本發(fā)明屬于隧道巖體掘進(jìn)爆破工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于特大斷面山嶺隧道的爆破開(kāi)挖施工。

背景技術(shù)：

因地形和線路走向等條件的限制，寬大公路穿越山嶺時(shí)為滿足通行要求，隧道斷面面積往往要達(dá)到100m²以上，屬特大斷面隧道；鉆爆法作為最為經(jīng)濟(jì)和高效的巖體隧道掘進(jìn)方法，目前正廣泛應(yīng)用于各類(lèi)巖土隧道的開(kāi)挖掘進(jìn)之中；針對(duì)大斷面隧道及特大斷面隧道目前采用的是中心掏槽的方式進(jìn)行爆破開(kāi)挖。

鑒于隧道掘進(jìn)爆破開(kāi)挖時(shí)一般僅有一個(gè)自由面，并不利于隧道內(nèi)巖體的破碎開(kāi)挖，因此，必須于隧道開(kāi)挖掌子面上設(shè)置掏槽眼，并先于其它類(lèi)型炮眼進(jìn)行起爆，以為其它后續(xù)炮眼爆破時(shí)巖體碎脹提供足夠空間。當(dāng)前采用的中心掏槽的方式是在斷面中心位置附近布置一個(gè)掏槽區(qū)域，但當(dāng)隧道開(kāi)挖斷面過(guò)大時(shí)僅布置一個(gè)中心掏槽區(qū)域并不能提供足夠的巖體碎脹空間，導(dǎo)致蹦落眼及周邊眼爆破時(shí)的巖體夾制作用增大，炮孔利用率降低，難以達(dá)到設(shè)計(jì)循環(huán)進(jìn)尺，易導(dǎo)致隧道施工工期滯后，隧道施工工程費(fèi)用將大幅增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種特大斷面隧道的雙側(cè)楔形掏槽掘進(jìn)爆破方法，以期針對(duì)特大斷面隧道形成足夠大的腔體，避免后續(xù)輔助眼等爆破夾制作用增大，提高炮眼利用率低，保證設(shè)計(jì)進(jìn)尺。

本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明特大斷面隧道的雙側(cè)楔形掏槽掘進(jìn)爆破方法的特點(diǎn)是：將待開(kāi)挖特大斷面隧道劃分為上臺(tái)階和下臺(tái)階進(jìn)行施工；對(duì)于隧道上臺(tái)階待開(kāi)挖巖體采用雙側(cè)楔形掏槽及分段毫秒延遲爆破的方法進(jìn)行開(kāi)挖，所述雙側(cè)楔形掏槽是指在上臺(tái)階掌子面中心線兩側(cè)的中下部對(duì)稱(chēng)布置兩側(cè)掏槽區(qū)域，各掏槽區(qū)域是平面形狀呈楔形的豎向柱狀區(qū)域，使掏槽爆破形成的槽腔能夠?yàn)楹罄m(xù)各類(lèi)炮眼爆破提供足夠的碎脹空間；所述分段毫秒延遲是指在排間設(shè)置毫秒延遲爆破進(jìn)行各類(lèi)炮眼的起爆，提高各類(lèi)炮眼的利用率。

本發(fā)明特大斷面隧道的雙側(cè)楔形掏槽掘進(jìn)爆破方法的特點(diǎn)也在于：設(shè)置兩側(cè)掏槽區(qū)域的掏槽眼對(duì)稱(chēng)于隧道中心，各掏槽區(qū)域的掏槽中心與隧道中心線的水平距離為4.0-4.5m，掏槽眼與掌子面間夾角為60°-65°；在掏槽區(qū)域的外側(cè)與掏槽眼相鄰設(shè)置為輔助掏槽眼，所述輔助掏槽眼與掌子面間夾角為65°-80°；周邊眼與開(kāi)挖輪廓面的夾角為2°，周邊眼眼底落于開(kāi)挖輪廓面外側(cè)，且兩者間凈距控制不大于0.1m；在周邊眼與鄰近的輔助掏槽眼之間設(shè)置輔助眼，在兩個(gè)掏槽區(qū)域之間也設(shè)置有輔助眼，在上臺(tái)階的底邊設(shè)置底板眼，各輔助眼和底板眼垂直于掌子面鉆設(shè)；所述掏槽眼、輔助掏槽眼、輔助眼和周邊眼各自在豎向成排設(shè)置，所述底板眼沿上臺(tái)階的底邊成排設(shè)置。

