铁路隧道高地温段爆破施工技术

铁路隧道高地温段爆破施工技术
发表时间：2018-07-09T15:27:32.690Z 来源：《基层建设》2018年第13期作者：东怀正
[导读] 摘要：近年，施工中不时遇到高地温隧道，有的岩温（深孔）达到80℃以上，而国内隧道掘进多采用钻爆法，均需用工业炸药，以往的施工经验及《爆破安全规程》[1]均无详细高温爆破施工技术。

中国铁路总公司拉林铁路建设总指挥部西藏林芝 860100
摘要：近年，施工中不时遇到高地温隧道，有的岩温（深孔）达到80℃以上，而国内隧道掘进多采用钻爆法，均需用工业炸药，以往的施工经验及《爆破安全规程》[1]均无详细高温爆破施工技术。

本文根据《爆破安全规程》、相关爆破专著以及国内工业爆破器材的性能，结合拉林铁路桑珠岭隧道岩温测定情况，对高岩温下钻爆作业进行设计、现场实施、反馈效果，总结出针对高岩温的钻爆施工技术，指导高地温隧道钻爆作业。

关键词：铁路隧道；高温爆破；施工技术
引言
拉林铁路桑珠岭隧道全长16.449Km，隧址位于西藏藏南桑加峡谷上游段，穿越岩层以闪长岩、花岗岩为主，隧道最大埋深约
1347m，隧道在穿越沃卡地堑东缘活动断裂时，活动断裂带附近有温泉出露，存在高岩温、高温热水。

桑珠岭隧道1#横洞进洞70米时岩温高达70℃，后逐步升高，最高时曾达到89.9℃，随后基本稳定在70℃左右。

[2]本施工技术根据桑珠岭隧道1#横洞高温施工经验总结形成。

桑珠岭隧道1#横洞高温段最高地温达到89.9℃，属超高地温[3]，采用普通爆破器材及爆破方式容易导致导爆管软化，易产生瞎炮、哑炮，无法达到正常爆破效果。

同时炮孔内温度过高可能导致非电雷管提前引爆，产生较大安全隐患。

为杜绝超高地温对隧道开挖爆破的不利影响，现场采用耐120℃高温的高强导爆管、导爆索[4]，并对炸药进行隔热包裹后再进行装药。

为改进装药结构，高强导爆索与炸药装入炮孔内，非电雷管在孔外连接高强导爆索。

超高地温段辅助眼采用连续装药方式增加装药量，且连接簇采用双雷管激发，确保激发正常，并由非电雷管在炮孔口激发高强导爆索，再由高强导爆索在炮孔底部反向起爆炸药。

1高温爆破
对于什么是高温爆破，在《爆破安全规程》中规定：在超过60℃的高温矿井爆破时，应采取防自爆措施。

高温爆破时，孔底温度超过50℃，必须采取防止自爆措施；爆破专著中多数将在温度高于50℃硫化矿岩中进行的爆破称为高温硫化矿爆破，或将在炮孔周围介质温度高于60℃情况下进行的爆破作业，称为高温爆破。

高温爆破应采取严格的安全措施，防止炸药在炮孔中产生热分解、自燃、自爆或拒爆。

导致炸药自燃、自爆的因素有两类：一是热稳定性差的炸药在高温炮孔中产生剧烈的热分解而放热，再转变成燃烧和爆炸；二是硝铵类炸药与硫化矿石接触，在一定条件下发生化学放热反应，使炸药升温并产生气体和增加孔压，并转变为爆炸。

2爆破方案
桑珠岭隧道围岩为花岗岩、闪长岩，洞内无硫化矿石，存在高温地下水，选择炸药时主要考虑炸药的热稳定性（热感度）。

现场选择热感度较好又能抗水的2号岩石乳化炸药，当环境温度达到60℃时，普通导爆管雷管出现软化性能不稳定，现场就多次出现拒爆，因此根据国内现有的高强度导爆管雷管（最高能耐80℃）和耐高温导爆索（耐120℃）等爆破器材，并结合高原特别的气候条件和现场试验效果，增大安全储备，对隧道高温段炮眼温度分炮孔内温度≦50℃、50℃＜炮孔内温度≦70℃、炮孔内温度﹥70℃三个等级进行爆破方案设计。

2.1炮孔内温度≦50℃
当炮孔内温度≦50℃时，采用普通爆破器材，正常连接起爆，按常温隧道光面爆破设计[5]即可。

考虑到高温对爆破器材影响，掏槽眼采用孔内双雷管激发外周边眼装药结构如下：
2.2 50℃＜炮孔内温度≦70℃
当50℃＜炮眼内温度≦70℃时，采用耐80℃的高强度导爆管雷管孔起爆，其他按常温爆破设计方案，正常连接起爆。

因高温对爆破器材性能的影响，在施工现场经常会出现掏槽效果不理想、瞎炮等现象[6]，在实际施工中，对掏槽眼和第一圈辅助眼采用双雷管激发，同时加大辅助眼装药量（增加10%左右）。

周边眼装药结构如下图所示：
2.3炮孔内温度﹥70℃
炮孔内温度﹥70℃时，虽然有能耐80℃的高强导爆管雷管，但在实际使用中，温度达到70℃以上时，拒爆、瞎炮等情况严重，因此在
炮孔内温度﹥70℃时，采用孔内耐120℃高温的导爆索孔底反向起爆炸药，非电毫秒雷管孔外延时的起爆方案[7]。

