隧道开挖前,应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破器材等做好钻爆设计,市政道路工程包括哪些,合理地确定炮眼布置、数目、深度和角度、装药量和装药结构、起爆方法、起爆顺序,安排好循环作业等,以正确指导钻爆施工,达到预期的效果。
(1)爆破对围岩的扰动破坏小,对已作支护的振动破坏小,以保持围岩(坑道)的稳定。
(2)爆破后坑道断面达到设计要求的形状和尺寸,坑道周边轮廓成形规则、岩面平顺,超、欠挖量应符合《隧道施工规范》规定;《隧道施工规范》允许最大超挖值为10~15 cm,并且一般不允许欠挖,只有在坚硬石质条件下,允许有限欠挖。
(3)爆破后掘进进尺达到施工设计要求,掌子面(即坑道正面)平整,炮根短浅。
(4)爆破后的石渣块度应大小适中,抛掷范围相对集中,符合装渣作业要求。
(5)两次爆破之间的衔接台阶尺寸不大于15 cm。
(6)钻眼工作量少,炸药等爆破材料耗用量少。
(7)防止对周围设备的破坏,减少对环境尤其是水的污染。
炮眼的种类和作用
(1)掏槽眼
其作用是先在开挖面上炸出一个槽腔,为后续炮眼的爆破创造新的临空面。
(2)辅助眼
位于掏槽眼与周边眼之间的炮眼称为辅助眼。其作用是扩大掏槽眼炸出的槽腔,为周边眼爆破创造临空面。
(3)周边眼
沿隧道周边布置的炮眼称为周边眼。其作用是炸出较平整的隧道断面轮廓。
掏槽形式和参数
1、斜眼掏槽
(1)垂直楔形掏槽。
(2)锥形掏槽。
斜眼掏槽主要适用于一次开挖断面较大的隧道爆破掏槽。
优点:
①操作简单、精度要求较直眼掏槽低②斜眼掏槽炮充分利用了第一临空面(掌子面)的临空作用,很容易就把石渣抛出;
③由于楔形掏槽比直眼掏槽形成槽口临空面的效果要好,且掏槽眼的个数较少,炸药单耗较低,爆破效果也好;
④还可以按岩层的实际情况,较灵活地选择掏槽斜眼的布置形式和调整掏槽斜眼的倾斜角度;
⑤上一循环掏槽在掌子面上形成凹陷破碎区位于下一循环槽口中部,而下一循环掏槽斜眼的孔口位于其外侧,基本不影响下一循环掏槽斜眼的开眼和钻进。
缺点:
在一次开挖断面较小时,炮眼深度易受开挖断面尺寸的限制,不易提高循环进尺,不便于使用大型液压凿岩台车钻眼,只宜选用小型凿岩机;也不便于多台凿岩机同时作业;在采用人工风钻打眼时,开眼位置和钻眼方向不易控制。所以在一次开挖断面较大,单掘进进尺也较大时,斜眼掏槽深孔爆破最能显示其适宜性和优势。
2、直眼掏槽
直眼掏槽由若干个垂直于开挖面的炮眼所组成,主要适用于一次开挖断面较小的隧道爆破掏槽。
(1)直眼掏槽形式
①柱状掏槽
②螺旋形掏槽
(2)影响直眼掏槽效果的因素
①眼距
②空眼
③装药
④辅助抛掷
⑤钻眼质量
优点:
掏槽深度不受围岩软硬和开挖断面大小的限制,可以选用大型液压凿岩台车钻眼,可以实现多台钻机同时作业、深眼爆破和钻眼机械化,从而为提高掘进速度提供了有利条件;开眼位置和钻眼方向精度较高,即使是人工风钻打眼,开眼位置和钻眼方向也易于控制;直眼掏槽凿岩作业较方便,不需随循环进尺的改变而变化掏槽形式,仅需改变炮眼的深度,且石渣的抛掷距离也可缩短,受到现场欢迎。
缺点:
直眼掏槽炮对第一临空面(掌子面)的临空作用利用不够充分,要形成有效槽口,必须布置的炮眼数目和单位用药量较多,对眼距、装药量等有严格要求,并且需要钻设大直径空眼作为辅助临空面,往往由于设计或施工不当,使槽内的岩石不易抛出或重新固结而降低炮眼利用率;爆破后槽口处形成一个凹陷破碎区,不便于下一循环掏槽眼的开眼和钻进。所以在一次开挖断面较小单掘进进尺较大(S/l值较小)时,直眼掏槽深孔爆破才显示其适宜性和优势 。
3、混合掏槽
混合掏槽是指两种以上的掏槽方式的混合使用,一般在岩石特别坚硬或隧道开挖断面较大时使用。
(1)复式掏槽(多重楔形掏槽或V形掏槽 )
(2)升级掏槽
(3)分段掏槽