淺談公路隧道采用爆破控制超欠挖技術

摘 要：該文以控制隧道超欠挖為研究對象，著眼于公路隧道工程項目建設實際情況，基于對爆破控制技術的合理研究，首先針對該文所選取公路隧道工程項目的基本情況（主要包括地形地貌特征、地質構造特征以及隧道開挖施工方式）進行了簡要分析，進而研究了在公路隧道采用爆破方式控制超欠挖指標過程中的基本設計思路，在此基礎之上從爆破參數的選取以及鉆孔精度控制兩個方面入手，總結了爆破作業中需要重點關注的幾點問題，旨在于為工程項目實踐作業中采取爆破方式控制超欠挖問題提供一定的技術性支持與實踐保障。

關鍵詞：公路隧道 爆破 控制 超欠挖 參數 鉆孔精度 技術 分析

中圖分類號：U412 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（c）-0-02

1 公路隧道基本概況分析

長松嶺隧道為吉林朝（陽鎮）長（白）公路最大新建構筑物，起訖里程K37+635～K42+460，全長4825 m，分兩個標段進行施工，SD01合同段承建K37+635～K39+800段任務，長度2165 m，隧道地質復雜，節理發育，地下水豐富，IV級、V級弱圍巖占比達95%。在隧道施工過程當中，結合長松嶺隧道施工工程實際情況，采取爆破控制隧道超欠挖措施，實現了隧道施工過程中超欠挖問題的有效控制，所取得的控制效果極為有效與顯著。

從公路隧道項目所處區域地形、地貌的角度上來說，長松嶺隧道區位于吉林省東南部長白山山脈，山體海拔高度1300～1800 m之間，屬中低地形。地形坡度30～40 °。沖溝較發育，切割不深，地形完整性好；從地質構造的角度上來說，洞身段主要圍巖為弱風化紫褐色、灰色氣孔狀玄武巖及灰色玄武巖，巖層視傾角1～3 °，巖層軟弱，節理發育，灰色氣孔狀玄武巖飽和抗壓強度為4.31～121.35 MPa，平均值55.51 MPa，KV=0.22，[BQ]=254.4，主要為Ⅳ級圍巖。基于以上實際情況的分析，在隧道施工過程當中采取臺階法施工方式，上、下導臺階在起拱線處分界，Ⅳ級圍巖段開挖順序如下圖所示（見圖1）。

2 公路隧道爆破控制超欠挖技術的設計思路分析

為確保公路隧道爆破控制超欠挖技術質量的有效發揮，首先需要關注的是對爆破過程中相關指標參數的選取，其次需要針對爆破實踐中的鉆孔精度進行必要的控制，從而最大限度地確保超欠挖問題能夠通過爆破方式得到有效解決。首先，爆破指標參數的選取是確保爆破有效的前期所在。大量的實踐研究結果證實，公路隧道借助于爆破方式實現對控制超欠挖現象的有效性在很大程度上取決于爆破技術執行的好壞，而這與爆破參數確定精確性之間的關系更是極為突出。在現場施工過程中，對于爆破參數的確定首先需要針對施工區域范圍內的地質條件予以合理測定與分析，需要安排專業工作人員緊跟開挖作業面，對工作面圍巖結構進行有效觀測，確保施工過程當中能夠對圍巖結構的巖性、層理、節理、裂隙等進行有效預測，結合實際情況對隧道施工方式以及爆破參數進行合理調整，對于控制隧道工程超欠挖問題而言可以說是基礎與前提所在；其次，鉆孔精度的控制是確保爆破有效的重點所在。即在當前技術條件支持下，公路隧道開挖作業質量的高低在很大程度上取決于公路隧道輪廓測量畫線作業的精度指標。特別是對于周邊眼精度的測量與控制作業而言，其作業質量相對與公路隧道工作面超欠挖值的影響是極為突出的。簡單來說，要想從根本上解決超欠挖問題，首先需要轉變傳統意義上的思想觀念，徹底打破既有施工作業下“寧超勿欠”的作業思想，按設計輪廓嚴格規范放樣作業。在此基礎之上還需要針對施工現場的沉降量指標與變形量指標予以充分考慮，確保測量放樣處理作業的精確性。

