技术领域：本发明涉及隧洞爆破施工领域，尤其涉及一种矩形隧洞全断面爆破开挖施工方法。
背景技术：
：隧洞多设计为圆形、圆拱直墙形、马蹄形、卵形等，矩形隧洞极少。对于矩形隧洞缺少相应的施工方法和施工经验，如何保证矩形隧洞开挖期间的洞室的稳定和安全至关重要，这就需要有安全可靠的施工方法。
技术实现要素：
：为了弥补现有技术问题，本发明的目的是提供一种矩形隧洞全断面爆破开挖施工方法，提高了光面爆破效果，现场质量检验表明，矩形隧洞成型断面尺寸符合设计要求，岩面平整度小于规范要求的偏差值。本发明的技术方案如下：矩形隧洞全断面爆破开挖施工方法，其特征在于，包括如下步骤：1）、利用光面爆破原理，进行钻爆设计，由内至外依次布置有掏槽孔、辅助孔、光爆孔和加密光爆孔，按照光面爆破要求逐一起爆，最终形成标准的设计矩形断面；2）、掏槽孔：掏槽孔一般应选在岩石的薄弱部位，充分利用断面中岩石的结构面；如果岩石是均质的，采用楔形掏槽时，一般布置在断面中央；掏槽孔与作业面的倾角依岩石的坚硬程度和采用的掏槽形式而定，一般变化在55°~75°之间；掏槽孔的孔距可由公式确定：B=2c+b式中，B—两掏槽孔孔口的间距；b—两掏槽孔孔底距离；c—掏槽孔孔底与孔口的直线距离；斜孔掏槽装药量计算：Q=qV/nQ——掏槽爆破岩石单位体积炸药消耗量（kg/m3）；V——槽腔体积（m3）；n=斜孔掏槽炮孔数；根据矩形断面特点，采用斜孔炮孔掏槽方式，在矩形断面的中央位置纵向间隔布置多列掏槽孔；3）、辅助孔：辅助孔包括围绕在掏槽孔外周并在整个断面上均匀排列，主要包括多圈矩形状排列的内辅助孔，最外圈的内辅助孔外周还设有两列纵向排列的外辅助孔；辅助孔最外圈抵抗线W为炮孔间距的60%~80%；采用2号岩石铵锑炸药时，W值取0.6~0.8m；4）、光爆孔：光爆孔沿着沿隧洞周边且布置在辅助孔的外周围成矩形状，光爆孔钻孔倾角沿洞壁向外侧倾斜2~3°，光爆孔钻孔要求间距均匀一般为45~55cm，外倾角相等，炮孔相互平行，深度一致；5）、加密光爆孔：加密光爆孔属于光爆孔一类，加密光爆孔与光爆孔共同沿着隧道周边围成矩形状，加密光爆孔分布在矩形的四个拐角处，每条边间隔分布有多个光爆孔，相邻光爆孔间距一般为25~35cm；6）、掏槽孔、辅助孔、光爆孔和加密光爆孔需根据根据岩性、钻孔机械和炸药性能等综合分析，孔径一般为40~45mm，深度一般为2.0~3.0m；7）、装药量的计算和分配：采取以下方法计算装药量，即先用体积公式计算一个循环的总用药量，然后按各种类型的炮孔的爆破特性进行分配，再在爆破实践中加以检验和修正，直到取得良好的爆破效果为止；计算药量Q的公式为Q=qv式中Q—一个爆破循环的总用药量，Kg；q—爆破1m3岩石炸药的消耗量，Kg/m3；V—一个循环进尺所爆落的岩石总体积，m3；其值为V=L.S其中L—计划循环进尺，m；S—开挖面积，m2；8）、爆破顺序：按照从内到外顺序依次引爆。所述的矩形隧洞全断面爆破开挖施工方法，其特征在于，包括如下步骤：1）、利用光面爆破原理，进行钻爆设计，由内至外依次布置有掏槽孔、辅助孔、光爆孔和加密光爆孔，按照光面爆破要求逐一起爆，最终形成标准的设计矩形断面；2）、掏槽孔：掏槽孔一般应选在岩石的薄弱部位，充分利用断面中岩石的结构面；如果岩石是均质的，采用楔形掏槽时，一般布置在断面中央；掏槽孔与作业面的倾角依岩石的坚硬程度和采用的掏槽形式而定，一般变化在55°~75°之间；掏槽孔的孔距，一是指每对掏槽孔的孔口距离——在作业面上的距离，二是指平行两对掏槽孔的间隔距离，可由公式确定：B=2c+b式中，B—两掏槽孔孔口的间距；b—两掏槽孔孔底距离；c—掏槽孔孔底与孔口的直线距离；斜孔掏槽装药量计算：Q=qV/nQ——掏槽爆破岩石单位体积炸药消耗量（kg/m3）；V——槽腔体积（m3）；n=斜孔掏槽炮孔数；根