央企中交某公司高原软岩隧道爆破技术分享

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一、软岩光面爆破技术

中交一公局三公司承建的青海省西久公路拉脊山隧道工程第A合同段工程全长4.315km，合同造价1.18亿元。拉脊山隧道隧址区属于海拔严寒地区，海拔3200-4041m，右线全长5565m，我部承建右线进口段，起讫桩号为YK17+182－YK19+850，长2668m，其中有798m的导洞扩挖段。隧道单洞隧道限宽10.25米，净高7.2米，建筑限界高度5.0米。设计行车速度：60km/h。

该工程特点及难点

1）扩挖对围岩形成二次扰动，极易塌方；

2）隧道进口边坡陡峭，单侧偏压，进洞难度大；

3）洞内岩石岩性差异大，变化频繁，水量较大；

4）隧道地处典型的高原、高寒气候，冬季时间长、气温低，冬季施工困难；

5）隧道导洞有370m为千枚岩，其物理力学性能差，易造成坍塌。

6）气候恶劣，风速大，有效施工时间短。

其中某段导洞开挖施工技术科学合理，软岩、极软岩光爆效果较好，故提出探讨。

导洞开挖光面爆破设计要充分利用导洞形成的临空面，减少装药量，形成好的爆破效果，根据不同的围岩调整，爆破参数，根据导洞的实际情况，设计围岩等级涉及Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ级，围岩情况变化较多，岩石有软有硬（导洞扩挖段多属软岩或次坚岩，情况复杂，所以要根据不同种类围岩选择合理的光面爆破参数。

光爆装药量计算方法，因其理论观点不同，计算方法各异，在中交系统一般利用岩石的抗压强度比抗拉强度大的力学性质特点建立理论公式。一般情况下，软岩的抗压强度与抗拉强度的比值平均值为：Rb/RI=14左右；硬岩的抗压强度与抗拉强度比值为：Rb/RI =35左右。其中Rb为岩石抗压强度(MPa)，RI为岩石抗拉强度(MPa)。

周边眼装药量公式：

（1）式

由（2）（3）式推出：

周边孔装药量计算公式

（4）式

式中：

g1——单孔装药量(kg)；

∑S——光爆主要受拉面积(mm2)；

Z——每千克炸药产生的压力(N/kg)常用的硝铵二号岩石乳化炸药z=1.0×1 07 N/kg；

D——不耦合系数。

E——周边眼间距(mm)；

W——周边眼抵抗线厚度(mm)；

Lmax——炮眼深度(mm)。

yd一药卷直径(mm)；

kd——炮眼直径(mm)。

公式（4）中A为换算系数1，常采用的2号岩石硝铵炸药为1。

公式(1)、(4)适用于软岩(饱和单轴抗压强度Rh≤30 MPa)。

其他炮孔装药量计算：

g2——单孔装药量(kg)；

Kg——单耗(kg/m3)，扩大眼0.6，挖底眼0.52；

a——炮眼间距(m)；

W——炮眼爆破方向抵抗线(m)；

L——炮眼深度(m)；λ——炮眼所在部位系数

掏槽2~3，扩槽1.5~2，槽下掘进眼1~1.2，槽侧掘进1，槽上掘进0.8~1，二台1.2~1.5，底板1.2~2，内圈0.5~0.8。

此时对装药量进行计算：

E=400mm，W=600mm，药卷直径32mm，炮眼直径42mm，岩石抗拉强度=2Mpa（相当于抗压强度28Mpa）；得到g1=0.49kg。

开挖面积 70m2

炮眼密度 2.11个/m2

单位石方用药量 0.69kg/m3

预进尺 2.0m

周边眼装药量 g1=0.45kg。

光面爆破装药参数表

遇到V级围岩（软岩）的施工优化：

三台阶开挖应用在泥质千枚岩段落，此地段采用挖掘机开挖开挖，没有爆破，所以采用了三台阶开挖方式，后经优化方法，V级围岩也采用了上下台阶方法开挖取得了不错的效果。

Ⅴ级围岩一次爆破进尺深度控制在1m~1.5（2~3榀拱架间距）

二、爆破实例

拉脊山导洞扩挖自YK17+350~YK17+550段200m长度范围遇到岩层特别差的情况，岩体极破碎，后变成泥质软岩，岩层描述：弱-中风化千枚岩，灰黑色，泥质结构，千枚状构造，主要矿物成分为泥质物、碳质物，次为长石等，岩体较破碎，软质岩，物理力学性质差，无支护时易发生较大坍塌，有小股渗流现象，采用挖掘机可以挖动。遇到此情况开始采用了机械开挖，三台阶施工的方案，但是进度较慢，后调整施工方案，采用两台阶光面爆破开挖，取得了良好的效果，每月进度达到90m，比原先进尺40m提升近一倍有余。经多次试验，取得了合理的光面爆破的参数，具体效果如下。