光面爆破技術在安祿隧道中的應用

孫鵬旭

(聞垣高速公路建設管理處，山西運城 044000)

0 引言

光面爆破技術在隧道開挖鉆爆施工中具有重要意義，是控制隧道開挖超欠挖的重要手段。光面爆破技術施工效率高、適用性強、開挖容易控制，同時還能節約成本。

1 工程概況

1.1 工程簡介

安祿隧道為廣昆線穿越最長隧道，為鐵路雙線隧道，是控制該段線路方案重點工程，全長13187m，最大埋深535m。隧道位于祿豐縣腰站鄉至安寧縣祿裱鎮莊科村附近，在祿豐南車站與雙湄村車站區間。

1.2 地質情況

安祿隧道地質條件復雜，巖體受構造影響嚴重，巖體破碎，以白云巖、灰巖、泥灰巖為主，夾有含炭質灰巖、砂質板巖、炭質板巖。白云巖、泥灰巖、灰巖:肉紅、米黃、灰白色，薄～中層狀，致密隱晶質，節理、裂隙較發育，層理間常見厚1mm的泥質、泥灰質條紋。巖溶較發育，地表多見刀砍狀溶痕，半山偶見干溶洞。含炭泥灰巖:深灰色，灰黑色，污水，隱晶質結構，厚層狀，節理裂隙發育，與巖芯軸夾角40°，輕微溶蝕，遇水軟化。炭質板巖:深灰色、灰褐色、污水，變余泥質結構，薄層狀，節理裂隙很發育，遇水易軟化。砂質板巖:灰色，深灰色，變余砂質結構，薄～中厚層狀，偶見星點狀黃鐵礦晶體，弱風化。

2 光面爆破技術設計

2.1 鉆爆設計依據

安祿隧道鉆爆設計根據改建鐵路成昆線廣通至昆明段擴能改造工程設計施工圖紙提供的資料，本鐵路設計采用的施工技術規范和標準等。

2.2 鉆眼機具選擇

安祿隧道各級圍巖開挖采用鑿巖機或自制鉆孔臺架鉆眼。

2.3 爆破器材的選擇

安祿隧道主要地層Ⅲ級～Ⅳ級圍巖，巖性復雜，部分地段圍巖頻繁變化，根據開挖斷面形式及地質情況，爆破器材選用根據表1爆破器材選擇表選擇。

表1 爆破器材選擇表

2.4 周邊眼爆破參數的選擇

經施工過程中逐步優化確定的周邊眼光面爆破參數見表2。

表2 周邊眼爆破參數表

2.5 裝藥結構與堵塞

根據不同炮眼直徑和不耦合系數選擇不同的藥卷。周邊眼采用間隔裝藥。巖石很軟時，可采用導爆索起爆。

裝藥后用黃泥或聚氯乙烯、聚乙烯等薄膜加工的專制水袋裝滿水后充當炮泥放在炮孔中對炮孔進行堵塞，炮眼堵塞長度不少于30cm。

2.6 炮眼布置原則

掏槽眼:隧道Ⅱ級、Ⅲ級圍巖采用中空直眼掏槽，為保證掏槽鉆眼精度，掏槽位置選擇在隧道中線偏下的位置;隧道Ⅳ級、Ⅴ級圍巖采用斜眼掏槽。

周邊眼:根據光面爆破選定的周邊眼間距，嚴格控制外插角以減少超欠挖。

內圈眼:內圈眼所在位置在周邊眼抵抗線的邊緣，內圈眼的孔距稍大于周邊眼抵抗線(W)。

輔助眼:掘進炮眼，其炮孔間距，視巖石堅硬程度、裝運手段、巖石破碎程度的要求等因素而定。

底板眼:底板眼沿開挖輪廓底線布置，并適當增加藥量起翻碴作用，便于裝載設備裝碴。

2.7 施工要點

1)鉆孔作業。激光定向:用極坐標BJSD-2斷面檢測及炮眼定位，按不同的圍巖斷面尺寸，炮眼布置圖輸入儀器，以投射激光及孔位為依據，按孔位鉆進并控制好方向，確保鉆孔質量。爆破后輸入相應的里程、斷面，儀器通過光束自動檢測斷面超欠挖，用噴漆按投影布點。

