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摘 要：本文结合集包铁路二道河二号隧道施工实践，爆法掘进施工的关键工序及其技术控制的重点进行了阐述。
关键词：隧道；钻爆掘进；技术控制
一、工程概况
集包铁路二道河二号隧道位于土建四标头道河村东侧，隧道进口里程DK594+387，出口里程DK594+962，全长575m，最大埋深54m，为双线隧道。隧道位于R=3500m的曲线上，洞内坡度为5.5‰的单面下坡。
1、地形地貌。隧道穿越大黑河的右岸的山体中的前部，山体较陡峻，地形起伏较大，地面标高1215～1280m。相对高差50～70m，隧道进出口自然坡度20°～30°，植被不发育。
2、地层岩性。工程范围的地层主要为第四系上新统风积砂质黄土，细圆砾土及太古界片麻岩。土质均匀。
3、地质构造。该隧道所处大地构造部位属华北地台，内蒙台隆的凉城断隆和阴山断隆的交界地段，受侵入岩体强大挤压作用，山体岩层较破碎，岩体节理裂隙较发育。
4、水文地质特征。本段未见地下水出露，地下水主要为第四系土层孔隙水及基岩裂隙水，水量不大，接受地表水及大气降水补给。沟槽内圆砾土内含有较丰富的孔隙潜水。
二、钻爆法掘进施工技术
依据其工程地质并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定使用钻爆法掘进施工技术。
1、爆破技术
（1）光面爆破主要参数的确定。光面爆破原理是：光面爆破是隧道断面开挖的周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击波相遇，产生应力波的叠加，并产生切向拉力，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后爆炸气体的膨胀使裂缝进一步扩展。其主要爆破参数有：最小抵抗线、炮眼密集系数、不耦合系数、线装药系数、孔距和起爆时差。
（2）钻爆设计。全断面开挖地段每循环炸药用量：Q=qSL式中：q——爆破1m岩石用药量；S——断面面积；L——眼深：Ⅲ类取3m，Ⅳ类取2m，Ⅴ类取1m。q取值：Ⅲ类围岩1.0左右，Ⅳ类围岩1.2左右，Ⅴ类围岩取1.25左右。其中掏槽眼药量增加30%，辅助眼取(0.55～0.6)q。炮眼数目：N=0.0012×(qS/ad2)式中：q——单位用药量(kg/m3)；S——开挖断面面积(m2)；a——炸药装填系数,取0.7；d——药管直径,取0.04m。
2、爆破效果及影响因素
隧道平均超挖一般小于8cm，最大超挖量小于11cm，局部欠挖小于5cm，炮眼利用率90%以上，较好地段达到95.8%；炮眼痕迹保存率：拱部达到94%以上，边墙达到90%以上。由此说明二道河二号隧道隧道爆破设计符合该隧道地质情况，较为合理。
三、锚喷支护技术
1、锚杆组合拱作用机理的运用。锚杆组合拱作用机理主要是依靠系统锚杆对围岩的整体加固作用，使围岩在一定深度范围内形成拱形承载结构。系统锚杆采用两种型式：中空注浆锚杆和砂浆锚杆。根据设计文件中规定，隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩采用的是：喷混凝土+锚杆+钢筋网+钢拱架支护结构形式。因此，Ⅳ、Ⅴ级围岩锚杆支护没有采取锚托板结构，而仅在Ⅲ级围岩采用了锚托板，锚托板形式为150mm×150mm×10mm。
锚杆安装作业应在初喷混凝土后及时进行。在施工过程中，应尽可能成大角度布置，由此才能把不利结构面或岩层“串”在一起，有效地形成组合拱结构。锚杆注浆因锚杆形式不同而有不同的注浆方式。中空注浆锚杆可以通过锚杆杆体直接进行注浆。砂浆锚杆的注浆方式有两种：一种是将注浆管与锚杆杆体一同放入钻孔。对于拱顶部位的锚杆宜采用这种方式，便于施工过程控制；另一种是先将注浆管放入钻孔内，缓慢注浆，待注浆结束后，再迅速将杆体插入孔内。这种方式宜用于侧壁锚杆安装。
