光面爆破在竖井开挖施工的应用
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【摘要】本文结合工程实践，对光面爆破在竖井开挖施工中进行了有益的探索和应用，并对其相配套的施工方法和工艺流程提出了自己的见解。对公路隧道竖井施工有一定的参考作用。.
【关键词】竖井，光面爆破，全断面开挖，云景高速
一、前言
随着我国公路交通事业的飞速发展，公路隧道的开挖技术不断提高，技术革新日新月异，长隧道、特长隧道的施工越来越多，为解决长隧道运营通风问题一般都采用竖井通风，目前来讲，竖井工程开挖一般先打竖导井再进行扩挖施工法。而应用光面爆破技术结合一次性全断面开挖，对于减少施工工序、加快竖井施工进度、提高竖井施工安全性及节约施工成本等具有重要的意义。本文结合工程实践，对隧道竖井的光面爆破技术结合全断面开挖进行了有益的探索和应用。
二、竖井开挖施工方法
2.1先打竖导井再扩挖施工法
传统的竖井开挖方式为先打竖导井再扩挖施工法，竖导井有两种施工方法：一种是正导井施工法；另一种是反导井施工法。都是先打成竖导井以后，再从上往下扩挖，井渣从遂洞运走。导井直径以1.2~2.0m为宜。
2.2光面爆破技术结合一次性全断面开挖法
目前光面爆破技术已经广泛应用于各种隧道断面的开挖，对于保持和提高围岩自身的稳定性，减少支护作业量，加快公路施工进度，提高行车安全性具有重要的意义。鉴于光面爆破技术的诸多优点，同样也适用于竖井开挖，即光面爆破技术结合一次性全断面开挖法，该施工法可以采用立体机械化作业线施工，选用凿井专用大型提升机、吊桶、风动凿岩机、抓岩机、整体金属大模板、大型运输车、装载机、砼搅拌站等为主的机械化作业线，人工配合机械装渣，出渣采用吊桶提升到洞口，再倒装入自卸汽车运到弃渣场。
相对于传统施工法，光面爆破技术结合一次性全断面开挖法可以有效减少施工工序、加快竖井施工进度、提高竖井施工安全性及节约施工成本等。如：一次性永久支护，没有临时支护，减少支护作业量，人员和机械安全保障大大提高，节约施工成本，不用担心因临时支护不到位，引起塌孔，也不用担心竖导井开挖直径较小或扩井开挖不当造成扩井开挖后井渣堵塞竖导井；可以使用立体机械化作业线施工，施工节奏紧凑，工期缩短，各种施工机械材料使用效率大大提高，又便于施工管理，有效节约施工成本；一次性光面爆破成孔，可以有效减轻对围岩自身稳定性的影响，提高项目运行寿命。
三、光面爆破技术结合一次性全断面开挖法的应用
3.1工程概况
西周岭隧道属云和至景宁段高速公路,位于云和县和景宁县的分界线上，双向四车道,左洞长6750m,右洞长6765m,属特长隧道。根据隧道需风量、紧急救援及地形地质等因素进行综合分析,在隧道中部分别设置了1#和2#通风竖井。其中2#竖井位于距出口端洞门1.725km处, 中心位置位于左线隧道左侧70m，净空采用单心圆,设计直径7.0m,开挖直径8.30m。掘进断面54.11m2,井深217.4m,井口海拔高度为496.7m,井底海拔高度279.3m。
2#通风竖井地层岩性为第四系覆盖层、白垩系下统朝川组砾岩（K1c）、上侏罗统高坞组熔结凝灰岩（J3g）及燕山晚期钾长花岗岩（ξγ53），其中Ⅲ级围岩段总长167.4m,占77%,围岩总体性较稳定。
3.2井身开挖
开挖采用直眼掏槽，采用FJD-9型伞形钻架钻孔，人工装填2#岩石硝铵炸药(或乳化炸药)、非电毫秒雷管光面爆破。钻孔深为1~3.2米，开始为1.0m，逐步加深至3.2m，采用一套钎子钻头直径为Ф42mm。每一孔眼钻完，将眼口临时堵塞，防止碎石掉落眼内。
人工配合机械装渣，出渣采用吊桶提升到洞口，再倒装入自卸汽车运到弃渣场。
每掘挖1~1.5米时，打锚杆喷射砼临时支护完成一个循环，衬砌一个循环，继续短掘锚喷砌，浅孔爆破施工，在井深达到40~45米时，停止掘进，安装井筒施工吊盘，悬挂井筒施工设备等。
3.3采用浅眼爆破方法
设备选型：手持式凿岩机选用天水Y28型和YH28型，前者适用干式凿岩，后者适用湿式凿岩。
炮眼深度根据地质条件确定，可参考下列经验公式：
L≤(0.35~0.4)D
式中L为炮眼深度，D为竖井直径，经过计算炮眼深度控制在2.5m内比较适合。
炮眼布置：在一般岩层中开挖圆形竖井时，炮眼按同心圆排列，如本项目竖井同心圆的数目采用5圈，其中靠近开挖中心的二圈为掏槽眼，最外一圈为周边眼，其余的为辅助眼。
掏槽眼采用圆锥形浅眼掏槽，眼深2.7~2.9m，倾角为70°，装药系数为0.8，炮眼利用率为0.8m，循环进度为2.1m，每圈掏槽眼数量为14个，共28个，联线方式为并联非电毫秒雷管起爆，炸药单耗为2.5~2.8kg/m3。
周边眼爆破参数选择：
炮孔直径：d=42mm炮孔间距：a=0.45-0.55m
炮眼深度：h=2.4mm 光爆层厚：最小抵抗线W=a /0.8m。
单孔装药量：Q=K×a×w×h=0.3（kg）
K为光面爆破单位耗药量（g/m3），一般取值为300 g/m3。
装药方式：采用空气间隔柱的装药方式，药卷间隔距离1米，将炸药固定在竹片上方式控制间距。
起爆方法：采用导爆索串联起爆，导爆管引爆。
全断面施工钻爆参数
竖井开挖采用竖向分级平面分层，形成多临空面使炮渣向中部位置聚拢，便于集中扒渣。对不同的围岩条件要及时调整光面爆破设计参数，以期达到最佳效果，保证周边轮廓形状和炮渣块度不能太大。
井筒主提升机选用3.0立方米吊桶出渣，副提升机选用1.5立方米吊桶出渣，两套单钩平均计算提升能力为22立方米/小时。若每开挖循环按2.0米考虑，则松散渣量为116立方米，出渣时间需6小时。井底装渣选用HZ-6型抓岩机，作为装渣和清底之用，人工要予以配合。
3.4爆破网络图
采用簇联起爆网络，工作原理是依靠一个(或二个)雷管引爆一束导爆管、每根导爆管引爆一发非电雷管，每个非电雷管双引爆一束导爆管……这样一级级传爆下去，在起爆时只需引爆一发雷管即可使整个爆区起爆。雷管段别靠最外侧的一排炮眼采取1段或3段雷管，从外向里雷管段别依次提高；为取得较好的爆破效果，雷管段别应跳段使用，即1、3、5、7、9。
四、结语
竖井开挖施工过程中,选择正确的施工工序和施工方法是非常重要的。西周岭隧道2#竖井的开挖爆破根据地质情况和周边环境采用光面爆破结合一次性全断面开挖法，从施工的开挖效果来看,一次性成孔对开挖断面的轮廓控制相当理想,有利于初期支护和二次衬砌的施工,确保了施工安全及工程质量,缩短工期,节约了成本,取得了良好的经济和社会效益。
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