鉆孔標準:達到準、平、直、齊。

2)裝藥作業。清孔:裝藥前用高壓風清孔，吹干凈孔內積水及碴粒。

裝藥:裝藥時，藥裝到孔底，起爆藥包用炮棍緩慢送入，防止拉雷管或破損導爆管。

裝藥檢查:裝藥時，將雷管段數標于孔外導爆管上，由檢查人員對雷管段數進行復核，確保準確無誤，同時核對藥卷規格及裝藥長度，使每孔裝藥符合設計要求，檢查后做好記錄。

堵塞:所有炮眼裝藥后，用炮泥進行堵塞，其長度為30cm。堵塞做到封孔嚴密。

3)爆破作業。聯結網路:聯結時盡可能靠近眼孔，孔外網路盡量短，使聯結整齊，便于直觀檢查網路。

爆破:網路聯結檢查合格后，撤離受爆破影響范圍內所有設備和非爆破作業人員，設好防護哨、發出起爆信號后即點燃導火索，爆破人員快速撤離進行爆破。

4)鉆爆效果檢驗。每次掘進爆破通風排煙后，值班技術員和質檢員即進入對鉆爆效果進行檢查記錄。檢查記錄光爆效果，炮孔利用率，平均掘進長度，圍巖的損壞程度等。

5)控制超欠挖措施。根據不同地段情況，選擇合理的鉆爆參數:采用一炮一分析制度，每次鉆爆循環后，根據爆破震動速度、炮痕保存率、裝藥量、殘眼深度及數量、拋碴距離、堆碴高度、巖碴塊度等多方面的測量和數據對比分析，選擇合理的鉆爆參數，不斷優化鉆爆設計。

3 光面爆破技術控制要點和影響因素

3.1 控制要點

1)每一開挖循環都要進行準確的施工測量。

2)根據圍巖特性，選擇確定光面爆破參數，確保光面爆破達到預期效果，并最大限度地減少對周邊圍巖的擾動。

3)裝藥前炮眼用高壓風吹干凈，檢查炮眼數量。裝藥時，由爆破員采用不耦合裝藥結構按爆破設計順序裝藥，之后用炮泥堵塞30cm。

4)根據地質資料及爆破試驗選擇炸藥品種，提高爆破效果。

3.2 影響因素

1)圍巖結構的好壞程度。當隧道開挖區域內裂隙發育嚴重或者巖層較軟等情況時，光面爆破技術效果就很差。

2)鉆眼精度的準確性。鉆眼精度的質量，鉆眼尺寸大小以及由于各種原因造成的鉆眼誤差，鉆眼角度偏差等問題都將影響光面爆破技術的效果。

3)光爆技術的缺陷。隧道爆破施工中，如果爆破參數、起爆方法、裝藥數量、裝藥結構等選擇不當也可能導致光面爆破技術效果不好。掏槽失敗或起爆順序凌亂，同樣影響光爆效果。

4 安祿隧道光爆技術效果

安祿隧道起初采用普通爆破技術，爆破后超欠挖嚴重，每循環作業后基本上都要進行補炮，后期支護材料用量隨之增大，既浪費了時間，又浪費了人力、材料和資金，更嚴重的是在較差圍巖地段施工時由于圍巖不穩定常常出現掉塊，甚至塌方，給施工帶來了困難，不可預見的安全問題無法保證。采用光面爆破技術之后，不但可以控制超欠挖，節約材料，節省資金，而且爆破后巖面平順，巖碴大小均勻，利于出碴，減少二次襯砌時間，同時減少了對周邊巖石的擾動，保證工程施工安全，加快工程施工進度。

5 結語

隧道開挖是隧道施工的關鍵工序，搞好隧道開挖是隧道施工的重點，光面爆破技術是目前巖石隧道開挖的先進工藝和首選方法，在今后的隧道施工中應積極推廣使用并優化。

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