注浆作业应按照《隧道施工技术规范》的有关规定进行，同时依据设计文件在锚杆外露端设有锚杆托板时，托板安装应紧压孔口岩面，对围岩产生压力，使锚杆周围岩体处于三向应力状态，形成梨形压力区，增加围岩的稳定性。
2、锚杆悬吊作用的运用。在局部范围(约2～3m)内，爆破开挖后围岩岩体出现松动，产生裂隙，且岩层呈薄层状构造，岩块易发生塌落时，宜采用局部锚杆支护方式。
局部锚杆支护的钻孔布置应尽量垂直于岩面，如受施工条件的限制，也应保证成大角度布置。若锚杆钻孔施工危险性较小，可在喷混凝土前及时进行锚杆支护作业。钻孔后应进行吹孔，以清除孔内泥渣，可采用钻杆注水方式清洗钻孔。清孔完毕后，将水泥卷放入孔内，同时向孔内注水，边注水边搅拌。当水泥卷放入量不少于锚杆孔深的一半时，即可将杆体插入孔内，如插入困难可用锤击。杆体插入孔内的长度不应短于锚杆全长的95%。
在施工过程中，当围岩破碎，锚杆孔成孔困难时，一般可采用自进式锚杆，即用钻杆代替锚杆，并利用钻杆中孔完成锚杆孔内注浆。
四、岩爆处理措施
1、岩爆地段的开挖措施。加强光面爆破控制，尽量保证开挖断面轮廓圆顺规则；在中等岩爆地段采取短进尺，一般进尺控制在2～2.5m，全断面开挖一次成形，弱爆破，减小对围岩的扰动；做好地质预报工作。目前，关于岩爆的一些预测方法主要有：地质超前预测法、σθ/σc判断预测法、声发射法(AE法)和岩芯饼化法等。2、支护措施。采用喷射混凝土、系统锚杆和钢筋网的柔性支护方式。待岩体应变能释放结束，围岩处于相对稳定状态时，及时进行初喷3～5cm厚砼封闭岩面，然后打设Φ22mm、长度2.5m的砂浆锚杆，间距1m，梅花型布置，挂φ8mm、20×20cm钢筋网，进行二次或多次分层喷射混凝土；在可能继续发生岩爆的掌子面上，采用超前支护措施，超前锚杆为Φ22mm、长度3m的砂浆锚杆。在超前支护的同时，打若干大孔径超前应力释放孔，孔径45mm，间距1m，孔深2～3m。
二道河二号隧道施工实例说明了采用钻爆掘进法施工，压缩各工序作业循环时间，充分利用隧道空间，合理配备人力、机械，隧道开挖施工进度得到了提高，施工质量也切实得到了保证，工程合格率达100%，完全满足了设计要求。
关键词：隧道；钻爆掘进；技术控制
一、工程概况
集包铁路二道河二号隧道位于土建四标头道河村东侧，隧道进口里程DK594+387，出口里程DK594+962，全长575m，最大埋深54m，为双线隧道。隧道位于R=3500m的曲线上，洞内坡度为5.5‰的单面下坡。
1、地形地貌。隧道穿越大黑河的右岸的山体中的前部，山体较陡峻，地形起伏较大，地面标高1215～1280m。相对高差50～70m，隧道进出口自然坡度20°～30°，植被不发育。
2、地层岩性。工程范围的地层主要为第四系上新统风积砂质黄土，细圆砾土及太古界片麻岩。土质均匀。
3、地质构造。该隧道所处大地构造部位属华北地台，内蒙台隆的凉城断隆和阴山断隆的交界地段，受侵入岩体强大挤压作用，山体岩层较破碎，岩体节理裂隙较发育。
4、水文地质特征。本段未见地下水出露，地下水主要为第四系土层孔隙水及基岩裂隙水，水量不大，接受地表水及大气降水补给。沟槽内圆砾土内含有较丰富的孔隙潜水。
二、钻爆法掘进施工技术
依据其工程地质并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定使用钻爆法掘进施工技术。
1、爆破技术
（1）光面爆破主要参数的确定。光面爆破原理是：光面爆破是隧道断面开挖的周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击波相遇，产生应力波的叠加，并产生切向拉力，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后爆炸气体的膨胀使裂缝进一步扩展。其主要爆破参数有：最小抵抗线、炮眼密集系数、不耦合系数、线装药系数、孔距和起爆时差。
