一、工程概况
1、工程简介
姜路岭隧道位于昆仑山东南余脉,地形中间高南北低,东西两侧为山脉走向峰脊,海拔高程4690m,隧道海拔在4280m以上,地势总体西北高东南低,地形起伏较大,属中-浅切割区,其沟谷地段较平缓,其沟谷地段较平缓,山梁斜坡地段陡峻,从山顶到山底有明显的分带性,山顶部寒冻风化剥蚀作用强烈,山体坡度在300~400之间,部分基岩裸露,坡下堆积碎石堆,植被不发育;中部坡度在200~350之间,局部基裸露,大部分为坡积、坡洪积覆盖,地表草甸植被较发育;下部山体坡度较缓,进口坡度在150~250之间,主要为坡残积、坡洪积覆盖,局部有少量基岩裸露,草甸植被发育,发育有热融洼地及滑塌,冻胀丘。山顶沟谷以“V”型峡谷为主,下部河谷横断面呈“U”型宽谷。该区是片状连续多年冻土分布区,沟谷第四系松散堆积物分布广泛,冰缘作用十分发育,热融洼地、冻胀丘等冰缘地貌较普遍。隧道进口段通过坡洪积堆积多年冻土区,设计勘察为VI级围岩,出口洞口段穿过强风化泥粉质页岩夹少量板岩多年冻土区。
气候属高原大陆半干旱气候,其特点是:冬季气候寒冷漫长,多风雪,易成雪灾;夏季气候凉爽短促,雨水较充足,中高山脉终年霜雪不断,降水分布地区差异明显,随地势升高降水量增加,降雨主要集中在5~9月份;全年冰冻期长达7个月,年最低气温-10.3℃,极端最高气温26.6℃;最大积雪深度16cm,最大冻结深度277cm。
姜路岭隧道左洞全长2925米,起讫里程K329+940~K332+635;右隧道全长2845米,起讫里程YK329+680~YK332+525。左洞进口明洞长30m,
右洞进出口明洞均长20m。左右洞进出口洞门均采用削竹式洞门。
2、隧道围岩级别
隧道名称 起讫桩号 衬砌级别长度(m) Ⅵ冻土 Ⅴ冻土 60 60 465 385 Ⅴ 20 40 Ⅳ 2330 2320 总长 明洞 (m) 50 40 2925 2845 姜路岭隧道左线 K329+710~K332+635 姜路岭隧道右线 YK329+680~YK332+525
二、钻爆设计控制要点
最大限度地减少爆破震动对围岩的扰动,避免造成或加大既有裂隙而出现渗漏水现象;
控制后续爆破对隧道初期支护或衬砌结构的震动影响;
根据分部开挖方案,爆破时不影响相邻洞室的支护结构的稳定性; 控制爆破震动对临近建筑物的影响,确保地表建筑物的安全。
提高爆破效果,即隧道开挖轮廓的质量及机械化施工对岩石块度要求。 动态设计,隧道开挖时进行爆破监测,及时反馈信息,经济技术指标设计合理,操作方法利于推广应用。
三、减震措施
根据以往研究成果及施工经验,影响爆破振动强度的主要因素有:爆破器材的质量、爆破体的物理性质、爆破开挖方式、微差时间间隔、单段起爆药量等。为此,减振爆破主要从以下几个方面采取措施:
1、爆破器材
要获得比较好的减震效果,必须根据炸药与岩石的匹配程度选择合适的爆破器材。为此,在隧道开挖爆破时,掏槽眼、扩槽眼和掘进眼选用高爆速的2#岩石硝铵炸药(有水地段采取乳化炸药),光爆孔采取专用的φ25小直径光爆炸药(炸药均要求防水性能好)。雷管采用精度高的非电毫秒延期导爆管雷管(1~20段),避免爆破时出现串段现象,防止因爆破器材质量问题,增大爆破振动,降低爆破效果。
2、微差时间间隔
合理的设计起爆时差,一是减震,即避免相邻段位雷管起爆时产生爆破振动叠加效应;二是先爆区雷管爆炸时不破坏后续爆破区的网路,避免造成拒爆,提高爆破效果。拟采取以下几点措施:
⑴避免使用串段严重的2、4段雷管或者选取高精度的雷管; ⑵掏槽孔与扩槽孔的时差扩大至100ms;
50ms不等。
3、单段起爆药量
为此,钻爆设计时根据被保护对象允许的最大震速要求,计算出单段最大药量,并据此进行合理的分段。最后还要根据分段结果,进行安全校核,以确保施工安全。
4、掏槽方式
根据隧道各部开挖方式、开挖断面大小及循环进尺的要求,同时结合工期总体安
排、钻孔设备配备情况,采用减振效果较好的几种掏槽方式。掏槽方式详见图4-5-4。
四、主要部位爆破设计 Ⅳ、V级围岩钻爆设计
Ⅳ级围岩根据开挖方案采取台阶法开挖,采取上下台阶法微震控制爆破技术,掏槽采取楔形掏槽,每循环进尺1.5m,Ⅳ级围岩中壁法炮眼布置及参数表见图4-5-7。
V级围岩根据开挖方案采取双侧壁法开挖,减少爆破作业,如必须爆破, 五、光面爆破施工程序及作业标准
图4-5-6 Ⅲ级围岩开挖爆破布置图 ⑶1~5段雷管跳段使用,根据部位不同分别选取不同的间隔时差,时差控制在≥
隧道爆破时,合理的分段即适当减少单段起爆药量,是控制爆破震动的有效措施,
