法对隧道内Ⅳ级围岩进行开挖施工,并应用三台阶爆破开挖方法对隧道内V级围岩进行开挖施工。

2.2爆破施工技术措施

2.2.1爆破施工设计

根据现场实际情况及之前爆破经验选定匹配的爆破参数,绘制布孔图和爆破参数表。在地质条件发生变化时及时变更爆破设计。

2.2.2钻孔

按爆破布孔图采用三臂凿岩台车或风动式凿岩钻机φ42mm炮孔,钻孔时采取湿式钻眼。

2.2.3验孔

钻孔结束后由技术人员所对钻凿的炮孔进行检查验收。如不符,需报工程师确定后再施工或修改施工。

2.2.4装药

按爆破设计的装药量和装药结构进行装药,孔内使用非电导爆管雷管制作起爆药包,装药结构采用耦合装药和不耦合装药的结构相结合。

2.2.5堵塞

孔内使用黄泥进行堵塞。堵塞时注意堵塞质量及保护好雷管脚线,防止损坏导爆管造成拒爆。

2.2.6联网

根据爆破设计要求联接起爆网络。孔与孔之间的导爆管、雷管脚线保持一定的松紧度,防止拉脱或损坏导爆管造成拒爆。

2.2.7防护

隧道施工时,在洞门和贯通点前20m范围内应采取相应的防护措施。对隧道内的机械设备采取覆盖或移至120m以外。

2.2.8警戒及起爆

确认警戒区内人员、设备均已撤离警戒区,警戒人员到岗做好安全警戒后,爆破员方可操作起爆器起爆。

2.2.9爆后检查

待爆破工作面烟尘和有毒有害气体的浓度降至安全范围内,顶板及岩帮无危岩活石以后,验炮人员进行验炮工作。

2.2.10盲炮的处理

产生盲炮有几方面原因:火工品不合格或变质失效;起爆线路损坏或起爆雷管与炸药脱离;起爆网路设计不合理等。爆破后经检查若有盲炮、瞎炮应及时采取措施进行处理。

2.3加大装药施工安全管理力度

隧道爆破装药专项人员应该反复汇总并且核对雷管段及数量,炸药数目,防止出现施工人员随意领取的现象。在隧道爆破期间,相关管理人员务必做到以下几点:首先,确定起爆药包制备的注意事项,施工人员要将雷管由药卷底部沿轴心插入,此过程中雷管底部应该始终朝孔外的方向,还要借助炮杆往炮孔内部转移规定数量的起爆药包,实际振捣施工期间切忌用力过度。其次,应该强化对装药工作的管理,施工人员能够同时运用炮杆及脚线,在脚线移动的同时进行炮杆的转移,炮杆和脚线的移动应该同步。

结论

对于不良地质条件下的隧道爆破开挖,合理的爆破参数尤为重要。隧道工程中,对不同的围岩进行不同的爆破参数设计。IV级围岩采用台阶法爆破开挖,V级围岩采用三台法爆破开挖,可以有效的控制爆破振动对隧道围岩、衬砌结构以及周边复杂环境的影响,实现了不良地质条件下,隧道的安全掘进,保证了隧道工期和质量。

参考文献:

[1]高文学,邓洪亮.公路工程爆破理论与技术[M].北京:科学出版社,2019.

[2]陈庆,王宏图,胡国忠等.隧道开挖施工的爆破振动监测与控制技术[J].岩石力学,2019,26(6):964-967.

[3]李夕兵,凌同华,张义平.爆破震动信号分析理论与技术[M].北京:科学出版社,2019.

[4]刘先林,周传波,张国生.隧洞开挖爆破振动监测与振速预测分析[J]..爆破,2018,25(3):96-106.