据矩形断面特点，采用斜孔炮孔掏槽方式，在矩形断面的中央位置纵向间隔布置多列掏槽孔，一般为纵向两列，每列间隔布置有3孔；3）、辅助孔：辅助孔包括围绕在掏槽孔外周并在整个断面上均匀排列，主要包括多圈矩形状排列的内辅助孔，最外圈的内辅助孔外周还设有两列纵向排列的外辅助孔；辅助孔最外圈抵抗线W为炮孔间距的60%~80%；采用2号岩石铵锑炸药时，W值取0.6~0.8m；4）、光爆孔：光爆孔沿着沿隧洞周边且布置在辅助孔的外周围成矩形状，光爆孔钻孔倾角沿洞壁向外侧倾斜2~3°，光爆孔钻孔要求间距均匀一般为50cm，外倾角相等，炮孔相互平行，深度一致；5）、加密光爆孔：加密光爆孔属于光爆孔一类，加密光爆孔与光爆孔共同沿着隧道周边围成矩形状，加密光爆孔分布在矩形的四个拐角处，每条边间隔分布有多个光爆孔，相邻光爆孔间距一般为30cm；6）、掏槽孔、辅助孔、光爆孔和加密光爆孔需根据根据岩性、钻孔机械和炸药性能等综合分析，孔径一般为42mm，深度一般为2.5m；7）、装药量的计算和分配：采取以下方法计算装药量，即先用体积公式计算一个循环的总用药量，然后按各种类型的炮孔的爆破特性进行分配，再在爆破实践中加以检验和修正，直到取得良好的爆破效果为止；计算药量Q的公式为Q=qv式中Q—一个爆破循环的总用药量，Kg；q—爆破1m3岩石炸药的消耗量，Kg/m3；V—一个循环进尺所爆落的岩石总体积，m3；其值为V=L.S其中L—计划循环进尺，m；S—开挖面积，m2；8）、爆破顺序：按照从内到外顺序依次引爆。本发明的优点是：1、本发明以光面爆破为原理，以矩形断面特殊型式布置炮孔，采取先爆破掏槽孔、再爆破辅助孔、最后爆破光爆孔的施工顺序，由于矩形断面特殊的型式，每个转角处必须布置加密光爆孔，以提高矩形断面的爆破质量；2、本发明工艺应用在施工中，矩形断面隧洞成型断面尺寸符合设计要求，爆破后的壁面平整，符合质量检验要求。附图说明：图1为本发明的爆破开挖施工工艺示意图。具体实施方式：参见附图：矩形隧洞全断面爆破开挖施工方法，包括如下步骤：1）、利用光面爆破原理，进行钻爆设计，由内至外依次布置有掏槽孔、辅助孔、光爆孔和加密光爆孔，按照光面爆破要求逐一起爆，最终形成标准的设计矩形断面；2）、掏槽孔：掏槽孔一般应选在岩石的薄弱部位，充分利用断面中岩石的结构面；如果岩石是均质的，采用楔形掏槽时，一般布置在断面中央；掏槽孔与作业面的倾角依岩石的坚硬程度和采用的掏槽形式而定，一般变化在55°~75°之间；掏槽孔的孔距可由公式确定：B=2c+b式中，B—两掏槽孔孔口的间距；b—两掏槽孔孔底距离；c—掏槽孔孔底与孔口的直线距离；斜孔掏槽装药量计算：Q=qV/nQ——掏槽爆破岩石单位体积炸药消耗量（kg/m3）；V——槽腔体积（m3）；n=斜孔掏槽炮孔数；根据矩形断面特点，采用斜孔炮孔掏槽方式，在矩形断面的中央位置纵向间隔布置多列掏槽孔；3）、辅助孔：辅助孔包括围绕在掏槽孔外周并在整个断面上均匀排列，主要包括多圈矩形状排列的内辅助孔，最外圈的内辅助孔外周还设有两列纵向排列的外辅助孔；辅助孔最外圈抵抗线W为炮孔间距的60%~80%；采用2号岩石铵锑炸药时，W值取0.6~0.8m；4）、光爆孔：光爆孔沿着沿隧洞周边且布置在辅助孔的外周围成矩形状，光爆孔钻孔倾角沿洞壁向外侧倾斜2~3°，光爆孔钻孔要求间距均匀一般为45~55cm，外倾角相等，炮孔相互平行，深度一致；5）、加密光爆孔：加密光爆孔属于光爆孔一类，加密光爆孔与光爆孔共同沿着隧道周边围成矩形状，加密光爆孔分布在矩形的四个拐角处，每条边间隔分布有多个光爆孔，相邻光爆孔间距一般为25~35cm；6）、掏槽孔、辅助孔、光爆孔和加密光爆孔需根据根据岩性、钻孔机械和炸药性能等综合分析，孔径一般为40~45mm，深度一般为2.0~3.0m；7）、装药量的计算和分配：采取以下方法计算装药量，即先用体积公式计算一个循环的总用药量，然后按各种类型的炮孔的爆破特性进行分配，再在爆破实践中加以检验和修正，直到取得良好的爆破效果为止；计算药量Q的公式为Q=qv式中Q—一个爆破循环的总用药量，Kg；q—爆破1m3岩石炸药的消耗量，Kg/m3；V—一个循环进尺所爆落的岩石总体积，m3；其值为V=L.S其中L—计划循环进尺，m；S—开挖面积，m2；8）、爆破顺序：按照从内到外顺序依次引爆。