本發(fā)明特大斷面隧道的雙側(cè)楔形掏槽掘進(jìn)爆破方法的特點(diǎn)也在于：設(shè)置起爆順序?yàn)椋菏紫葹樘筒垩?；隨后依次為輔助掏槽眼和輔助眼；再后為底板眼，且不含兩側(cè)邊墻位置處的底板眼；最后為周邊眼，且包含兩側(cè)邊墻位置的底板眼。

本發(fā)明特大斷面隧道的雙側(cè)楔形掏槽掘進(jìn)爆破方法的特點(diǎn)也在于：所述掏槽眼、輔助掏槽眼、輔助眼、底板眼各排起爆時(shí)排間延時(shí)不小于50ms，周邊眼與最后起爆炮眼間的延時(shí)不小于100ms。

本發(fā)明特大斷面隧道的雙側(cè)楔形掏槽掘進(jìn)爆破方法的特點(diǎn)也在于：所述掏槽眼、輔助掏槽眼、輔助眼和底板眼均采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，雷管均采用毫秒延期導(dǎo)爆管雷管于炮眼底部進(jìn)行反向引爆。

本發(fā)明特大斷面隧道的雙側(cè)楔形掏槽掘進(jìn)爆破方法的特點(diǎn)也在于：所述周邊眼采用軸向不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，藥卷沿軸向切割為4-5cm的各小節(jié)，相鄰小節(jié)以40-50cm的間隔放入周邊眼內(nèi)，周邊眼內(nèi)炸藥采用導(dǎo)爆索進(jìn)行起爆，各周邊眼內(nèi)導(dǎo)爆索在孔口外與主傳導(dǎo)爆索呈“t”連接并進(jìn)行傳爆，起爆雷管設(shè)置在主傳導(dǎo)爆索上。

本發(fā)明特大斷面隧道的雙側(cè)楔形掏槽掘進(jìn)爆破方法的特點(diǎn)也在于：對(duì)于臺(tái)階的劃分是首先在待開(kāi)挖特大斷面隧道上確定出上下臺(tái)階分界面，利用上下臺(tái)階分界面劃分出上臺(tái)階開(kāi)挖區(qū)和下臺(tái)階開(kāi)挖區(qū)，以此確定上臺(tái)階開(kāi)挖輪廓和下臺(tái)階開(kāi)挖輪廓。

本發(fā)明特大斷面隧道的雙側(cè)楔形掏槽掘進(jìn)爆破方法的特點(diǎn)也在于：對(duì)于所述上臺(tái)階開(kāi)挖輪廓進(jìn)行光面爆破，對(duì)于所述下臺(tái)階開(kāi)挖區(qū)采用水平淺孔拉槽爆破，對(duì)于所述下臺(tái)階開(kāi)挖輪廓進(jìn)行光面爆破。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

本發(fā)明能有效防止特大斷面隧道爆破過(guò)程中因一次開(kāi)挖爆破巖體方量過(guò)大而無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)開(kāi)挖進(jìn)尺，同時(shí)用于特大斷面隧道巖體爆破開(kāi)挖時(shí)，能確保掏槽爆破時(shí)能形成具有足夠體積的掏槽腔體，為后續(xù)炮眼爆破提供足夠的巖體碎脹空間，有效提高炮眼利用率和隧道圍巖的完整性與自穩(wěn)能力，有效提高隧道施工效率，降低施工成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明應(yīng)用于特大斷面隧道開(kāi)挖時(shí)上臺(tái)階和下臺(tái)階縱剖示意圖；

