談土石隧道光面爆破施工技術

摘要：在隧道施工過程中產生的不良現象是超欠挖，這也是隧道開挖施工中普遍存在的現象之一，出現這種現象不僅會影響到施工的安全，還會給施工企業的經濟效益帶來巨大的損害，可用光面爆破技術有效地控制超欠挖現象，結合多年的隧道施工經驗，對土石隧道光面爆破施工技術進行闡述，以供同行參考。

關鍵詞：隧道 光面爆破 施工技術

1 光面爆破的作用機理

盡管光面爆破的破巖機理理論上還不成熟，目前仍在研究中，并在定性分析方面達成共識。沖擊波拉伸破壞作用、爆炸氣體膨脹做功所起的作用是炸藥起爆時巖體產生的兩種效應。在光面爆破時是同時起爆周邊眼，各炮眼所產生的沖擊波的傳播方式是徑向向其四周傳播的，應力波的疊加是通過相鄰炮眼的沖擊相遇而產生的，切向拉力也由此產生，拉力的最大值產生在相鄰炮眼中心連線的中點，當巖體的極限抗拉強度小于切向拉力時，將拉裂巖體，圍巖在炮眼連線方向上的巖石這樣就會被拉斷，貫穿裂縫形成了，而不受損傷，孔壁上其它方向裂縫同時也受到了抑制，從而圍巖保證完好、不破壞，爆破最大限度地對圍巖減輕了擾動，平整的爆裂面隨爆破氣膨脹和裂縫的進一步擴展后最終形成。

2 影響光面爆破的因素

2.1 如節理裂隙的發育程度、圍巖類別、巖層的走向等地質條件因素。針對不同的地質條件采用不同的爆破方法，并采用相應的爆破參數，在地質條件較好的圍巖中可以采用全斷面光面爆破，可在軟弱圍巖中采用強支護、弱爆破、短進尺的施工方法，盡可能減少對圍巖的振動和破壞，應“多打眼、少裝藥”。

2.2 要不斷在隧道開挖施工過程中選擇熟練地鉆眼班組，加強管理及培訓，只有這樣，測量放線誤差、開眼誤差、鉆眼角度誤差等影響鉆眼精度的因素才可以避免，從而提高鉆眼的施工精度。

2.3 必須進行爆破參數比選實踐，采用穩定可靠地起爆網絡、正確的裝藥結構和起爆順序，選擇合適的炸藥品種類別及起爆器材，爆破工藝、爆破器材和爆破參數等因素，才能獲得較好的爆破效果、開挖進尺。

要不斷通過現場試驗后進行比選，才能克服影響光面爆破的多方面因素，從而使爆破設計參數得到優化，這樣最佳的光面爆破效果才能獲得。

3 施工方法

具體的開挖支護方案，視圍巖情況如下所述：

3.1 全斷面開挖施工中應嚴格掌握周邊眼的方向，鉆眼光面爆破，采用微差爆破，減小超欠挖，集中在每段藥量越少，雷管微差段數盡量增大，從而減小震動效應，圍巖較差地段的穩定性避免受到影響。

3.2 光面爆破施工工藝。

3.2.1 放樣布眼。測量人員在鉆眼前用紅油漆準確繪出開挖面的輪廓線和中線，炮眼的位置要標示出來，不超過5cm的誤差。

3.2.2 定位開眼。臺車與隧道軸線在采用鉆孔臺車鉆眼時要保持平行。應按炮眼布置圖將臺車就位后才能進行鉆孔作業。在鉆眼時周邊眼、掏槽眼的精度應高于其它眼的精度，控制在3cm之內的開眼誤差。

3.2.3 鉆眼。鉆工能熟練操作鑿巖機械并熟悉炮眼布置圖，臺車下面在鉆周邊眼時要有專門指揮人員，這樣周邊眼的外插角才能確保，2°～3°的外插角一般不能超過，在兩茬炮交界處的臺階寬度不應大于15cm。調整炮眼深度時的依據是：眼口位置、掌子面巖石的凹凸程度，且炮眼底確保在同一斷面上。輔助眼眼底比掏槽眼淺10cm。

3.2.4 鉆爆設計。①設計原則。采用光面爆破。根據地質條件、開挖進尺、爆破器材、開挖斷面等編制爆破設計。應合理的根據圍巖特點選擇最小抵抗線及周邊眼間距，布置輔助眼應交錯均勻，加深20CM的掏槽眼，在同一垂直面上布置輔助眼與周邊眼的眼底。藥量應沿炮眼全長均勻分布，周邊眼的裝藥量應嚴格控制，采用小直徑連續裝藥。為減小起爆時差，起爆采用非電毫秒微差雷管，周邊眼起爆采用導爆索。②選擇鉆爆參數。通過爆破試驗來確定爆破參數，相關參數可以參照《光面爆破參數表》。③掏槽方式。采用斜眼鍥型掏槽，可以縮短鉆眼時間，鉆眼數量也可減少，開挖速度得到提高。④裝藥結構及其堵塞方式。裝藥結構：對周邊眼連續用小直徑藥卷進行裝藥，在巖石很軟時采用導爆索。堵塞方式：所有裝藥炮眼都用炮泥堵塞，不小于40cm的周邊眼堵塞長度。⑤監測爆破效果及爆破設計優化。爆破效果檢查：開挖輪廓是否圓順，檢查開挖面是否平整；檢查是否有超欠挖現象；所爆出的石碴塊的尺寸是否適合裝碴的要求；爆破設計要求的爆破進尺長度是否達到；在開挖輪廓面上，中硬巖≥60％、硬巖≥80％的炮眼痕跡保存率均勻分布；兩次爆破銜接臺階寬度不應大于10cm。

