沙特NEOM隧道项目光面爆破高效施工方法研究与应用

传统的隧道光面爆破装药结构复杂,需投入较多人力提前加工药串,装药速度较慢,人工和辅助材料成本较高,且药卷固定不牢易使药卷集中,造成光面爆破效果不佳。结合沙特NEOM隧道支洞项目所在地的施工习惯和其他外部施工条件、隧道岩石性质、钻孔条件和爆破器材种类等因素,设计出一种40g/m高能导爆索和2号岩石乳化炸药组合式的光面爆破装药结构,通过改变装药结构和装药方法,省去提前加工药串步骤,节省了人力和辅助材料投入,相较于传统的光面爆破装药结构简单、耗时短、可操作性较强、对爆破作业人员的技术水平要求也较低。经爆破测试表明,采用此施工方法光面爆破效果较好,残孔率达到88%~92%,能有效提高光面爆破施工效率,改善光面爆破效果,降低隧道爆破开挖施工成本。

大直径空孔双螺旋掏槽在大断面隧道开挖中的应用

在沙特NEOM隧道支洞项目中,4#支洞为全线路的关键段,前期开挖爆破中采用4空孔直线掏槽方法,掏槽效果不稳定,平均进尺为4.55 m,炮孔利用率为91%,爆破后凿欠和修整的时间较长,影响隧道掘进效率,无法满足施工进度要求,且不利于控制施工成本。为此,在综合考虑隧道围岩及钻孔条件后,设计了一种3×Ф127 mm空孔的双螺旋掏槽方案,理论开挖进尺为5.0m,经过85个开挖循环的测试统计,大直径空孔双螺旋掏槽方案的平均循环进尺为4.86 m,炮孔利用率为97.2%,循环进尺比前期采用的4空孔直线掏槽方案提高了0.31 m,实际爆破炸药及炮孔消耗均有所降低。在软弱、中硬及坚硬条件下的大断面隧道施工中,与传统的掏槽爆破方法相比,大直径空孔双螺旋掏槽方案可提高掘进效率,降低爆破成本,经济价值显著。

大断面隧道空孔直线掏槽爆破高效掘进方法

在阿联酋阿提哈德铁路大断面隧道项目中,为满足当地高标准建设要求和确保按期完工,采用了空孔直线掏槽爆破方法,并组建工程数学模型输出爆破参数指导施工。综合考虑现场钻头直径后,利用数学模型的计算结果设计了4个102 mm空孔和6个64 mm空孔两种空孔直线掏槽方案,理论开挖进尺分别为4.5 m和4 m,作为对比设计了理论开挖进尺为4 m的楔形掏槽方案。经T_(7)隧道现场测试统计,4空孔方案平均每循环进尺为4.3 m,炮孔利用率为95.6%,较对比实施的楔形掏槽方案提高0.6 m每循环。经T_(10)隧道现场测试统计,6空孔方案平均每循环进尺为3.8 m,炮孔利用率为95.0%,较对比实施的楔形掏槽方案最大单段药量降低85%,跟踪监测数据显示,最大爆破振动速度始终低于控制指标,保障了T_(10)隧道周边燃气管线的安全。空孔直线掏槽在项目中的大量应用验证了工程数学模型的有效性,同时也表明该方法在中硬及坚硬条件下的大断面隧道中,与传统的楔形掏槽爆破方法相比可加快施工进度,降低爆破成本,并能有效地控制爆破振动,具有显著的经济价值。