（2）钻爆设计。全断面开挖地段每循环炸药用量：Q=qSL式中：q——爆破1m岩石用药量；S——断面面积；L——眼深：Ⅲ类取3m，Ⅳ类取2m，Ⅴ类取1m。q取值：Ⅲ类围岩1.0左右，Ⅳ类围岩1.2左右，Ⅴ类围岩取1.25左右。其中掏槽眼药量增加30%，辅助眼取(0.55～0.6)q。炮眼数目：N=0.0012×(qS/ad2)式中：q——单位用药量(kg/m3)；S——开挖断面面积(m2)；a——炸药装填系数,取0.7；d——药管直径,取0.04m。
2、爆破效果及影响因素
隧道平均超挖一般小于8cm，最大超挖量小于11cm，局部欠挖小于5cm，炮眼利用率90%以上，较好地段达到95.8%；炮眼痕迹保存率：拱部达到94%以上，边墙达到90%以上。由此说明二道河二号隧道隧道爆破设计符合该隧道地质情况，较为合理。
三、锚喷支护技术
1、锚杆组合拱作用机理的运用。锚杆组合拱作用机理主要是依靠系统锚杆对围岩的整体加固作用，使围岩在一定深度范围内形成拱形承载结构。系统锚杆采用两种型式：中空注浆锚杆和砂浆锚杆。根据设计文件中规定，隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩采用的是：喷混凝土+锚杆+钢筋网+钢拱架支护结构形式。因此，Ⅳ、Ⅴ级围岩锚杆支护没有采取锚托板结构，而仅在Ⅲ级围岩采用了锚托板，锚托板形式为150mm×150mm×10mm。
锚杆安装作业应在初喷混凝土后及时进行。在施工过程中，应尽可能成大角度布置，由此才能把不利结构面或岩层“串”在一起，有效地形成组合拱结构。锚杆注浆因锚杆形式不同而有不同的注浆方式。中空注浆锚杆可以通过锚杆杆体直接进行注浆。砂浆锚杆的注浆方式有两种：一种是将注浆管与锚杆杆体一同放入钻孔。对于拱顶部位的锚杆宜采用这种方式，便于施工过程控制；另一种是先将注浆管放入钻孔内，缓慢注浆，待注浆结束后，再迅速将杆体插入孔内。这种方式宜用于侧壁锚杆安装。
注浆作业应按照《隧道施工技术规范》的有关规定进行，同时依据设计文件在锚杆外露端设有锚杆托板时，托板安装应紧压孔口岩面，对围岩产生压力，使锚杆周围岩体处于三向应力状态，形成梨形压力区，增加围岩的稳定性。
2、锚杆悬吊作用的运用。在局部范围(约2～3m)内，爆破开挖后围岩岩体出现松动，产生裂隙，且岩层呈薄层状构造，岩块易发生塌落时，宜采用局部锚杆支护方式。
局部锚杆支护的钻孔布置应尽量垂直于岩面，如受施工条件的限制，也应保证成大角度布置。若锚杆钻孔施工危险性较小，可在喷混凝土前及时进行锚杆支护作业。钻孔后应进行吹孔，以清除孔内泥渣，可采用钻杆注水方式清洗钻孔。清孔完毕后，将水泥卷放入孔内，同时向孔内注水，边注水边搅拌。当水泥卷放入量不少于锚杆孔深的一半时，即可将杆体插入孔内，如插入困难可用锤击。杆体插入孔内的长度不应短于锚杆全长的95%。
在施工过程中，当围岩破碎，锚杆孔成孔困难时，一般可采用自进式锚杆，即用钻杆代替锚杆，并利用钻杆中孔完成锚杆孔内注浆。
四、岩爆处理措施
1、岩爆地段的开挖措施。加强光面爆破控制，尽量保证开挖断面轮廓圆顺规则；在中等岩爆地段采取短进尺，一般进尺控制在2～2.5m，全断面开挖一次成形，弱爆破，减小对围岩的扰动；做好地质预报工作。目前，关于岩爆的一些预测方法主要有：地质超前预测法、σθ/σc判断预测法、声发射法(AE法)和岩芯饼化法等。2、支护措施。采用喷射混凝土、系统锚杆和钢筋网的柔性支护方式。待岩体应变能释放结束，围岩处于相对稳定状态时，及时进行初喷3～5cm厚砼封闭岩面，然后打设Φ22mm、长度2.5m的砂浆锚杆，间距1m，梅花型布置，挂φ8mm、20×20cm钢筋网，进行二次或多次分层喷射混凝土；在可能继续发生岩爆的掌子面上，采用超前支护措施，超前锚杆为Φ22mm、长度3m的砂浆锚杆。在超前支护的同时，打若干大孔径超前应力释放孔，孔径45mm，间距1m，孔深2～3m。
二道河二号隧道施工实例说明了采用钻爆掘进法施工，压缩各工序作业循环时间，充分利用隧道空间，合理配备人力、机械，隧道开挖施工进度得到了提高，施工质量也切实得到了保证，工程合格率达100%，完全满足了设计要求。