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新型不耦合裝藥光面爆破技術

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上一篇：一種預制梁底縱坡施工技術

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中國建筑一局（集團）有限公司科技創效推廣應用技術名錄
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注漿加固后開挖樁頭效果鉆芯芯樣
8. 技術咨詢服務單位聯系方式
技術提供單位中建市政工程有限公司
主要完成人洪韜、鐘吉棕、陳峰、蘭赫、劉樂、趙智鵬、李桐
技術咨詢聯系人蘭赫聯系電話17666008232
（一六六）新型不耦合裝藥光面爆破技術
1、技術背景
隧道開挖光面爆破技術近年來在我國已經得到全面的推廣，光面爆破的優點也已經被廣泛的認
可。光面爆破中鉆孔布置設計和裝藥兩個工序是光爆施工的關鍵工序，這兩個工序直接影響隧道開
挖的經濟效益、安全、質量和施工速度。在裝藥工序中如何加快裝藥速度，保證裝藥質量，提升光
面爆破效果是亟待解決的問題。
本工法依托鄭州地鐵3 號線一期工程車輛段出入線區間和京秦高速遵秦段A3 標隧道工程，針對
隧道斷面大，圍巖等級變化頻繁的特點，優化了光面爆破的炮孔布置，改進了光面爆破的裝藥結構
和形式，減短了光面爆破的工序時間，使得應用后加快了施工進度、降低了安全風險、提高了施工
質量、降低了成本。
2、技術簡介
光面爆破是指在主炮孔起爆后，再起爆光面爆破炮孔，爆落光爆層，使開挖面保持平整光滑，
圍巖不受明顯破壞的控制爆破技術。針對不同圍巖動態設計炮孔布置，優化周邊眼間距和光爆層厚
度，減少了鉆眼數量，加快了鉆眼施工。采用周邊眼間隔不耦合裝藥，利用切割PVC 管，保證間隔
裝藥距離和裝藥量，使隧道周圍形成平滑的壁面，最大限度的減少了對圍巖的損傷，充分發揮了圍
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巖的自穩能力，保證了開挖安全。
3、適用范圍
本工法適用于各種圍巖等級和大斷面隧道的光面爆破施工。
4、施工工藝流程及操作要點
4.1.施工工藝流程
具體施工流程如圖4.1 所示
光面爆破設計
測量放線
鉆孔
鉆孔質量檢查
設置警戒
裝藥計算
清理鉆孔
裝藥與堵塞
連接起爆網絡
起爆
通風
光爆效果與質量
圖4.1 施工工藝流程圖
4.2.施工操作要點
4.2.1. 光面爆破設計
本項目兩個隧道圍巖變化較多，開挖工法多樣，本工法僅以Ⅲ級圍巖臺階法開挖為例進行設計。
（1）炮孔直徑
隧道內采用的鉆孔設備為YT-28 型手持式風鉆袁故炮孔直徑為40mm。
（2）炮孔深度
周邊孔炮孔深度為3.8m，掏槽孔孔深為3.9m，
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（3）單孔裝藥量
周邊眼的單孔裝藥量根據實際不同的圍巖情況進行動態的調整，線裝藥密度確定取值為0.1～
0.25。
（4）堵塞長度
炮孔堵塞長度一般根據炮孔深度確定，深度超過1m 的炮孔堵塞長度必須≥0.5m，周邊孔深3.6m，
堵塞長度為0.5m。
（5）周邊孔間距
目前用于計算周邊孔間距a 光主要使用巖石的半經驗半理論式，如公式5.2.1-1
a 光=(10～18)D 5.2.1-1
式中D-炮孔直徑mm
周邊孔間距根據現場圍巖情況取值為50cm。
（6）光爆層厚度
光爆層厚度W，一般計算公式為W=(15～20)D ，式中D-炮孔直徑mm，光爆層厚度根據現場圍
巖情況取值為60cm。
（7）炮孔密集系數
炮孔密集系數如公式5.2.1-2
m=a/W 5.2.1-2
根據公式計算得炮孔密集系數為0.83。
