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四川建筑 第29卷6期 2009.12

光面爆破的原理及工程应用

张 辉

(黄河勘测规划设计有限公司地质勘探院,河南洛阳 471000)

摘 要 通过对光面爆破原理和技术要求分析,结合工程实例,对如何解决光面爆破过程中出现的问题进行探讨。

关键词 光面爆破; 技术要求; 调整

中图分类号 TU 751 9 文献标识码 B

[收稿日期]2009-11-26

[作者简介]张辉(1979~),男,陕西三原人,本科,助理工程师,从事岩土工程勘察及施工工作。

1 光面爆破原理和技术要求

1 1 光面爆破的原理

一般情况下,炸药爆炸时,药包表面的冲击波压力峰值可达数百万千帕(kPa),这个数值远远超过了岩石的抗压强度。因此,药包周围的岩体被压碎成粉状,形成一个粉碎区。光面爆破的原理就是降低炮孔壁上的压力峰值,使炸药爆炸后,孔壁上产生的冲击压力低于处于体积应力状态下的岩石抗压强度,而由此产生的切向拉应力要超过岩体的抗拉强度。这样,当周边眼同起爆时,由于应力波的叠加和爆生气体准静压力的作用,炮眼连线上切向拉应力超过岩石抗拉强度而首先产生裂缝并贯通,同时也抑制了孔壁上其它方向裂缝的产生从而达到不破坏围岩的目的。

1 2 技术要求

(1)光面爆破的启爆顺序为:掏槽眼 辅助眼 周边眼 底板眼。辅助眼应由里向外逐层启爆。

(2)严格掌握钻眼作业,使各种炮眼的位置及方向准确无误。否则光面爆破的效果将明显降低,达不到光面爆破的目的。

(3)根据围岩特点,合理选择周边眼间距和最小抵抗线。光面爆破的要点是,周边眼的间距比一般爆破的间距要小,周边眼的最小抵抗线也相应减小,即适当加密周边眼,调整间距与抵抗线的比值E /V 。周边眼的间距具体偏小多少,要依岩石的抗爆性、炸药性能、炮眼直径和装药量而定。一般可取E 为9~18,D 为40~70c m 。为了保证周边眼之间贯通缝优先形成,须使周边眼的最小抵抗线大于炮眼间距,通常取E /V =0 8为宜。

(4)严格控制周边眼的装药量。为使药量沿炮眼全长合理分布,合理选择炸药品种和装药结构十分重要。周边眼的装药量应具有破岩所需的应力能量,也不能造成对围岩的严重破坏,施工中应根据炮眼孔距、光面层厚度、围岩石质及炸药种类等因素综合考虑选择和调整。

(5)采用周边眼同时启爆,要求采用毫秒雷管微差顺序启爆。为使周边爆破时产生临空面,同段的周边眼雷管启爆时差应尽可能小,一般使用导爆索或高精度系列迟发电雷管启爆效果最好。

2 工程概况

山西省张峰水库输水总干工程施工 标为无压过水隧洞,洞宽2 8m,高3 18m ,城门洞型设计。隧洞围岩主要由 ~ 类围岩组成。隧洞进口94m,出口70m 地段为 类围岩,大部分洞段由 类的泥岩和粉砂岩组成,泥岩和粉砂岩岩体破碎,裂隙发育。隧洞开挖过程中采用新奥法全断面爆破施工。

3 爆破质量分析与调整

3 1 光面爆破参数选择

光面爆破的参数选择可参照经验参数,见表1。具体取值可根据实际情况而定

。

3 2 前期爆破效果

本工程在 类围岩中按设计爆破参数组织全断面开挖施工,爆破后对爆破效果进行观察记录,发现开挖效果较差,主要表现为:(1)排间错台较大,最大达到31c m,开挖平整度较差;(2)炮眼半孔残留率较低仅为52%;(3)周边和底板部位未留半边眼存在超欠挖现象。

对爆破质量缺陷进行分析,采用措施见表2。

(下转第216页)

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施工技术与测量技术

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从测试结果可以看出,通过吊杆力的调整优化,成桥索力与目标索力十分接近,误差控制在5%内,达到了索力调整优化的目标。

5 结论

(1)用影响矩阵法对提篮拱桥的索力调整量进行计算分析,可以比较精确的结果,在实际工程的应用中取得良好的效果;

(2)调索时应首先保证施工过程结构的安全,保证施工实施的便利、可行;

(3)索力调整过后,再次用索力测定仪量测所有各索的实有索力。实有索力与目标索力总还是有一定差别的。这种现象产生,不但因为吊杆张拉时张拉力有误差,而且计算

假定也并非十分准确,计算的模型也不一定能十分准确的模拟实桥状况。这时需要根据实测索力对结构进行全面的验算,根据验算结构确定是否需要进行再次调索。

参考文献

[1] 肖汝诚,项海帆.斜拉桥索力优化的影响矩阵法[J].同济大学

学报,1998(3).

[2] 张国泉,徐雷.无支架施工的系杆拱桥吊杆索力优化[J].上海

公路,2005(4).

[3] 赵光明,陈科昌.系杆拱桥调索时机选择[J].中南公路工程,

1997(3).

(上接第213页)

3 3 前期爆破参数调整

对爆破质量缺陷进行分析后将爆破参数进行以下调整:(1)将周边眼间距从原来的65c m 调整为60c m;(2)将顶拱周边眼装药量从原来的450g 调整为300g,直墙周边眼装药量从原来的750g 调整为600g ,将其他炮眼装药量单耗调整

为1 4kg /m 3

;(3)将最小抵抗线从原来的70调整为65;(4)将原来的爆破段数从4段调整为5段。3 4 参数调整后爆破效果

按调整后的爆破参数在现场组织施工,经过8个循环开挖爆破,光面爆破效果明显改善,炮眼半孔残留率从起初的52%提高到81%,错台降到15cm 以下,最大超挖21cm ,欠挖11c m 。但是发现相邻半边眼之间存在超挖欠现象。

3 5 第二次原因分析与参数调整结果

对相邻半边眼之间存在超挖欠现象分析,认为周边眼间距过大和布孔位置偏差造成。将周边眼间距从原来的60c m 调整为45c m,要求布孔时进行准确丈量,严格按照设计要求钻眼。

经过再次调整后,从现场施工质量来看,光面爆破效果有了更大改善,半孔残留率达到了92%,最大超挖9c m,无欠挖现象,错台明显下降,一般2~5c m 。

4 结束语

调整后的爆破参数较好的满足了工程的实际需要,取得了较好的光爆效果,为相似围岩地质条件下的隧洞开挖提供

了有益的借鉴。但由于隧洞围岩地质情况比较复杂,根据不

同的围岩地质条件,在隧洞开挖施工中还需要注意以下问题。

(1)炮眼内有水时,应使用抗水炸药并按有偶合装药确定装药量。

(2)在节理发育,夹有软弱夹层,裂隙方向不易控制的岩层,应减小炮孔间距和密集系数。

参考文献

[1] 龙维琪.爆破工程[M ].冶金工业出版社,1992.

[2] 王永兴.水工隧洞施工与质量控制[M ].黄河水利出版

社,2006.

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施工技术与测量技术