圖2為本發(fā)明應(yīng)用于特大斷面隧道開(kāi)挖時(shí)上臺(tái)階和下臺(tái)階斷面示意圖；

圖3為本發(fā)明應(yīng)用于特大斷面隧道掘進(jìn)爆破時(shí)炮眼布置立面示意圖；

圖4為本發(fā)明應(yīng)用于特大斷面隧道掘進(jìn)爆破時(shí)炮眼布置剖面示意圖；

圖5為本發(fā)明應(yīng)用于特大斷面隧道掘進(jìn)爆破時(shí)炮眼裝藥示意圖；

圖6為本發(fā)明應(yīng)用于特大斷面隧道掘進(jìn)爆破時(shí)炮眼起爆順序示意圖；

圖7是本發(fā)明應(yīng)用于特大斷面隧道掘進(jìn)爆破時(shí)周邊光面爆破眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)：11上臺(tái)階開(kāi)挖區(qū)，12下臺(tái)階開(kāi)挖區(qū)，13上臺(tái)階掌子面，14下臺(tái)階掌子面，15上下臺(tái)階分界面，21上臺(tái)階開(kāi)挖輪廓，22下臺(tái)階開(kāi)挖輪廓，30掏槽眼，31輔助掏槽眼，32輔助眼，33底板眼，34周邊眼，40掏槽眼堵塞段，41掏槽眼裝藥段，42輔助掏槽眼堵塞段，43輔助掏槽眼裝藥段，44輔助眼堵塞段，45輔助眼裝藥段，50主傳導(dǎo)爆索，51藥卷，52炮眼內(nèi)導(dǎo)爆索，53起爆雷管，54周邊眼堵塞段。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例中特大斷面隧道的雙側(cè)楔形掏槽掘進(jìn)爆破方法是：

如圖1和圖2所示，將待開(kāi)挖特大斷面隧道劃分為上臺(tái)階和下臺(tái)階進(jìn)行施工，對(duì)于臺(tái)階的劃分是首先在待開(kāi)挖特大斷面隧道上確定出上下臺(tái)階分界面15，利用上下臺(tái)階分界面15劃分出上臺(tái)階開(kāi)挖區(qū)11和下臺(tái)階開(kāi)挖區(qū)12，以此確定上臺(tái)階開(kāi)挖輪廓21和下臺(tái)階開(kāi)挖輪廓22；其中，上臺(tái)階高度為7-9m，下臺(tái)階高度不小于4.5m，上臺(tái)階掌子面13和下臺(tái)階掌子面14間之間拉開(kāi)20m，具體實(shí)施中視圍巖條件、支護(hù)條件和施工水平等進(jìn)行綜合調(diào)整。

對(duì)于隧道上臺(tái)階待開(kāi)挖巖體采用雙側(cè)楔形掏槽及分段毫秒延遲爆破的方法進(jìn)行開(kāi)挖，所述雙側(cè)楔形掏槽是指在上臺(tái)階掌子面中心線兩側(cè)的中下部對(duì)稱(chēng)布置兩側(cè)掏槽區(qū)域，各掏槽區(qū)域是平面形狀呈楔形的豎向柱狀區(qū)域，使掏槽爆破形成的槽腔能夠?yàn)楹罄m(xù)各類(lèi)炮眼爆破提供足夠的碎脹空間；所述分段毫秒延遲是指在排間設(shè)置毫秒延遲爆破進(jìn)行各類(lèi)炮眼的起爆，提高各類(lèi)炮眼的利用率，減小雷管段別不足對(duì)隧道掘進(jìn)爆破的負(fù)面影響，從而提高隧道單次爆破循環(huán)進(jìn)尺，削弱因雷管段位數(shù)量不足而導(dǎo)致的振動(dòng)負(fù)面效應(yīng)，提高隧道圍巖穩(wěn)定性，確保隧道施工的順利進(jìn)行，并有利于控制和降低隧道施工成本。

