一种隧道大断面段施工方法及其断面爆破布置与流程

本发明属于隧道施工
技术领域：
，具体涉及一种隧道大断面段施工方法及其断面爆破布置。
背景技术：
：近年来，随着我国国民经济的飞速发展，铁路建设规模也越来越大，铁路建设中需修建大量隧道工程，隧道逐渐向“多、长、大”发展，即数量多、长度大、大断面。对于钻爆法隧道而言，需合理优化隧道爆破施工技术，以达到快速安全施工的目的。技术实现要素：本发明提供了一种隧道大断面段施工方法及其断面爆破布置，可以达到快速安全施工的目的。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种隧道大断面段施工方法，包括开挖方法和爆破方法，所述开挖方法采用大管棚超前支护，并将隧道断面分为上、中、下三个台阶分步开挖，仰拱紧跟下台阶，及时闭合成环；所述爆破方法是指：a、根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线；b、控制周边眼的装药量，并使药量沿炮眼全长合理分布；c、周边眼采用小直径药卷和低爆速炸药，并借助传爆线实现空气间隔装药；d、采用毫秒雷管微差顺序起爆。作为优选，所述a中周边眼间距按式（1）确定：（1）式中，e为周边眼间距，db为炮眼直径。作为优选，根据周边眼间距e与最小抵抗线w的比值确定周边眼密度系数，取0.5～1.0。作为优选，根据炸药单耗量q、周边眼间距e以及最小抵抗线w三个参数确定装药集中度q，可按式（2）进行计算：（2）。一种断面爆破布置，包括上台阶布置、中台阶布置、下台阶布置和仰拱布置，所述上台阶布置是指：上台阶每循环进尺为0.8m，周边眼a孔深1.0m，装1节炸药，0.2kg；辅助眼b、c、d、e孔深1.0m，装2节炸药，0.4kg；辅助眼f、g孔深1.5m，装2节炸药，0.4kg；辅助眼h孔深1.5m，装3节炸药，0.6kg；辅助眼i孔深1.8m，装4节炸药，0.8kg；辅助眼j孔深2.2m，装4节炸药，0.8kg；掏槽眼k孔深2.4m，装5节炸药，1.0kg；掏槽眼l孔深2.4m，装5节炸药，1.0kg；掏槽眼v孔深1.5m，装4节炸药，0.8kg。所述中台阶布置是指：中台阶每循环进尺为1.6m，周边眼m孔深1.8m，装2节炸药，0.4kg；辅助眼n孔深1.8m，装3节炸药，0.6kg；掏槽眼o孔深3m，装4节炸药，0.8kg；掏槽眼p孔深3m，装3节炸药，0.6kg；掏槽眼q孔深3m，装3节炸药，0.6kg；掏槽眼r孔深3m，装4节炸药，0.8kg。所述仰拱布置是指：仰拱辅助眼s孔深4m，装4节炸药，0.8kg；辅助眼t孔深4m，装6节炸药，1.2k；周边眼u孔深4m，装6节炸药，1.2kg。本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：采用“三台阶七步开挖法”施工，结合隧道变形监控控制技术，既缩短仰拱闭合时间，又大大加快施工进度，有效地控制了下沉量，隧道变形控制在在30-40mm内；通过合理优化光面爆破参数，极大地保证了隧道光面爆破效果，有效控制了爆破施工的超欠挖问题，充分发挥了围岩自承载能力，保证了围岩和仰坡的稳定。施工经验对类似大断面隧道具有重要的参考价值。附图说明图1是本发明开挖方法横断面工序图；图2是本发明开挖方法纵断面工序图；图3是本发明隧道爆破布置示意图。具体实施方式下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1~2所示，施工中采用“三台阶七步法”开挖，即先采用大管棚（超前小导管）超前支护，并将隧道断面分为上、中、下三个台阶分步开挖，仰拱紧跟下台阶，及时闭合成环。针对隧道跨度大的特点，为了防止隧道失稳、塌方，施工严格控制开挖循环进尺，具体为：上台阶每循环进尺控制在1榀钢架间距（0.8m）；中、下台阶按1～2榀钢架间距控制；各台阶步距控制在3～5m；同一台阶左、右工作面错开2榀钢架。（1）上台阶施工在超前支护的保护下，采用光面爆破开挖图1中的①部，并及时进行初期支护。（2）中、下台阶施工针对隧道断面较大的特点，每循环中、下台阶左右侧交错进行开挖，即本循环开挖图1中的③⑥部，下一循环再开挖图1中④⑤部。（3）仰拱施工隧道以ⅳ级围岩为主，仰拱每循环开挖长度按4榀钢架（3.2m）控制，开挖后利用钢架及喷射混凝土及时闭合成环。仰拱初期支护进行2个循环（6.4m）后利用仰拱栈桥分次整体浇筑仰拱和填充混凝土。隧道爆破采用光面爆破工艺，风动凿岩机钻孔，塑料导爆管微差毫秒雷管起爆，应采用如下步骤进行设置爆破。a、根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线；b、严格控制周边眼的装药量，并使药量沿炮眼全长合理分布；c、周边眼宜采用小直径药卷和低爆速炸药，并借助传爆线实现空气间隔装药；d、采用毫秒雷管微差顺序起爆，应使周边爆破时产生临空面，周边眼同段的雷管起爆时差应尽可能小。