隧道預留光爆層光面爆破施工技術解析

張寶峰 中鐵建大橋工程局集團第一工程有限公司

1 引言

光面爆破技術不僅可以有效降低施工成本，而且還可以避免隧道圍巖擾動，對周圍的巖石進行保護，保障隧道施工的安全性。結合我國當前最為先進的新奧法隧道施工理論來看，在開展隧道挖掘施工時運用光面爆破施工技術能夠保障隧道周圍巖石的平整程度，強化隧道的穩定性。此外，光面爆破施工技術可以與隧道初期支護與二次襯砌技術進行整合運用，確保各結構層的厚度與均勻性，避免了隧道施工病害與不穩定等安全問題。本文將針對隧道預留光爆層光面爆破施工技術開展全面解析。

2 光爆效果要求與影響因素

光面爆破技術在實施的過程中，對于光爆效果的要求相對較高。針對隧道光面爆破施工來說，應該保障光面爆破面的平整性、圓滑順滑性，平均線性超挖控制在10cm之內，盡可能的對齊炮眼。針對隧道光面爆破技術殘眼率來說，應該把控在85%以上，并且保障兩茬炮銜接臺階的平均值在10cm以內。

光面爆破的影響因素相互滲透、相互影響，針對地質條件來說，隧道的巖石類型、巖石走向直接決定了光面爆破參數，并且因為地質情況的差異，所以選擇光面爆破器材、光面爆破工藝等層次上，都存在差異。光面爆破鉆眼的精度，是結合不同工程實際需求開展差異化進行設置的，其中開眼施工、鉆眼角度、測量放線等因素，都對實際開展隧道工程光面爆破帶來了影響。所以，為了確保光面爆破實際質量，就需要結合施工項目的實際情況，開展差異化、科學化的光面爆破設計，實現光爆效果。

3 隧道光面爆破施工技術原理

光面爆破施工技術是在沖擊波拉伸與破壞作用之下實現的，在沖擊波作用之下爆炸氣體會發生膨脹，兩者同時發生爆炸便會形成爆破效果。在出現爆破效果以后，各個炮眼的沖擊波會在同一時間向周圍進行傳播，這時周圍相鄰的炮眼在沖擊波的作用下會相互碰撞并不斷疊加，提升碰撞力的效果。若拉力的最大值比巖體的極限抗拉力更大，那么巖石則會出現破裂、縫隙，在此基礎上阻止了孔壁上其他位置出現裂痕的可能，這樣便可以實現了保護隧道圍巖是作用。

4 光面爆破施工技術工藝

4.1 光面爆破設計

在實際開展光面爆破設計時，應該結合施工現場的實際情況科學合理的選擇光面爆破器材。在初步開展實地勘測之后，實事求是構建出起爆網絡、導爆索、炸藥品種、非電導爆管等諸多內容。結合現場施工的具體細節來確定炸藥的類型，明確“硝銨炸藥、小藥卷、防水乳化炸藥”等炸藥類型特點，并合理的選擇炸藥類型。值得注意的是，在實際開展爆破工作的過程中，應該盡量少使用炸藥，以便于有效降低空氣沖擊波的威力來實現良好爆破效果。通過公式的手段來分析爆破形式，無論使用直眼掏槽還是梅花形掏槽、中空孔掏槽、斜眼掏槽，都應該注意通過微差起爆的手段來明確操作時間。

4.2 測量

在實際開展光面爆破之前，必須要針對實際隧道情況開展詳細的測量與分析，以便于控制隧道開挖輪廓線精準度。嚴格對光面爆破施工隧道開挖斷面的水平線中線、輪廓線、起拱線等內容進行詳細測量，縝密把控測量結果，明確炮孔的實際位置。在多次測量與檢查之后，嚴格把控與確定爆破的具體位置以及操作步驟，并開展光面爆破鉆孔工作。在開展鉆孔的之前，應該保障平行風向，把控爆破鉆孔的位置與底邊整齊度。

4.3 鉆孔

在開展隧道光面爆破鉆孔時，應該參考炮眼布置圖明確鉆孔的位置。首先掏槽眼的眼口與眼底之間的距離進行明確測算，將其保障在5cm之內。此外，還應該輔炮眼的角度和進度進行分析，為爆破工作打下良好基礎保障，保證兩者之間的誤差在10cm左右。在周邊的孔眼位置應該位于隧道的斷面輪廓線上，眼底和開挖斷面輪廓線之間的距離應該保障在10cm左右。外圈的炮眼以及周邊的炮眼的排距誤差應該保障在5cm左右。若開挖面呈現出凹凸不平的現象，就應該結合實際情況對隧道的炮眼深度進行處理和明確，保障除了底板與掏槽眼之外，所有的炮眼都處于同一平面。