參見(jiàn)圖3、圖4、圖5和圖6，設(shè)置兩側(cè)掏槽區(qū)域的掏槽眼30對(duì)稱(chēng)于隧道中心，各掏槽區(qū)域的掏槽中心與隧道中心線的水平距離為4.0-4.5m，掏槽眼30與掌子面間夾角為60°-65°；在掏槽區(qū)域的外側(cè)與掏槽眼相鄰設(shè)置為輔助掏槽眼31，輔助掏槽眼31與掌子面間夾角為65°-80°；周邊眼34與開(kāi)挖輪廓面的夾角為2°，周邊眼眼底落于開(kāi)挖輪廓面外側(cè)，且兩者間凈距控制不大于0.1m；在周邊眼34與鄰近的輔助掏槽眼31之間設(shè)置多排輔助眼32，在兩個(gè)掏槽區(qū)域之間也設(shè)置有輔助眼31，在上臺(tái)階的底邊設(shè)置底板眼33，各輔助眼32和底板眼33垂直于掌子面鉆設(shè)；掏槽眼30、輔助掏槽眼31、輔助眼32和周邊眼34各自在豎向成排設(shè)置，底板眼33沿上臺(tái)階的底邊成一單排設(shè)置；由于上臺(tái)階掌子面為拱形面，在上臺(tái)階掌子面的中上部位置處還設(shè)置有多排上部輔助眼35。

設(shè)置起爆順序?yàn)椋菏紫葹樘筒垩?0；隨后依次為輔助掏槽眼31、輔助眼32、上部輔助眼35；再后為底板眼33，且不含兩側(cè)邊墻位置處的底板眼；最后為周邊眼34，且包含兩側(cè)邊墻位置的底板眼；各排輔助眼32的起爆順序由掏槽區(qū)域中心朝向外圍逐步起爆；各排上部輔助眼35的起爆順序由上臺(tái)階掌子面中心朝向外圍逐步起爆，最底層一排上部輔助眼和最外側(cè)一排輔助眼同時(shí)起爆，圖6中以①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧和⑨依序表征為各炮孔的起爆順序。

設(shè)置掏槽眼、輔助掏槽眼、輔助眼、底板眼各排起爆時(shí)排間延時(shí)不小于50ms，周邊眼與最后起爆炮眼間的延時(shí)不小于100ms；對(duì)于上臺(tái)階開(kāi)挖輪廓21進(jìn)行光面爆破，對(duì)于下臺(tái)階開(kāi)挖區(qū)12采用水平淺孔拉槽爆破，對(duì)于下臺(tái)階開(kāi)挖輪廓22進(jìn)行光面爆破。

具體實(shí)施中，設(shè)置隧道爆破的循環(huán)進(jìn)尺3.0-3.5m；

掏槽眼的深度較循環(huán)進(jìn)尺深20-30cm，掏槽眼排距45cm-55cm，掏槽眼眼底距20-30cm，掏槽眼眼口距4.0-5.0m；輔助掏槽眼的深度較循環(huán)進(jìn)尺深20-30cm；周邊眼眼口位于隧道開(kāi)挖邊界上，周邊眼眼底距開(kāi)挖邊界10-15cm，周邊眼眼深與循環(huán)進(jìn)尺一致，周邊眼眼間距0.45-0.55m，周邊眼光爆層厚度0.6-0.8m；底板眼眼口位于隧道上臺(tái)階與下臺(tái)階分界面上，底板眼眼底距距開(kāi)挖邊界10-15cm，底板眼間距1.0-1.1m，爆破厚度0.9-1.1m；輔助眼間距0.9-1.1m，輔助眼排距0.8-1.0m。

如圖4和圖5所示，本實(shí)施例中掏槽眼、輔助掏槽眼、輔助眼和底板眼均采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，炮眼直徑為40-42mm，藥卷是規(guī)格為φ32mm×300mm的2號(hào)巖石乳化炸藥，孔口用炮泥填塞，起爆管雷管設(shè)置于炮眼底部，雷管均采用毫秒延期導(dǎo)爆管雷管于炮眼底部進(jìn)行反向引爆；圖4中所示各掏槽眼中的掏槽眼裝藥段40由掏槽眼堵塞段41進(jìn)行封堵；各輔助掏槽眼中輔助掏槽眼裝藥段43是由輔助掏槽眼堵塞段42進(jìn)行封堵；各輔助眼中輔助眼裝藥段45是由輔助眼堵塞段44進(jìn)行封堵。