一般来说，影响隧道爆破效果的主要参数为：周边眼间距e、最小抵抗线w、周边眼密度系数e/w、不耦合系数d及装药集中度q等，工程实践证明只有这些爆破参数都在最优的范围内时，隧道爆破效果才是最理想的。（1）周边眼间距e周边眼间距是光面爆破的重要参数之一。隧道爆破开挖，可按式(1)确定周边眼间距。（1）式中，db为炮眼直径，根据工程类比取值为35~40mm。（2）最小抵抗线w最小抵抗线w即为光面层厚度，是光面爆破的另外的一个重要参数。最小抵抗线与开挖的隧道断面有关，断面越大，其取值可以稍微大些。最小抵抗线也影响光面层开挖后隧道围岩的稳定性，因此隧道开挖需合理确定最小抵抗线。同时，最小抵抗线与岩石性质及地质构造有关，根据工程经验，大断面隧道的最小抵抗线w，硬岩可取500～600mm，松软岩石取800～900mm。（3）周边眼密度系数e/w周边眼密度系数是周边眼间距e与最小抵抗线w的比值，是影响爆破效果的重要因素，取0.5～1.0。（4）不耦合系数d炮眼直径与药包直径的比值称为不耦合系数。当d=1时，表示孔壁与药包紧密接触；当d>1时，表示孔壁与药包之间存在间隙。研究表明：当炮眼直径为32～45mm时，不耦合系数d=1.5～2.0[1]。（5）装药集中度q装药集中度q与炸药单耗量q、周边眼间距e以及最小抵抗线（光面层厚度）w三个参数关系密切，可按式（2）进行计算：（2）式中，炸药单耗量q取决于岩性、断面积、炮孔直径和炮孔深度等多种因素，根据工程类比取值为0.8～1.2kg/m3。如图3所示，隧道断面爆破具体布置，具体参数见表1。（1）上台阶每循环进尺为0.8m，周边眼a孔深1.0m，装1节炸药，0.2kg；辅助眼b、c、d、e孔深1.0m，装2节炸药，0.4kg；辅助眼f、g孔深1.5m，装2节炸药，0.4kg；辅助眼h孔深1.5m，装3节炸药，0.6kg；辅助眼i孔深1.8m，装4节炸药，0.8kg；辅助眼j孔深2.2m，装4节炸药，0.8kg；掏槽眼k孔深2.4m，装5节炸药，1.0kg；掏槽眼l孔深2.4m，装5节炸药，1.0kg；掏槽眼v孔深1.5m，装4节炸药，0.8kg。（2）中台阶每循环进尺为1.6m，周边眼m孔深1.8m，装2节炸药，0.4kg；辅助眼n孔深1.8m，装3节炸药，0.6kg；掏槽眼o孔深3m，装4节炸药，0.8kg；掏槽眼p孔深3m，装3节炸药，0.6kg；掏槽眼q孔深3m，装3节炸药，0.6kg；掏槽眼r孔深3m，装4节炸药，0.8kg。（3）下台阶爆破设计与中台阶类似，各项参数基本相同。（4）仰拱辅助眼s孔深4m，装4节炸药，0.8kg；辅助眼t孔深4m，装6节炸药，1.2k；周边眼u孔深4m，装6节炸药，1.2kg。表1隧道断面爆破设计参数通过合理优化光面爆破参数，极大地保证了隧道光面爆破效果，有效控制了爆破施工的超欠挖问题，其超挖量由普通爆破的20%～25%降至5%～8%。光面爆破后的隧道断面平整圆顺，岩体应力集中现象减少，降低了掉块、塌方的可能性，有效保障了隧道施工安全。现场监控量测是隧道施工中不可缺少的内容，它不仅监测各施工阶段围岩和支护动态，确保施工安全，也可为调整初期支护设计参数，确定二次衬砌和仰拱的施作时间，提供信息化设计的依据。测点布置，施工过程中洞内每10m布设一组监控量测断面，共计布设13个断面，隧道拱顶沉降、周边收敛和测点布置。隧道拱顶沉降、周边收敛值如表2所示。从监测数据测试结果来看，隧道变形在30-40mm内，说明围岩处于稳定状态，支护系统是有效、可靠的。表2隧道洞周变形/mm测点拱顶收敛（1-2）收敛（3-4）收敛（5-6）dk16+48036.8840.0342.62-dk16+49032.4933.3836.85-dk16+50030.7826.8535.21-dk16+51032.8136.4831.83-dk16+52033.2136.832.5140.14dk16+53036.7336.7938.837.42dk16+54038.5939.1338.46-dk16+55033.2834.42--dk16+56032.835.35--dk16+57037.9130.84--dk16+58036.0531.33--dk16+59038.3238.98--dk16+60037.1633.56--采用“三台阶七步开挖法”施工，缩短仰拱闭合时间，大大加快施工进度，有效地控制了下沉量，同时节约施工成本。通过合理优化光面爆破参数，极大地保证了隧道光面爆破效果，有效控制了爆破施工的超欠挖问题。从现场监测结果来看，隧道变形在30-40mm内，围岩处于稳定状态，支护系统有效、可靠。上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12