4.4 裝藥

裝藥是光面爆破當中非常重要的一個環節，一般都是通過人工的形式來完成的。為了切實有效的保障光面爆破的安全性，必須要利用高壓風將鉆孔當中細微的巖石粉塵清理干凈，保障沒有粉塵殘渣殘留之后才能夠進行裝藥。在裝藥的過程中，應該分片、分組進行裝藥，并且確保裝藥的嚴密性，遵循炮孔布置圖的要求，嚴格分析光面爆破參數，明確光面爆裝藥流程。將炮眼長度保障在20cm～30cm之間。最后在光面爆破網絡的基礎上，明確各個裝藥部分的裝藥質量。周邊眼盡量采用導爆索（又稱紅線）進行連接，連成一個整體后連接到最大段位雷管上，達到最后起爆的效果。將其他輔助眼導爆管按照同斷面炮眼為1束原則，捆綁到同段位雷管當中，最后將不同段位導爆管穿到同一個雷管上，并且控制導爆管的長度，確保導爆過程的安全性。

4.5 通風找頂

在開展爆破之后必須要第一時間進行通風處理，并在光面爆破的半個小時之后及時開展灑水工作，對光面爆破工程進行消除煙氣、降溫處理。在沖洗完畢之后，可以對隧道頂部開展混凝土初噴，來封閉巖面。只有確保通過找頂與混凝土初噴的基礎上，才能夠保障光面爆破碓碴效率。

4.6 出碴

裝碴工作完畢之后，則需要利用反鏟式挖掘機、側卸式輪臺裝載機等設備相互配合，切實保障出碴工作的順暢性。合理選擇具備自卸功能的大型汽車，并且應該在棄碴場當中設置2臺以上的推土機，以便于隨時隨地的來處理場地，確保出碴工作的順暢性。

5 隧道預留光爆層光面爆破工程案例

5.1 工程概況

某隧道是公路改建工程當中的單洞雙車道隧洞，長度為1545m，隧道開挖寬度為12m，開挖高度為8.2m。在實際進行開挖時，斷面面積為76m2。在實際開展施工的過程中，隧道的環境與施工條件相對較好，其中Ⅲ類圍巖長1200m，占總隧道長度的75%以上。隧道周圍的巖石一般都是為微風化凝灰巖，巖石整體也相對較為完整。想要保障隧道施工中的實際開挖效果，便可以使用預留光面爆破挖掘工藝，并且所使用的設配，該工程特意預留了隧道預留光爆層來進行光面爆破。針對該工程來說，實際開展爆破的設備選擇的是yt28氣腿式鑿巖機、自制鉆孔架、小松挖掘機、50型測產裝載機。

5.2 光面爆破工藝

為了滿足該隧道功能工程的光面爆破需求，在施工當中采用中導洞超前技術、預留光爆層、前后同時作業、復合式爆破等技術手段。在實際開展超前小導洞與隧道大輪廓面、光面爆破同時作業，切實保障了作業效率。兩面作業的距離為13m～17m，其實際爆破工藝流程如圖1所示。

圖1 隧道預留光爆層光面爆破工藝流程圖

5.3 具體光面爆破方法

在開展具體光面爆破操作的過程中，為了滿足光爆效果，必須要從以下幾個層次入手。

（1）超前小導洞爆破設計。該工程所選擇的槽眼位單式掏槽、復式楔形掏槽，來開展三級掏槽設置。計算小導洞的炮眼數目，并計算出每循環用藥量。

（2）光爆層爆破設計。嚴格按照數據推理算法的形式，結合隧道地質實際情況，明確光爆層的光爆參數，該工程的光爆參數如表1所示。

表1 某工程光爆層光爆參數

在周邊眼裝藥過程當中，需要將炸藥加工成光爆小藥卷，不耦合系數控制在1.6～2.0范圍當中，并且利用導爆索進行連接。（3）起爆方案設計。在開展起爆時，必須要嚴格按照項目工程的實際需求，利用非電毫秒雷管1～15段，周邊眼采用導爆索傳爆，確保各個孔并簇連接，使用非電毫秒雷管進行導爆。將導洞、光爆層分成兩個獨立的起爆網絡，明確各個環節的起爆參數，切實保障隧道光爆效果。

6 結束語

總而言之，為了確保隧道施工挖掘的穩定性、安全性、經濟性，便可以積極使用光面爆破施工技術。結合實際施工需求，科學合理的開展施工參數設計、施工要點規劃，確保光面爆破的光爆效率、為隧道施工打下良好基礎保障。