隧道光面爆破技術總結

韓均

1 工程簡介

武廣客運專線連江隧道，總長2 530 m，設計速度300 km/h～350 km/h，按客運專線雙線隧道設計，分進、出口相向掘進施工。洞身圍巖分為Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ等級，其中Ⅱ，Ⅲ級圍巖地段采用全斷面光面爆破法，Ⅳ，Ⅴ級圍巖地段采用三臺階法施工，以上均采用錨、網、噴初期支護，其中噴射混凝土采用濕噴技術，全隧施工時，初期支護、仰拱先施作，拱墻二襯后施作且一次性灌注。

2 光面爆破的技術要點

光面爆破是掏槽眼先起爆，然后裝有同段非電毫秒雷管的炮眼同時起爆，逐一向外引爆，上一次爆破出來的巖石斷面成為下一炮的抵抗線，同時各炮眼的沖擊波向其四周作徑向傳播，相鄰炮眼的沖擊相遇，則產生應力波的疊加，并產生切向拉力，拉力的最大值發生在相鄰炮眼中心連線上形成裂縫，隨后，爆炸氣的膨脹使裂縫進一步擴展，形成平整的爆裂面。

1 )根據圍巖的特點，合理選定周邊眼的間距和最小抵抗線，盡最大努力提高鉆眼和鉆爆質量。2)嚴格控制周邊眼的裝藥量。3)使用導爆索來進行引爆。4)使用非電毫秒雷管起爆，合理安排開挖程序。

3 光面爆破各種參數在施工中的應用與調整

連江隧道進口開挖已施工完畢，在施工過程中存在過很多經驗和教訓，雖然光面爆破在隧道開挖中已是一門較成熟的工藝，但是在施工過程中還是存在一些不完善或需要注意的地方:

1 )周邊眼間距E。一般情況下E=(12～15)d，其中炮眼直徑d=35 mm～45 mm。

2 )最小抵抗線W(光面層厚度)。W直接影響光面爆破效果和爆碴塊度，其取值在(13～22)d范圍內，且W≥E。由于連江隧道的Ⅱ，Ⅲ級圍巖屬于硬質花崗巖，出碴完畢后對大塊的石碴進行二次分解爆破，經過多次爆破后，我們把最小抵抗線間距確定在18d左右。

3 )周邊眼密集系數K。K=E/W=0.7～1.0。只有在施工中不斷的總結、試驗，把E，W確定之后才能確定K的大小。

4 )裝藥集中度q。在選藥上我們采用的是2號巖石乳化炸藥，全斷面一次爆破(q=0.2 kg/m～0.3 kg/m)。C=1/2(2號巖石炸藥猛度/換算炸藥猛度+2號巖石炸藥炸力/換算炸藥炸力)。Q=q×v。其中，Q為用藥量;q為單耗;v為爆體體積。雷管采用1-30段非電毫秒雷管，隔段使用;炸藥采用2號巖石硝銨炸藥，規格為φ32 mm×200 mm;當有水時換成防水乳化炸藥，周邊眼使用導爆索引爆。

5 )掏槽形式。掏槽眼的形式一般使用兩種:八字掏槽眼、直型掏槽眼。根據隧道斷面大小及工程地質特點，結合現場的鉆眼機械設備，我們采用的掏槽方式為八字眼掏槽方式。掏槽眼采用八字掏槽，掏槽眼比一般眼深20 cm，每對眼底間距為10 cm～20 cm。

6 )爆破參數。a.周邊眼間距E:Ⅲ級圍巖取45 cm，Ⅱ級圍巖取40 cm;b.最小抵抗線W:Ⅲ級圍巖取55 cm，Ⅱ級圍巖取50 cm; c.周邊眼密集系數K:Ⅲ級圍巖取0.82，Ⅱ級圍巖取0.8;d.裝藥集中度q:Ⅲ級圍巖取0.20 kg/m，Ⅱ級圍巖取0.23 kg/m;e.周邊眼裝藥結構:周邊眼采用小藥卷間隔裝藥，當采用φ32防水乳化炸藥時，將φ32藥卷劈成兩半，包縛在導爆索上，間隔均勻布置，中間間隔為15 cm。

7 )放樣布眼。鉆眼前，測量人員要用紅油漆準確標出開挖斷面的中線和輪廓線，標出炮眼位置，其誤差不得超過5 cm。在直線段，有條件可用激光準直儀控制開挖方向和開挖輪廓線。在放樣時，我們發現，雖然放樣很準，但是在前視打點的時候，總是會存在誤差。所以，我們把描點刷子換成了毛筆(把毛筆頭剪掉只留個底)，這樣就有效的控制了放樣的誤差。

8 )鉆眼。掏槽眼和周邊眼由經驗豐富的司鉆操作。鉆眼精度應滿足下列要求:掏槽眼眼口和眼底間距誤差不得大于5 cm;周邊眼眼口誤差不得大于5 cm;外插角應符合鉆爆設計要求。在施工中我們發現鉆孔方向的精度是當前影響光爆質量的最重要的一個因素，從現場斷面來看，凡是炮眼留存率小的，基本上是由于鉆孔偏斜引起的，兩孔斜交的地方，藥量過大造成超挖，反之兩孔偏離處，藥量小而造成欠挖。所以炮眼的平行度是很重要的，需要引起特別的重視。另外，連江隧道進口線路設計為平曲線半徑10 000 m的左偏曲線，雖然半徑彎曲率很小，但是在施工周邊眼的時候，總是存在局部的超、欠挖，所以，我們把有經驗的炮工調到邊上來，讓他們打周邊眼來解決這一問題，最終效果很好。