图4-5-5 Ⅱ级围岩全断面爆破布置图 10105583293224422222938Ⅳ类围岩CRD法施工开挖爆破参数表炮眼类别炮眼数目单孔药量药量小计(kg)(kg)起爆序号备注1164Ⅲ部7338548107922掏槽眼掘进眼辅助眼底板眼周边眼合计1086621481.21.01.01.00.6128.06.06.012.644.6炮孔深度(m)1.81.61.61.61.61~23~4576.8945Ⅳ部64111061396炮眼数目掏槽眼掘进眼辅助眼底板眼周边眼合计01.61.61.61.602767155500.80.80.80.4280.97021.64.85.66.038300.8401~67108~9Ⅳ类围岩CD法施工开挖爆破参数表炮眼类别Ⅰ说明 1.本图尺寸均以厘米计。 : 2.周边眼间距E=45cm,抵抗线W=75cm。 3.炮眼深度:掏槽眼为1.8m,底板眼为1.6m,辅助眼、周边眼及内圈眼为1.5m。掘进深度为1.5m。 4.起爆方式为孔内微差雷管起爆,图中数字为毫秒雷管段别。5.采用φ40标准药卷,周边眼采用φ25标准药卷间隔装药。部掏槽眼掘进眼辅助眼底板眼周边眼合计10101472362炮孔深度(m)1.81.61.61.61.6Ⅱ部掏槽眼掘进眼辅助眼底板眼周边眼合计029129146401.61.61.61.6单孔药量药量小计(kg)(kg)起爆序号备注1.0101~20.83~48.05~60.811.25.670.80.49.28~944320.870000.81~623.27~80.89.62.7110.80.45.69~1045.6380.80挖施工法设壁中岩围 Ⅳ8 围5-图图计开破爆法壁中岩级级 -图4-1 4Ⅳ 爆破设计为确保光面爆破施工实现程序化、标准化作业,施工时特制定了以下光爆作业程序及作业标准。
1、放样布眼
钻眼前,技术人员用具有隧道断面测量功能的徕卡全站仪打出炮眼位置,测量人员用红油漆准确标出炮眼位置,其误差要求不超过5cm(距开挖面每50米埋设一个中线桩,每100米设一个临时水准点)。
2、定位开眼
采用钻孔台车辅以风动凿岩机钻孔,其轴线与隧道轴线要保持平行。就位后按炮眼布置图正对钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它炮眼要高,开孔偏差控制在5cm以内。
3、钻孔
按照不同孔位,由钻工定点定位。钻工要熟悉炮孔作业布置图,要能熟练地操作凿岩机械,特别是钻周边眼,一定要由丰富经验的钻工负责钻孔,并有专人指挥,确保周边眼有准确的外插角,使两茬炮交界处偏差不大于15cm。同时,根据孔口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度,保证炮眼底在同一平面上。
4、清孔
装药前,用炮钩和高压风将炮眼内石屑、水及其它杂质全部清理净。 5、装药
装药需分片分组,按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行,雷管要“对号入座”要定人、定位、定段别,不得乱装药。所有炮眼均以炮泥堵塞,堵塞长度不小于30cm。
6、起爆网络的联结与起爆
起爆网络采取孔内延期微差、孔外簇联的起爆方式,各孔外数字即
工艺流程图 注意事项 技术要求 放样布孔 红漆准确绘出 误差≤5cm 定位开孔 台车与隧道中线平行,就 周边孔开口 钻 孔 司钻工熟练操作工艺、 周边孔外插角<5° 清 孔 高压风将炮孔清理干净 不漏碴、不留石屑 装 药 分片分区按设计药量 堵塞长度≥30cm 联起爆网路 导爆管不能打结, 引爆雷管距自由段 起 爆 瞎炮处理 查明原因,迅速果断按规程处理 确保施工安全 效果检查 炮痕保存率及围岩破碎块度 炮孔利用率 图4-2 光面爆破施工工艺流程图
雷管的段别号,各引爆雷管之间采取并联的方式,以保证起爆网络的可靠性和准确性。联结时要注意:导爆索的连接方向和连接点的牢固性;导爆管不能打结和拉细;引爆雷管用黑胶布紧紧包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处,网路联好后,要有专人负责检查,确认无误后,方准起爆。
起爆顺序:光面爆破时,从掏槽眼开始,一层一层向外进行,最后是周边眼、底板眼。
为确保安全,起爆采取非电法起爆即针孔式起爆器起爆,引爆点捆绑两发同段的非电雷管,导爆管引线至少保证在200m以上,必要时起爆点可采取临时防护措施。
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