2.3.1爆破参数选择
针对Ⅲ级（岩石坚固性系数f=8～12）围岩。

在高温下的爆破参数，除孔内起爆器材不一样外，其他跟常温状态无大的差别。

采用光面爆破，炮孔直径42mm，深度3.0m，循环进尺达到2.8m左右[8]。

（本文不进行详细参数的选择计算）。

炮孔数目及炸药单耗量
隧道开挖断面约71平方米，根据理论计算，并结合施工经验，炮孔数目取150个左右，炸药单耗1.5 Kg/m3左右，如下图：
掏槽孔
掏槽孔设计、施工的好坏直接关系到爆破的成败，决定着每循环的进尺。

其在掌子面的高度影响着爆碴抛掷的远近，因此一般选择在水平中线偏下的位置。

掏槽孔装药长度取孔深的0.9倍。

连续装药（药卷φ32mm，长200mm，每卷重200g），采用孔外非电毫秒延期雷管，孔内耐高温导爆索反向起爆。

掏槽眼及辅助眼装药结构如下图所示：
掏槽眼及辅助眼装药结构图
辅助孔
在掌子面先布置好掏槽孔和周边孔后，再沿掏槽孔和周边孔之间均匀布置辅助孔，辅助孔参数设计、施工的好坏关系到爆碴的块度，因而关系到出碴的效率和机械的损坏率。

本方案孔间距0.7 m～0.9 m，排距取0.8 m～0.95m。

装药量Q辅：按孔深70%进行装药。

可根据辅助孔的位置不同，适当调整其装药量。

其装药结构如掏槽孔。

周边孔
采用光面爆破控制隧道开挖轮廓线，确保开挖质量。

本方案孔间距取0.5m，最小抵抗线W光取0.6m，不耦合系数D取1.31，线装药密度q取0.15 Kg/m。

装药结构如下图所示：
底板孔底板孔布置、施工困难，有积水时易产生盲炮。

底板孔间距一般取0.4 m～0.7m，抛碴爆破时，宜取小值，本方案取0.7m；又因底板孔夹制力大，装药量应介于掏槽孔和辅助孔之间，装药高度取孔深的0.85倍，其装药结构如掏槽孔。

2.3.2起爆网络采用并簇连法
按如下顺序连接：孔内耐高温导爆索→孔外同段簇连双发非电雷管起爆（或直接非电雷管连接，再同段非电雷管簇连）→同段非电雷管双发簇连→双发导爆管激发器起爆。

现场现场非电雷管孔外激发 3高温爆破注意事项成立专门爆破队伍，设立高温爆破领导小组。

高温爆破的爆破作业人员应经过专门培训，形成固定搭配，并经过事先演练，严禁随意调换高温爆破作业人员。

加强爆前、爆后通风，并采取喷雾洒水、清洗炮孔等降温措施。

装药时，先用凉水冲洗炮孔，再按从低温孔到高温孔，从易装孔到难装孔的顺序装药。

装药时，应安排专人监视，并随时测量孔温，出现异常时应立即报告爆破指挥人员，迅速组织撤离。

孔内温度为60℃～80℃时，应用沥青牛皮纸将炸药包装完好，孔内温度为80℃～140℃时，应用石棉织物或其他绝热材料严密包装炸药，从向孔内装药至起爆的相隔时间不应超过1h。

待全部炮孔装药完毕后，以最短的时间填塞炮孔。

其他安全注意事项按《爆破安全规程》中规定。

4结语为杜绝高地温（超高地温）对隧道开挖爆破的不利影响，采用耐120℃高温的高强导爆管、导爆索，高强导爆索与炸药装入炮孔内，非电雷管在孔外连接高强导爆索，连接簇采用双雷管激发，且采取连续装药方式增加装药量，由高强导爆索在炮孔底部反向起爆炸药。

为保障安全，对炸药进行隔热包裹后再进行装药。

本施工技术需先通过超前地质预报及超前钻探测温对前方地质情况、岩温、高温水进行综合判定，后根据岩温测定情况调整爆破方案及各工序的施工工艺，附以通风排风、制冰、洒水、高温热水抽排等综合措施降低隧道内环境温度，改善施工环境。

参考文献： [1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB6722-2014，爆破安全规程［S］.中国标准出版社，2014。

[2]中铁五局，新建铁路川藏线拉萨至林芝段桑珠岭隧道高地温段施工方案[R]，中铁五局，
[3]郑炳旭，中国高温介质爆破研究现状及展望[J]，爆破，2010.9.
[4]黄金栋，高强度耐高温导爆雷管在齐大山铁矿的应用[J]《中国矿业》2000年第S1期177-179
[5]张恒博、王邵亮，浅谈隧道光面爆破施工技术[J]，黑龙江交通科技，2010-10
[6]王清华、江小波，瞎炮原因分析及预防措施[A]；中国爆破新技术Ⅱ[C]；2008年
[7]刘正雄，秦岭隧道平导高温高地应力区段的爆破技术[J]，铁道工程学报，1998年增刊
[8]刘坚，玉蒙铁路旧寨隧道地热段施工技术研究[J]，铁道建筑技术，2010（2）.2015.。