爆破設計優化：每次爆破后檢查爆破效果，及時分析原因并進行爆破參數的修正，技術經濟指標也要改善，從而爆破效果得到了提高；應根據巖層巖性軟硬情況、節理裂隙發育對眼距、用藥量進行修正，要特別針對周邊眼；應根據爆破后石碴的塊度進行參數的修正。炮眼偏疏時石碴塊度就大；塊度小時就說明了在布置輔助眼時偏密了；鉆眼深度根據開挖面凹凸情況修正，爆破眼眼底基本上落在同一斷面上。

3.2.5 清孔。必須用鋼筋彎制的炮鉤和小于炮眼直徑的高壓風管輸入高壓風在炮眼裝藥前將炮眼石屑刮出并吹凈。

3.2.6 裝藥。裝藥需按照炮眼設計布置圖、自上而下分片組進行，雷管要對號入座。以泡泥賭塞所有炮眼，不小于20cm的堵塞長度。全斷面采用直眼四中空型式掏槽，4個空眼，75mm的眼徑，其它眼徑為45mm；臺階法眼徑為45mm；采用間隔不耦合的周邊眼裝藥，連續裝藥結構用于其它眼，用硬泥混合砂子堵塞炮孔，孔內微差起爆的起爆方式；采用非電毫秒雷管起爆。

3.2.7 連接起爆網絡。為保證起爆的可靠性和準確性，起爆網絡為復式網絡。

3.2.8 瞎炮的處理。應在發現瞎炮時查明原因，瞎炮如果是孔外的導爆管損壞所引起的，則切去損壞部分后重新連接導爆管，應盡量將接頭靠近炮眼。如損壞是因孔內導爆管或其本身存在的問題而引起的，應首先對現場進行保護，并請爆破專家現場確定處理方案。

3.3 出渣運輸。采用挖掘機和側卸式裝載機進行出渣運輸，以自卸車配合，將洞內炮渣通過無軌運輸一次性運至土石方利用點或指定的棄渣場，在洞內車輛分道行駛，設置車擋在卸碴碼頭的端頭，以保證安全。棄渣場按照設計要求在棄渣前做好防護和排水。

3.4 質量檢驗。

3.4.1 超欠挖。圍巖面爆破后應圓順平整無欠挖，應控制在10cm～15cm內的拱部超挖量，控制在10cm內的邊墻（單側）超挖量，控制在10cm內的仰拱超挖量。嚴格按照設計、規范規定的材料對出現超挖部分回填密實，并做好回填注漿工作。

3.4.2 半眼保存率。半眼痕保存率在圍巖為整體性較好的堅硬巖石時，應大于80%，軟巖大于50%，中硬巖石大于70%。

3.4.3 對圍巖的破壞程度。圍巖上在爆破后應無粉碎巖石和明顯裂縫，大于90%的炮眼利用率。

3.5 隧道開挖采用光面爆破技術措施。為降低洞壁粗糙率，控制超欠挖，減少巖爆發生機率及減少隧道通風阻力，采用光面爆破技術進行隧道開挖，采用弱爆破開挖困難地段，周邊眼的裝藥量應嚴格控制。

3.6 必須要確保光面爆破炮眼殘留率的技術措施。光爆設計應根據開挖方法、地質條件、開挖斷面、爆破器材、掘進循環進尺和鉆眼機具等進行，并且在審定批準后，按設計嚴格施工，并及時根據爆破效果修整有關參數。鉆孔偏斜度不大于1°，鉆眼角度、深度按設計施工，開挖的周邊孔在斷面輪廓上開孔并向外發散，外張量不大于20cm。

3.7 開挖施工技術措施。

3.7.1 控制超欠挖措施。開挖成型、保證初期支護質量可以通過控制好超欠挖來保證，這有利于圍巖本身承載力的提高，也有利于砼的噴射。嚴格控制超欠挖可以采取如下措施：

①正確標示開挖輪廓線。②保證鉆孔質量。③光爆。嚴格控制周邊眼的裝藥量和堵塞質量，嚴格控制周邊眼的間距和鉆孔方向，實現光面爆破的最佳效果，線性超挖及炮眼痕跡保存率合乎光爆技術要求，使開挖輪廓圓順。④優化爆破設計。不同參數的光面控制爆破技術根據隧道地質情況進行采用。周邊眼裝藥結構的正確選用可以保證爆破質量，周邊眼應采用小藥卷炸藥，炮泥的堵塞質量應加強。⑤開挖斷面檢查采用先進的儀器進行。爆破質量檢查采用激光斷面儀進行，依據實測斷面圖，分析找出超欠挖的原因，并采取相應對策。⑥嚴格獎罰制度的建立利于防水板的鋪設，所以要制定超欠挖獎罰制度，根據超欠挖數量、炮眼殘留痕跡、炸藥用量等進行獎罰。

3.7.2 噴錨、量測技術措施。開挖后及時初噴，及時安裝錨桿并復噴砼；及時支護后及時量測，將結果及時反饋以期及時準確的修正。

當遇到與設計不符的圍巖等級時，應及時提出設計變更，采取措施。

4 結束語

綜上所述，要想取得良好的光面爆破效果，應掌握其施工技術要點，并在施工過程中按施工組織進行嚴格的管理，爆破參數的設計應結合實際施工進行不斷優化。通過合理、有效地控制措施，控制斷面的超欠挖現象，減少對圍巖的擾動、降低施工成本，最終確保施工安全及質量。

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