具体实施过程中：矩形隧洞全断面爆破开挖施工方法，包括如下步骤：利用光面爆破原理，进行钻爆设计，由内至外依次布置有掏槽孔、辅助孔、光爆孔和加密光爆孔，按照光面爆破要求逐一起爆，最终形成标准的设计矩形断面；1、设计炮孔位置与孔径：根据矩形隧洞尺寸，确定各炮孔布置位置，参见附图。炮孔直径对凿岩生产率，炮孔数目，单位耗药量和洞壁的平整程度均有影响。必须根据岩性、钻孔机械和炸药性能等综合分析，合理选用孔径。经试验，矩形隧道的炮孔直径以42mm最佳。2、炮孔深度根据矩形断面尺寸、机械钻孔效率、炸药性能等参数，经试验确定炮孔深度以2.5m为宜。3、炮孔布置（1）掏槽孔的布置掏槽孔是断面中首先起爆的孔，其孔位应选在岩石的薄弱部位，亦要充分利用断面中岩石的结构面。如果岩石是均质的，采用楔形掏槽时，一般布置在断面中央。掏槽孔与作业面的倾角是掏槽孔布置的关键，它依岩石的坚硬程度和采用的掏槽形式而定。一般变化在55°~75°之间。掏槽孔的孔距（一是指每对掏槽孔的孔口距离（在作业面上的距离），二是指平行两对掏槽孔的间隔距离）可由下式确定：B=2c+b式中B—两掏槽孔孔口的间距b—两掏槽孔孔底距离c—掏槽孔孔底与孔口的直线距离斜孔掏槽装药量计算：Q=qV/nQ——掏槽爆破岩石单位体积炸药消耗量（kg/m3）;V——槽腔体积（m3）;n=斜孔掏槽炮孔数。根据矩形断面特点，采用斜孔炮孔掏槽方式，在矩形断面的中央位置布置两列掏槽孔，各列布置3孔。（2）辅助孔的布置辅助孔的布置主要是解决炮孔间距和最小抵抗线的问题，抵抗线W为炮孔间距的60%~80%，并在整个断面上均匀排列。采用2号岩石铵锑炸药时，W值取0.6~0.8m。（3）光爆孔的布置光爆孔沿隧洞周边布置钻孔，钻孔倾角沿洞壁向外侧倾斜2~3°（便于下一循环钻孔布置与实施）；光爆孔钻孔要求间距均匀符合规定值，外倾角相等，炮孔相互平行，深度一致。加密光爆孔：由于矩形特殊的断面型式，矩形的四个转角处容易产生应力集中现象，爆破时很容易破坏周边围岩，难以形成标准的矩形断面。为提高矩形断面隧洞爆破效果，每个转角处必须布置加密光爆孔，而且紧邻四个转角处的3个加密爆破炮孔间距必须小于一般光爆孔间距，以30cm为宜。矩形断面光面爆破孔设计参数见下表：表1矩形断面光面爆破孔设计参数一览表孔径（mm）间距（cm）药卷直径（mm）炸药量（g/m）4250（紧邻四个转角处的3个加密爆破炮孔间距为30cm）20200~2504、装药量的计算和分配合理的药量应根据所使用的炸药的性能和质量、地质条件、开挖断面尺寸、临空面数量、炮孔直径和深度及循环的总用药量要求来确定。采取以下方法计算装药量，即先用体积公式计算一个循环的总用药量，然后按各种类型的炮孔的爆破特性进行分配，再在爆破实践中加以检验和修正，直到取得良好的爆破效果为止。计算药量Q的公式为Q=qv式中Q—一个爆破循环的总用药量，Kg;q—爆破1m3岩石炸药的消耗量，Kg/m3,V—一个循环进尺所爆落的岩石总体积，m3，其值为V=L.S其中L—计划循环进尺，m；S—开挖面积，m2。5、爆破顺序为：按图中编号顺序，即1—2—3—4—5。本发明工艺应用在施工中，矩形断面隧洞除了按照光面爆破要求施工外，转角处的炮孔采取缩小间距措施，提高了光面爆破效果，现场质量检验表明，矩形隧洞成型断面尺寸符合设计要求，岩面平整度小于规范要求的偏差值。