软弱围岩铁路隧道爆破技术

软弱围岩铁路隧道爆破技术

王东生

王东生

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摘要：建筑工程现代化的发展加速了开发隧道工程建设的步伐。对于软弱性围岩的隧道建筑在进行围岩爆破时，对隧道工程岩壁的形变或塌方等的安全隐患事故是经常发生的。本文通过科学探究和分析和软弱性围岩结构的隧道的建筑爆破技术，有效的提高施工的质量。

关键词：软弱性围岩隧道工程；爆破技术

前言

隧道工程已经成为推动社会经济发展的重要工程项目。但由于存在开挖的断面大和岩壁的强度差等的地质条件，加上缺乏必要的建筑技术、不合理的施工方法和不规范的工艺程序等因素，致使在软弱性隧道施工容易发生严重的顶层坍方或隧道岩壁变形的事故。

1.工程概况

例如，某隧道的工程起讫里程为DK259+006～DK260+581.5，全长1575.5m，其中Ⅱ级围岩110m，Ⅲ级围岩875m，Ⅳ级围岩255m，Ⅴ级围岩335.5m。由于隧道要在低山区通过，地形变化较大，埋深0～183m，沿垂的直线路中存在三条冲沟，且出露的地层有志留系中统、下统和奥陶系中统。隧道设计为时速是200km客货共线的铁路双线隧道，隧道的内线间距为4.851～5.111m，铺设有砟轨道，直线段轨道结构高度为766mm。

该隧道设计的标准比较高，对沉降的控制要求也比较严，而且施工环境的复杂性增加了施工的困难；隧道的地质也比较差，不仅Ⅳ、Ⅴ级的围岩约占隧道总长度的37.5%，而且浅埋、断层也存在，这些实际存在的因素增加了施工的风险。

2.软弱围岩隧道岩壁爆破的技术优势

进行隧道施工要根据实际的地质工况的软弱性的情况，采取科学的爆破开挖的施工技术，被称之为软弱围岩隧道岩壁爆破的技术。这种技术是通过科学的勘测预算隧道工程的断面作业区，并根据岩层结构的性质和强度性能来合理选取爆破器材、爆破参数和优化的爆破方案和有效控制爆破破碎的程度和震动的幅度等的技术措施，这样对隧道的开挖效果和工程的建设进度都有帮助。

（1）可以保证隧道围岩避免炮震裂缝的形成和完整的围岩结构，围岩自身的承载力得到增强，为锚喷支护的使用提供条件。

（2）裂隙扩大和新裂缝的产生在裂隙发育的软弱地层中得到避免，围岩的稳定性也提高了，杜绝碎石飞落伤人事故的发生。

（3）对保护隧道断面的成型规整有好处，有利于降低衬砌的材料和维护的成本，降低超挖的数量和出碴的工作量，掘进的速度大大提高。

3、软弱围岩的施工原则

软弱围岩裂隙存在构造且节理交错复杂，甚至个别地段的地下水非常丰富、岩体的稳定性差，所以软弱围岩的施工一定遵守施工原则，软弱围岩的施工质量才能得到保证。

3.1掘进过程要关注，超前的预报地质

施工组织人员要根据预报的情况来及时调整施工组织和施工方法，最大限度的保证不会因情况发生突变而束手无策。

3.2紧跟初期支护

以软弱围岩为主的地层，地应力的增长速度较快而且软弱围岩的自稳时间又短，这就决定了用于软弱围岩施工的喷、锚、格栅和挂网的架设工作的实施必须在爆破、排险后即时开始，为了保证围岩的稳定更要紧跟地层构造带和破碎的地段。

3.3把握时机，及时进行二衬设置

实际施工时，初期支护完成后需要不间断的量测软弱围岩以及初期支护的变形，需要进行补强初期支护的话，加厚二衬的办法不可取。而是要等软弱围岩及初期支护的变形稳定后才能进行二衬的施工。

3.4采用合适爆破法开挖

确保软弱围岩周边开挖的稳定，对Ⅱ～Ⅳ类的软弱围岩要采用光爆开挖法，这样可以使开挖的轮廓平顺，有利于保护围岩的稳定，也为后续的工序提供优势。超挖的有效控制也可以提高企业的经济效益。