如圖7所示，本實(shí)施例中周邊眼采用軸向不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，藥卷是規(guī)格為φ32mm×300mm的2號(hào)巖石乳化炸藥，將導(dǎo)爆索沿周邊眼全長(zhǎng)放入并于孔口留有40-50cm，利用快刀將藥卷沿軸向切割為4-5cm的各小節(jié)，相鄰小節(jié)以40-50cm間隔放入周邊眼內(nèi)，縱向不耦合系數(shù)為5.8-6.0，周邊眼內(nèi)炸藥采用導(dǎo)爆索進(jìn)行起爆，即將藥卷51均勻分布地捆綁在炮眼內(nèi)導(dǎo)爆索52上，各周邊眼內(nèi)導(dǎo)爆索52在孔口外與主傳導(dǎo)爆索50呈“t”連接并進(jìn)行傳爆，起爆雷管53設(shè)置在主傳導(dǎo)爆索50上，周邊眼堵塞段54為不少于40cm的炮泥。

本發(fā)明用于特大斷面隧道掘進(jìn)施工按如下步驟進(jìn)行：

步驟1：根據(jù)隧道開(kāi)挖斷面，確定隧道上臺(tái)階開(kāi)挖區(qū)11和上臺(tái)階開(kāi)挖輪廓21，以及下臺(tái)階開(kāi)挖區(qū)12和下臺(tái)階開(kāi)挖輪廓22；

步驟2：在上臺(tái)階開(kāi)挖區(qū)進(jìn)行眼間毫秒延時(shí)掘進(jìn)爆破，對(duì)上臺(tái)階開(kāi)挖邊界實(shí)行光面爆破；

步驟3：在下臺(tái)階開(kāi)挖完成后，對(duì)于下臺(tái)階開(kāi)挖區(qū)進(jìn)行水平淺孔拉槽爆破并對(duì)下臺(tái)階邊界實(shí)行光面爆破。

本發(fā)明方法能有效保證掏槽爆破時(shí)形成有效的掏槽腔體，為后續(xù)爆破時(shí)巖體的碎脹提供足夠的膨脹空間，提高各類(lèi)炮眼利用率和隧道圍巖的完整性與自穩(wěn)能力，增加了隧道單次掘進(jìn)爆破進(jìn)尺，提高隧道施工效率并降低了施工成本。本發(fā)明方法已成功地運(yùn)用在濟(jì)南二環(huán)南路東延工程的控制性工程漿水泉隧道的施工之中，隧道左線全長(zhǎng)3101m，隧道右線全長(zhǎng)3085.4m，單側(cè)隧道按四車(chē)道設(shè)計(jì)，最大開(kāi)挖寬度19.8m，開(kāi)挖高度達(dá)12.95m，開(kāi)挖斷面面積為208.43-219.78m²，其中上臺(tái)階開(kāi)挖高度約為8.2m，開(kāi)挖斷面面積約為121m²。洞身穿越地層主要為上更新統(tǒng)粉質(zhì)黏土，奧陶系和寒武系灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r及生物碎屑灰?guī)r，圍巖級(jí)別劃分為ⅲ級(jí)、ⅳ級(jí)、ⅴ級(jí)圍巖，隧道采用分離式結(jié)構(gòu)型式，左右幅相距約14-31m。采用本發(fā)明方法進(jìn)行漿水泉特大斷面隧道施工，設(shè)計(jì)開(kāi)挖進(jìn)尺為3.5m，爆后實(shí)測(cè)進(jìn)尺達(dá)到3.36m，炮眼有效利用率達(dá)到96％以上，在爆破后隧道圍巖較為光滑平整，爆渣塊度較為均勻利于裝運(yùn)。