3 公路隧道采用爆破控制超欠挖技術的關鍵問題分析

（1）一方面，從爆破參數的選取角度上來說，在有關公路隧道爆破參數的確定過程中，所涉及到的關鍵指標可分為如下

幾點。

①首先是對周邊眼孔距參數的確定：在本公路隧道工程實際情況中，巖石抗壓強度在4.31～121.35 MPa范圍內，計算過程中取其均值55.51 MPa，與之相對應的巖石普氏系數取值為55.51/10=5.55，由此也可以判定巖石的抗屈服系數=0.04×巖石普氏系數，經計算取值為0.22。結合施工作業中所選取的2#巖石炸藥（技術指標炮孔直徑參數取值為40 mm）。通過以上分析與公式計算，最終可推定周邊眼孔距爆破參數取值為45 cm。

②其次是對最小抵抗線爆破參數的確定：結合以上所推定的周邊眼孔距爆破參數取值，按照最小抵抗線爆破參數=周邊眼孔距爆破參數×1.25的計算方式，將本公路隧道工程實踐中的最小抵抗線爆破參數取值為56.25 cm。

③再次是對裝藥不耦合系數取值的確定：在對裝藥不耦合系數進行計算之前，首先需要確定整個爆破過程中的空隙比參數。一般情況下空隙比參數=[0.605×（6997/Rc）0.8299+0.395]-0.5×炮孔直徑參數。按照此種方式可確定空隙比參數取值為2.51 cm。在此基礎之上，可以按照炮孔直徑參數/空隙比參數的方式進行計算，即取值為4 cm/2.51 cm=1.59 cm。特別需要注意的一點在于，考慮到爆破作業過程當中對于藥卷直徑的特殊性需求，將周邊裝藥不耦合系數控制為1.6，能夠確保其符合相關規范與需求。

④最后是對裝藥集中度數值取值的確定：本隧道工程上導坑斷面面積為62.312 m2，炮孔深度為3.0 m。按照一般性規范，以上數值所對應的隧道掘進炸藥單耗數值取值為1.26 kg/m3。按照循環耗藥量指標（單位：kg）=隧道掘進炸藥單耗參數（單位：kg/m3）×隧道導坑斷面面積參數（單位：m2）×炮孔深度參數（單位：m）。按照以上范圍能夠計算得出循環耗藥量為

1.26 kg/m3×62.312 m2×3.0 m=235 kg。在此基礎之上，可以按照隧道掘進眼單眼裝藥量指標（單位：kg）=隧道掘進炸藥單耗參數（單位：kg/m3）×周邊眼孔距參數（單位：cm）×最小抵抗線指標（單位：cm）×炮孔深度參數（單位：m）×1的方式進行計算，測定為1.021 kg，所對應線裝藥密度指標為0.34 kg/m。

根據以上計算參數，確定隧道爆破作業斷面示意圖如下圖所示（見圖2）。

（2）另一方面，從公路隧道爆破控制超欠挖技術實施過程當中的對于鉆孔精度的控制角度上來說，相關工程實踐研究證明：相對于公路隧道工程項目作業而言，施工過程中所涉及到的超欠挖指標可以按照如下方式進行計算，即公路隧道超欠挖指標=周邊炮眼開口位置+周邊炮眼位置鉆孔深度參數×tan周邊炮眼位置外插角角度。從這一角度上來說，在周邊炮眼位置外插角角度以及鉆孔深度參數有所增加的條件下，所對應的公路隧道超欠挖指標也勢必會呈現出一定的增長取值。換句話來說，要想實現對公路隧道超欠挖指標的有效控制，可以重點關注如下幾個方面的問題：首先，周邊炮眼的開口位置應當盡量保持與整個公路隧道工程開挖輪廓線的有效重合，其目的在于實現周邊炮眼開口位置參數取值能夠傾向零值，進而達到控制因鉆孔精度偏差問題所導致超欠挖指標加大的現象；其次，周邊炮眼外插角角度需要結合鉆孔深度以及超欠挖指標允許限制進行綜合考量，一般情況下應當將其控制在2 °范圍之內，與之相對的周邊炮眼鉆孔深度參數應當控制在

10.5 cm范圍之內；最后，除掏槽眼以外的所有炮眼均應當將眼底位置控制在同一垂直平面上，確保超欠挖指標的最小化，從而提高隧道開挖質量。

4 結語

伴隨著現代科學技術的持續發展與經濟社會現代化建設進程日益完善，對新時期的公路隧道施工作業提出了更為全面與系統的發展要求。對于超欠挖這一可能導致公路隧道施工作業質量明顯下降和影響成本的重要因素，采取爆破方式對其進行有效控制無疑有著重要意義。

總而言之，該文針對有關公路隧道采用爆破控制超欠挖技術應用相關問題做出了簡要分析與說明，希望能夠為今后相關研究與類似工程實踐工作的開展提供一定的參考與幫助。

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