软弱围岩隧道大断面开挖周边孔爆破新技术

通 过 我 们 在 马 鹿 塘 水 电 站 工 期 工 程 交 通 洞 、云 南 寨 一 号 隧 道 两 处 工 地各种爆破方法实际量测对比爆破效果分析， 可以得出初步结论： 光面 爆 破 在 控 制 超 挖 、改 善 隧 道 形 成 质 量 方 面 有 显 著 效 果 ， 但 在 保 护 围 岩 稳 定方面只比普通爆破略有改善， 而采用新技术后， 对围岩爆破扰动总深 度比边墙周边眼光面爆破下降 ５６．８％， 炮眼半孔痕迹保 持 率 则 比 光 面 爆 破上升 ４０％。总之， 在软弱围岩条件下， 即使在采用新技术后， 围岩表面 形成及炮眼痕迹保持率不够理想也应坚持下去。因为， 围岩越软弱， 这些
摘 要： 阐述了建立预报业务体系的意义，通过大量实例说明气象预报的重要性及其在
国民经济中的作用。
关键词： 气象预报； 防灾减灾； 国民经济
中图分类号： Ｐ４５１
文献标识码： Ａ
２１ 世纪是我国国民经济持续、快速、健康发展的关键时期， 经济建设、 社会进步、人民生活和气象预报都有密切关系。改革开放以来， 随着我国国 力的增强和科学技术的迅速发展， 我国气象预报的业务技术水平也有了快 速的提高， 在防灾减灾和国民经济建设中发挥了巨大作用。
２ 高性能计算机应用于数值天气预报
随着计算机通信条件的迅速发展， 高性能计算机应用于数值天气预报 也得到快速发展， 能够精准应对突发事件， 减少经济损失。
２００７ 年春节期间， 广东连续遭受强冷空气袭击， 喜气洋洋的春节也变 得天寒地冻起来。春节前后， 广东省气象台在全省共有 ８５ 个站发布了寒冷 预警信号， 共计 ２４２ 站次， 其中黑色预警信号 ４４ 站次， 红色预警信号 １８７ 站次， 黄色预警信号 １１ 站次。此时全省平均温度均在 １０ ℃以下。在寒冷天 气影响下， 广东中北部地区越冬作物均遭受一定程度影响， 其中受害较明 显的有冬种蔬菜、玉米以及不耐寒的荔枝、龙眼、香蕉等果树。其中长势较 差的幼龄树由于湿度低， 天气转晴后比较干燥， 作物失水较快， 而根系吸水 能力较弱， 部分作物的叶片有枯萎现象出现。
在一些隧道施工过程中取得的现场观测资料充分表明， 施工爆破对 围岩， 特别是软弱围岩稳定的扰动破坏十分明显的。传统的隧道施工概 念要求软弱围岩中掘进的隧道要导坑先进， 再把隧道断面分成若干部分 逐步扩挖至全断面。但实践表明， 这种方法并非总是那么安全有效。随着 光 面 爆 破 、预 裂 爆 破 及 锚 喷 支 护 等 技 术 的 广 泛 采 用 ， 使 得 在 软 弱 围 岩 隧 道开挖时有可能采用大断面甚至是全断面法掘进。
２００８ 年 第 １８ 卷 第 １６ 期
文章编号：１００５－ ６０３３（ ２００８） １６－ ０２１６－ ０２
收稿日期： ２００８－ ０２－ ２６
软弱围岩隧道大断面开挖周边孔爆破新技术
张松涛
（ 中铁十六局集团第五工程有限公司， 云南昆明， ６５００００）
摘 要： 分析了软弱围岩隧道采用大断面开挖的可行性， 介绍了周边孔拱部光面爆破、
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临空面， 而且内圈眼至周边眼的间距不宜过大， 装药量也要比光面爆破
控制爆破方法在保护围岩稳定的意义就更重要。
时大些。
参考文献
６ 结论
［ １］ 汪旭光． 工程爆破文集：７ 辑 ［ Ｍ］ ． 乌鲁木齐： 新疆青少年出版社， ２００２．
受寒冷天气影响， 该省春运交通也受到较大影响， 特别是从农历年腊 月廿九开始， 京珠高速因路面结冰时间较长， 被迫封闭分流， 多地出现交通 事故， 一定程度上影响了春运的正常进行。
广东先进的数值天气预报在新春期间作用重大。根据气象部门准确 的天气预报和防寒建议， 广东省政府在新春期间 ２ 次发出紧急通知， 要求 做好防寒取暖安全工作。由于气象部门预报准确， 报告及时， 省府各级领导 高度重视， 布置迅速， 故虽然当年春节天气奇冷， 但未造成重大损失。