4.2.2. 測量放線
放樣順序：先以儀器定出隧道中心線在掌子面上，用紅油漆畫出，根據隧道縱向坡度定出開挖
拱頂高度，一般比設計略高2～5cm，以拱頂向下每50cm 分出尺寸，再根據計算出的尺寸從中心線
往兩邊分出距離，為使尺寸水平既不向上或向下偏移，使用水平管加上鋼尺拉距，精確定出點位，
再以油漆順接各點，即形成開挖輪廓線，并根據輪廓線畫出各類炮眼位置。炮眼的布置根據各類圍
巖不同而相對應的炮眼間距不同。
4.2.3. 鉆孔
必須按設計炮眼正確鉆孔，周邊眼開鉆時鉆桿保持水平，并平行于隧道軸線，外插1?！?。，
掏槽眼要控制炮眼的間距、深度和角度。絕對不允許出現將炮眼打穿和相交的情況發生，輔助眼要
均勻分布內，保持水平并平行于隧道軸線，掏槽眼眼口間距允許誤差±5cm，輔助眼眼口間距允許誤
差±10cm，周邊眼眼口位置允許誤差±5cm，底眼不得超出開挖輪廓線15cm。
4.2.4. 鉆孔質量檢查
（1）清理鉆孔
鉆孔完成后采用高壓風管清理鉆孔，將孔內殘留的鉆渣和雜物清理干凈。
（2）檢查鉆孔
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采用卷尺測量孔深、孔徑以及孔位偏差，確保滿足鉆孔誤差要求。
4.2.5. 裝藥與堵塞
（1）裝藥計算
周邊眼的單孔裝藥量根據實際不同的圍巖情況進行動態的調整，線裝藥密度確定取值為0.1～
0.25，詳細爆破參數見下表5.2.5-1。
4.2.5-1 Ⅲ級圍巖爆破參數表
序
號
部
位
炮眼分類
炮眼
數
(個)
炮眼
深度
(m)
裝藥
結構
堵塞長
度(m)
單孔裝藥
量(Kg)
合計藥量
(Kg)
炸藥
單耗
（kg
3.8 /m3）
1
上
臺
階
掏槽眼16 3.9 連續0.6 3.3 52.8
0.91
2 掘進眼48 3.8 連續0.8 3 144.0
3
輔助周邊
眼
23 3.8 連續0.8 3 69.0
4 周邊眼51 3.8 間隔0.3 0.7 35.7
5 底板眼15 3.8 連續0.8 3 45.0
小計153 346.5
（2）周邊眼裝藥
1）剖切直徑32mmPVC 管：PVC 管加工之前在管道兩端畫兩條均分線，用角磨機均勻切割成兩半，
可利用木工圓盤鋸提高效率。
2）導爆索截割：導爆索長度應根據隧道炮孔深度確定，一般大于孔深20cm。
3）切割藥卷;剖切300g 乳化炸藥卷，切位100g 底藥段3 根，或是75g 藥段4 根（動態調整）。
4）藥卷按照順序從剖切好的pve 管底部間隔55cm 與導爆索一起捆扎（動態調整）。如圖5.2.5-2
其他孔采用連續裝藥，采用專用炮泥堵塞或是可以就地取材利用水浸泡紙箱進行堵塞。如圖
4.2.5-1
圖4.2.5-1周邊孔裝藥結構示意圖
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4.2.6. 連接起爆網絡
（1）雷管段別優選
內圈孔與周邊孔之間延期時間應為50ms～110ms，通過現場調查發現，內圈孔起爆雷管為ms13、
周邊孔起爆雷管為ms15，兩者起爆時間間隔約為220ms，過長的時間間隔可能導致先起爆的內圈孔
飛石破環周邊孔起爆網路，因此，周邊孔起爆雷管的段別應比內圈孔起爆雷管高一個段別，即周邊
孔起爆雷管為ms14，可滿足延期要求。
若現場沒有連段雷管，周邊孔與內圈孔起爆雷管可設置成相同段別，但周邊炮孔和內圈孔之間
需要連接ms3 或ms5 段雷管進行孔外延期，以便于將其延期時間控制在50ms～110ms。
周邊孔能同時起爆是光面爆破的一基本要求，故應采用導爆索起爆網路。導爆索起爆采用了"T"
型搭接法，如下圖所示。T 型接法可以不用考慮傳爆方向，便于在主導爆索兩端設置起爆雷管，增
加網路可靠性，杜絕了采用傳統的搭接方式時，需要考慮主導爆索的傳爆方向以及搭接長度20cm 的