9 )清孔。裝藥前，必須用由鋼筋彎制的炮鉤和小直徑高壓風管輸入高壓風將炮眼石屑刮出和吹凈。

10)裝藥。裝藥采用反向裝藥，先裝一支藥卷作為底藥。一般地段選用巖石硝銨炸藥，遇水采用2號巖石乳化炸藥，裝藥需分片分組按炮眼設計圖確定的裝藥量自上而下進行，雷管要“對號入座”，所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞長度不小于20 cm。周邊眼采用φ25 mm的小直徑藥卷間隔裝藥方式，其余炮眼采用φ32 mm的藥卷連續裝藥。注意掏槽眼的裝藥量可以適當增加，防止下一段爆破線沒有凌空面。除周邊眼、中空眼外，其余掏槽、底眼、掘進眼的裝藥結構均為連續裝藥，只是裝藥長度不同。

11)聯結起爆網路。隧道內均采用非電毫秒雷管起爆。起爆網路為復式網路，以保證起爆的可靠性和準確性。聯結時要注意:導爆管不能打結和拉細;各炮眼雷管連接次數應相同;引爆雷管應用黑膠布包扎在離一簇導爆管自由端10 cm以上處。網路聯好后，要有專人負責檢查各個接頭的連接質量，未連接好的重新綁扎。

12)設立安全線、起爆。爆破前要由專人(一般為2人)在離爆破線200 m以外設立，200 m以內的所有人員必須撤離，確定無人后進行引爆。在出碴完成后，有時我們會發現底板沒有引爆，原因為上層的尖銳石碴掉下來后把線砸斷了。經過分析，是連接雷管引爆的地方太接近地面，所以把它抬高是解決問題的方法。

13)通風、排險、出碴。爆破完畢后，首先就是開啟通風機(15min左右適中)，其次是裝載機進去清除路面上的飛石，專人進去觀看爆破情況，挖機進行爆破好的斷面上危巖進行處理，最后進行出碴。注意通風布在鉆孔前要掛設到距掌子面30 m的地方，放炮前把它摘除到飛石不會炸壞的地方，出碴時再把它掛回去，達到掌子面的通風良好，給施工人員提供一個很好的通風環境，這樣才能很好的提高工人的工作效率，加快工程的進度。

4 結語

光面爆破是一種超挖較少，技術要求難度較大的爆破方法，隧道光爆后，開挖輪廓面的平滑度與眼距E和抵抗線W有密切的關系，根據實驗結果表明:E/W=0.8時，開挖面平滑度與設計輪廓線基本一致。

光爆效果的主要參數:周邊眼距離E、周邊眼外插角度、相對間距E/W、周邊眼裝藥集中度和裝藥方式，以及測量放線的精度等，這些參數不是一成不變的，需根據圍巖類別，節理發育程度，掘進方式等多種因素反復多次，經常不斷地調整參數，設計、測量、鉆孔、裝藥等全過程嚴格把關，全體操作人員密切配合。

在施工中要根據爆破設計結合現場地質變化情況進行爆破試驗，不斷修正爆破參數，以達到最佳爆破效果。其次應該注意的是通風設備經濟合理的選用:大斷面隧道一般采用85×2的通風機適宜，小斷面隧道一般采用53×2的通風機適宜。

在施工中我們發現，每個循環和每個循環的錯臺特別明顯，底板開挖高低不平，周邊眼之間的巖石特別突出。根據以上問題我們采取了縮小周邊眼間距，縮小底板炮眼間的間距，適當減少底板炮眼的用藥量等來解決上述問題。底眼整齊地布置在底板以上10 cm處，按俯角打設，底眼的眼底應落在底板以下20 cm處，不能無限制地往下插，眼口不能無限制地抬高。每個循環和每個循環之間的錯臺問題在施工中還是沒有解決，周邊眼用藥量減少以后確實能解決了這個問題，但是這樣做的后果就會使周邊眼之間的巖石突出，會使斷面局部欠挖，因此，這個問題一直沒有解決，希望在以后的工作中尋找到一個很好的解決辦法。應特別注意周邊孔的平行度。它是光面爆破施工中最難控制又是最重要的問題，我們現在的鉆孔大多采用人工鉆孔，所以解決這一問題的辦法只能依靠炮工的經驗和鉆爆隊隊長、技術管理員等的管理來達到這個目的。也因為如此我們全斷面平均每循環進尺2.7 m左右，每日循環2.5次，使得拱部斷面炮眼留存率達到90%以上，拱部半孔率達到92%以上，邊墻半孔率達到85%以上，所有炮痕未發現明顯裂紋。兩相鄰光爆孔間壁面光滑平整，平均線性超挖6 cm，最大超挖10 cm。

［1］ 中華人民共和國鐵道部，客運專線鐵路隧道工程施工質量驗收暫行標準［S］.

［2］ 鐵道部經濟規劃研究院，客運專線鐵路隧道工程施工技術指南［Z］.2005.

［3］ 鐵道第二勘察設計院，連江隧道設計圖［Z］.2005.

［4］ 穆 君.水平巖層大斷面隧道光面爆破施工技術［J］.山西建筑，2010，36(14)：315-316.