一 般 认 为 ， 软 弱 围 岩 条 件 下 ， 垂 直 向 振 动 速 度 超 过 ２０ ｃｍ／ｓ 时 ， 隧 道 就会产生开裂以及坍塌， 而软弱围岩隧道大断面开挖， 通常采用喷射混 凝土紧跟开挖面齐头， 作为初期支护。因此， 确定允许爆破规模时， 要以 不破坏开挖面的混凝土支护为依据， 我国现行规范规定， 隧道开挖在初 期支护混凝土完成 ８ ｈ 后即可进行下一循环的爆破。同时， 给出在这种情 况下， 以距开挖面 ５ ｍ 处测点的垂直向 振 动 速 度 不 超 过 ５ ｃｍ／ｓ～１０ ｃｍ／ｓ 作为安全判据。其中， 岩石软弱时取小值， 岩石较稳定时用大值。
这是因为： 第一， 在大多数情况下， 原岩应力场的主应力方向总是铅 垂向下的， 而爆破裂隙更容易顺着主应力的方向形成， 故可以为垂直向 的预裂爆破成缝更容易一些。第二， 上半断面采用光面爆破， 则其周边眼 最后起爆时， 在岩石的自重作用下有助于沿周边线开裂形成光面。而且， 先爆落的岩碴堆落在隧道下部， 使得拱部周边眼起爆时有良好的第二临 空面， 还可适当降低周边眼的爆破振动强度。第三， 光面爆破可比预裂爆 破可少打些炮眼。第四， 在相对窄而高的隧道而言， 先行起爆的炮眼爆落 后的碴堆， 会紧挤充满在隧道下半断面， 两边墙的周边孔起爆时， 一般不 会有很好的第二临空面， 往往事倍功半， 效果不好。第五， 下半断面的开 挖面积要比上半断面大得多， 总药量也就比上半断面大， 下半断面采用 预裂爆破， 首先向周边形成的预裂缝有助于保护围岩稳定。
与传统的分部开挖方法比较， 软弱围岩隧道大断面开挖具有以下优 点： 取消了木支撑， 因而大量节约了木材； 对围岩扰动次数少； 降低了比 装药量和比钻孔量， 不仅使爆破的扰动规模减小， 而且还可以降低爆破 成本； 为采用锚喷支护创造条件， 从而实现最大限度减少围岩暴露时间， 及时支护， 及时封闭围岩， 保护围岩自身的稳定性； 为采用大型机械进洞 创造条件。因此， 软弱围岩隧道采用大断面方法开挖， 应该是更安全可行 的。
１ 建立比较完整的预报业务体系
在天气预报方面， 目前我国已建立了比较完整的预报业务体系， 建 立 了 适 应 我 国 天 气 特 点 有 限 区 域 台 风 、暴 雨 预 报 业 务 系 统 ， 并 在 防 灾 减 灾中发挥了显著作用。如在抗御 １９９８ 年长江、嫩江、松花江流域发生的 历史上特大洪水决策中发挥的重要作用等。再如在 ２００６ 年全年有 ７ 个 台风和强热带风暴在我国登陆， 登陆时间早， 时段集中， 移动路径复杂， 而且影响持续时间长、范围广、强度大、灾情重， 为历史罕见。４ 号强热带 风暴“碧利斯”在福建登陆后深入内陆影响 ９ 个省（ 区） 长达 １２０ ｈ； ８ 号台 风“桑美”在浙江登陆时最大风力达 １７ 级（ 瞬时最大风速 ７１．８ ｍ／ｓ） ， 为新 中国成立以来之最； 面对极为复杂的台风， 中央气象台和有关气象部门 严密监视、精心预报、强化服务， 对台风移动路径、登陆地点和时间、影响 范 围 及 强 度 都 做 出 了 较 准 确 的 预 报 预 警 。地 方 各 级 政 府 高 度 重 视 和 充 分 利用气象信息， 科学组织防灾减灾， 有效减轻了灾害造成的损失， 取得了 良好的防灾减灾效益。
３ 爆破规模的确定
爆破规模的合理确定实际上包括两个内容： 了解围岩表面实际的振 动强度； 围岩发生破坏时的振动强度判据。目前， 由于人们对岩石爆破地 震机理还远远没有研究得十分清楚， 所以主要依靠在施工现场进行测 量， 通过观测围岩质点振动速度和爆破时各种结构或围岩不致发生损害 所能承受的振动级别来进行判断， 并给出经验标度。
问题的提出隧道工程在开挖后由于施工爆破和移去大量岩块造成空场围岩必然产生应力重新分布这势必造成周边一定厚度范围内组成岩体的单元岩块沿着原有的或新生的裂隙产生非线性变形位移应力下降石不同程度地失强甚至破坏
科技情报开发与经济
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４ 周边孔爆破方法的确定