問題。如圖4.2.6-1、圖4.2.6-2
圖4.2.6-1 導爆索"T"型搭接
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圖4.2.6-2 周邊眼串連
4.2.7. 起爆
起爆網絡為復式網絡，從而保證起爆的可靠性及準確性，網絡連接好后，要有專人負責檢查。
起爆前清空洞內人員，在路口和洞口位置設置專人管制交通，禁止入內，高音喇叭不斷播放警
示，確保安全后才可起爆。
4.2.8. 通風
起爆后立刻開啟風機，持續通風不小于20cm，檢測洞內是否存在有毒有害氣體。
4.2.9. 光爆效果與質量
防護人員檢查掌子面爆破情況以及周邊情況，確認無誤后解除爆破警報
4.2.10. 光爆效果與質量
查看光面爆破效果，主要看炮眼的半眼痕殘留率，對圍巖為損傷程度，掌子面的平整度，巖石
的破碎等，通過實際的光爆效果及時修改光爆參數。
5、材料與設備
主要材料見表5.1。
表5.1.主要材料表
序號材料名稱規格單位用途
導爆索
導爆索
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1 乳化炸藥Φ32 公斤開挖爆破
2 電雷管Φ108 m 施做管棚
3 起爆器C25 MPa 穩定圍巖
4 非電毫秒雷管502 焊接
主要機械設備見表5.2。
表5.2主要機械設備表
序號名稱規格型號
數量（每工作
面）
用途
1 風動鑿巖
機YT28 20臺開挖
6、效益計算分析
下面以Ⅲ級圍巖，兩臺階法開挖施工為例，每班進尺3m，進行炸藥和噴射混凝土的分析。
表6.1 普通光爆工法與新型光爆工法效益分析表（每班進尺3m）
序
號
耗材
單
位
單
價
原光爆用量新光爆用量
節約
（元）
備
用量 注
金額
（元）
用
量
金額
（元）
1 炸藥kg 11 320 3520 310 3414 -106
2 噴射混凝
土m3 650 63 40950 60 39000 -1950
合
計-2056
7、應用實例
7.1.應用項目
京秦高速公路遵秦段A3 標鐵廠1 號、鐵廠2 號隧道位于河北省唐山市遵化市鐵廠鎮東舊寨村
境內， 1 號隧道隧道右線起訖里程K17+154～ K18+308， 隧道全長1154m， 左線起訖里程為
ZK17+152～ZK18+288，隧道全長1136m。2 號隧道位于河北省唐山市遵化市鐵廠鎮東舊寨村境內，
隧道右線起訖里程K19+200～K20+526，隧道全長1326m，左線起訖里程為ZK19+180～ZK20+470，
隧道全長1290m。隧道按新奧法原理設計洞身結構。隧道支護采用復合式襯砌結構；初期支護以錨
桿、噴射混凝土、鋼拱架及鋼筋網組成綜合防護體系，初期支護與二次襯砌組成隧道承載結構。
鐵廠1 號、鐵廠2 號隧道兩個隧道的四個掌子面全部應用了新型不耦合裝藥光面爆破施工技術，
兩個隧道圍巖多為強、中風化白云巖和泥質白云巖，圍巖破碎程度不一，變化頻繁（Ⅲ級、Ⅳ級、
Ⅴ級），地下水不發育，開挖工法采用三臺階和兩臺階開挖。
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7.2.應用照片
圖7-1 導爆索圖7-2 YT28鉆機
圖7-3 現場定位鉆孔圖7-4 現場鉆孔
圖7-5 PVC裝藥圖7-6 現場裝藥
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圖7-7 周邊孔連接圖7-8 裝藥連接
圖7-9 光爆效果圖7-10 光爆效果
8、技術咨詢服務單位聯系方式
技術提供單位中建市政工程有限公司
主要完成人盧耀方、岳凌峰、林紀濤、張永利、馬磊霞
技術咨詢聯系人盧耀方聯系電話13639363821

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