4.软弱性隧道围岩爆破钻孔的技术设计

软弱围岩隧道岩壁要实行爆破施工，首先要根据岩层结构的性质来决定钻孔掏槽的技术方案，然后按照实际的地质条件并综合各种有关爆破的因素，科学合理的选择总体的爆破技术体系。实际运用中，由于软弱性围岩岩壁的性质存在迥异性，所以对Ⅳ级的软弱粉砂性围岩使用混合斜眼掏槽和直眼掏槽的钻孔方式，钻眼深度小于2米的要选用斜眼的掏槽技术，对于地质条件比较破碎、自然风化严重的要优先选用轮廓线的钻眼法、实施光面的爆破技术、预留光面层光面的爆破来开挖修边的方式。避免隧道围岩爆破对开挖岩层结构性能的震动，在爆破的过程中，由开挖方法Ⅴ级和Ⅳ级围岩来决定了要采用半断面的台阶方式和全断面的台阶方式两种爆破方式。

5.软弱性隧道围岩爆破时爆破参数选择

所谓爆破参数就是指爆破施工时实行特定范围内的爆破，钻爆技术的各项指标的参量要正确选择。一系列爆破的数据，例如爆破参数、装药参数、钻孔参数、爆炸参数等要通过试验来获取，因为不同的爆破方法有不同的爆破参数。爆破软弱性隧道围岩时，要科学合理的预算爆破的各种系数参数，如装药系数、炮孔密集系数、相对威力系数和不偶合系数等参数来进行方案的确定，这样就可以做到数据的安全可靠，实行理想的爆破效果。

爆破隧道围岩实施光面时，爆破参数的选择要特别注意。装药的集中度要根据炸药爆力和猛度的平均值来计算，使爆破振动的速度保证在软岩5cm/s的值域内，这样爆破后进行开挖的岩面就没有上爆震的裂缝。周边眼的参数和钻眼的要求都要按照公式计算：

抵抗线W的计算公式是（1.0--1.5）E/cm

装药集中度q的计算公式是0.04--0.19Kg/m

间距E的计算公式是（8--12）d（d为炮眼直径）

6.选择软弱性隧道围岩光面爆破的材料

进行爆破软弱性隧道围岩的施工时，一定要作好相关的准备的工作：例如爆破钻孔滞要科学预测定位、结合现场工况地质的条件来合理选用爆破的使用器具材料、围岩岩壁强度性质和抗震防裂的形变值域决定了施工人员要正确的选取爆破炸药的类别型号和装药的方式等。由于不同的眼对爆破有不同的要求，所以掘进眼、掏槽眼等要用乳化炸药，周边眼就要用低密度、低爆速、小直径、传爆性好和高爆力的光爆炸药，而起爆的雷管则用分段微差的非电毫秒雷管。

7.计算及施工软弱围岩隧道爆破炮孔的装药量

爆破软弱性隧道围岩，确保爆破负荷色的减少，周边眼、掏槽眼要第一时间布置，然后在进行内圈眼、底板眼、二台眼并确保其间距的布置，最后掘进眼等炮眼要均匀的布置。软弱围岩隧道控制炮眼深度的是循环进尺。软岩隧道炮眼的平均装药系数值保持在0.2--0.4内。单位炸药消耗量由于在大断面和小导坑的爆破都不一样，所以如果用光面爆破的话，炮眼的数目就要再加大20％左右。

8.软弱性隧道围岩爆破底板眼的钻爆技术

作为隧道工程爆破时必须要有的装药孔眼类结构的底板眼段位是若干段的，且起爆的顺序是掏槽眼→掘进眼→内圈眼→底板眼→周边眼，这样做的目的是确保有效节约底板眼同段起爆共同作用的炸药用量，并通过控制底板眼的抵抗线来减弱爆破底板眼的地震强度。

9.结束语：

随着隧道工程的大量开发，围岩的爆破技术是隧道岩壁开挖的重要施工措施并有效节缩隧道工程的建设工期。在新形势的发展下，软弱型的围岩隧道的爆破施工技术仍然需要进行科学探究，因为这是保证和提升隧道工程安全和质量的重要措施。

参考文献：

[1]任建喜，党超.马鞍子梁软岩隧道围岩变形规律及支护技术模拟分析[J].施工技术，2012，41（1）：87-91.

[2]关宝树，赵勇.软弱围岩隧道施工技术[M].北京：人民交通出版社，2011年