软弱围岩隧道施工时由于要保护隧道围岩稳定不受或少受破坏， 以 及避免爆破造成地面建筑的破坏和地面环境的过分扰动， 往往要求采用 减轻爆破地震强度的技术， 即微振动爆破。对软弱围岩我们总的设计思 想是中心及崩落部分仍采用通常的爆破方法， 拱部周边孔采用光面爆 破， 边墙采用预裂爆破的综合控制爆破技术， 以尽可能减轻对围岩的扰 动， 维护围岩自身的稳定性， 达到良好的轮廓成形。
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文章编号：１００５－ ６０３３（ ２００８） １６－ ０２１７－ ０２
浅谈气象预报的作用
２００８ 年 第 １８ 卷 第 １６ 期 收稿日期： ２００８－ ０４－ ０７
樊改娥 １， 张顺利 ２
（ １．忻府区气象局， 山西忻州， ０３４０００； ２．代县气象局， 山西代县， ０３４００２）
隧道工程在完成爆破开挖的同时， 最大限度地保护围岩不受或少受 扰动破坏， 是长期以来工程技术人员追求的一个目标。但以前由于各种 条件的限制， 我们对其还缺乏足够的认识和有效手段来解决， 随着近年 来的科研成果和工程实践表明， 爆破方法有了长足的进步， 使得这一目 标得以实现。
２ 软弱围岩隧道大断面开挖爆破的可行性
软弱围岩预裂爆破施工应遵守以下原则： 周边眼间距 Ｅ， Ｅ＝（ ８～９） ｄ （ ｄ 为 炮 孔 直 径） ； 周 边 炮 眼 装 药 结 构 与 光 面 爆 破 类 同 ， Ｅ＝０．１５ ｋｇ／ｍ～０．３ ｋｇ／ｍ； 周边炮眼更需尽可能同时起爆， 但对软弱围岩， 可将全部预裂的 周 边眼分成 ２～３ 组用导爆索联网起爆， 这样既可形成良好的贯通预裂缝， 又 可 避 免 产 生 过 大 的 爆 破 震 动 ； 周 边 炮 眼 应 认 真 堵 塞 ， 长 度 以 ４０ ｃｍ 为 宜， 任何情况 下 堵 塞 长 度 均 不 得 小 于 ２０ ｃｍ； 预 裂 缝 只 要 贯 通 良 好 ， 爆 破 效果就有保障， 不必要一味追求更大的预裂缝； 预裂缝不能视为是第二
根据我们实际施工观测发现， 在软弱围岩中， 爆破地震的频率比较
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低， 而低频振动作用时间长、振幅大、衰减的也慢些。对振动波形图进行 分析后可知， 在软弱围岩中只有段间隔时间大于 １００ ｍｓ 时 ， 才 可 以 认 为 各段药量单独作用。这时， 如果确定允许爆破规模， 实际上就是确定在距 开挖面 ５ ｍ 处测点的垂直向振动速度不超过 ５ ｃｍ／ｓ（ 取小值） 和段间隔时 间在 １００ ｍｓ 以上时的最大药量的那段的总药量 。 通 常 不 对 总 爆 破 规 模 进行限制。
［ ２］ 张志毅．交通土建工程爆破工程师手册［ Ｍ］ ．北京： 人民交通出版社， ２００２．
需要说明的是， 软弱围岩条件下采用预裂爆破时， 最大共同作用药 量往往并非发生在掏槽位置， 而是周边炮眼。这也是我们考虑确定爆破 规模的原因， 必要时需把全部周边炮眼分成几段来起爆。
５ 预裂爆破施工
由 于 掏 槽 、崩 落 、拱 部 周 边 光 面 爆 破 都 与 通 常 爆 破 相 似 ， 故 不 再 重 复， 只对预裂爆破作重点叙述。由于预裂爆破的周边眼是在一次爆破中 最先起爆， 沿周边眼形成预裂缝， 把围岩和开挖区的岩体割开。因此， 预 裂爆破一般需要比光面爆破稍小一些的炮眼间距。而且， 经过一些工程 实践的资料分析可知， 大多数情况下， 预裂孔的周边眼间距等于炮眼直 径的 １０～１２ 倍， 只是当围岩十分软弱时要小些， 约为炮眼直径的 ８～９ 倍。
边墙预裂爆破的新技术， 为类似条件下的隧道开挖提供一些可行经验。
关键词： 软弱围岩隧道； 大断面开挖； 光面爆破； 预裂爆破
中图分类号： Ｕ４５５．４
文献标识码： Ａ
１ 问题的提出
隧道工程在开挖后， 由于施工爆破和移去大量岩块造成空场， 围岩 必然产生应力重新分布， 这势必造成周边一定厚度范围内组成岩体的单 元岩块沿着原有的或新生的裂隙产生非线性变形、位移、应力下降， 使岩 石不同程度地失强， 甚至破坏。这一现象不仅与岩体本身的物理力特征、 原始应力状态、隧道的埋深位置、几何形状和尺寸有关， 而且与施工爆破 的方法有密切关系。