大斷面隧道三臺階七步開挖法爆破設計研究

徐俊義

（中鐵二十三局集團第六工程有限公司，重慶 401121）

爆破設計是隧道施工管理和安全管理的關鍵技術之一。在環境保護要求、周邊建筑物允許振速要求越來越嚴格的情況下，對不同巖質以及在不同的環境條件下選擇合理的爆破參數和起爆方式，在大斷面隧道三臺階七步開挖爆破施工中極其重要，可以最大程度的減少對周邊圍巖的擾動，并控制超欠挖，避免了后續施工過程中隧道發生其他問題。為了保證隧道工程光面爆破開挖的質量和效果，我們對興隆臺隧道工程的三臺階七步開挖法爆破進行了詳細設計，并對隧道工程爆破施工的技術和經驗進行了總結歸納，為后續施工提供了有利的實踐數據。

1 隧道工程概況

興隆臺隧道為重慶市渝黔高速公路擴能項目的長大隧道之一，位于重慶市綦江區趕水鎮與安穩鎮境內；本隧道屬構造剝蝕，溶蝕低山地貌，隧道與山脊呈大角度相交。進口段位于山脊斜坡近坡坡腳地帶，出口地形坡度較陡，主要為林地，附近無常年性河流分布。隧址區最高標高點798.4m，最低標高點400m，隧址區相對高差達339m，隧道最大埋深約320m。隧址區地表水河流屬于長江水系及其支流綦江河水系，長江為一級水系，綦江河為調查區內長江流域二級水系。隧址區地下水類型主要為碳酸鹽溶蝕裂隙水、碎屑巖孔隙裂隙水及松散巖類孔隙水。隧址區屬大陸性亞熱帶氣候，溫和潮濕，多云霧和雨，因地處山區，氣候變化較大。隧道左右線單延米總長度5355m，其中V級圍巖Ⅳ圍巖4180單延米，占比78.1%；Ⅴ圍巖1175單延米，占比21.9%。隧道公路等級為雙向六車道公路，主洞建筑限界為凈高×凈寬（14.75m×5m)。隧道進口位于R=2000m偏圓曲線，曲線長度602.321m，出口位于R=1500m偏圓曲線，曲線長度808.275m；洞身位于直線上。縱坡為單面上坡。該隧道從2017年12月16日開工，目前已施工700單延米，采用三臺階七步開挖法爆破開挖后輪廓較為圓順，為后續施工提供了很多便利，節約了大量成本。

2 隧道三臺階七步開挖法爆破設計

2.1 隧道爆破設計原則

興隆臺隧道三臺階七步開挖爆破采用光面爆破技術，隧道掘進的爆破設計，原則上考慮該隧道的地質情況、每循環開挖斷面的大小、循環開挖進尺、中部開挖采用何種掏槽形式、炮眼的布置、數量、深度、起爆順序、選擇何種爆破器材以及爆破的時間間隔等條件編制了初步的爆破設計，并根據實際光爆效果以及圍巖變化進行調整和動態管理。

本隧道根據上述條件選擇了低爆速、低猛度的防水乳化炸藥，采用非電毫秒雷管毫秒微差起爆來控制隧道爆破振動速度來減少對周邊圍巖及建筑物影響，且周邊眼采用導爆索起爆，目的是為了減小起爆時差；采用間隔裝藥法，使裝藥量沿著炮眼均勻全長分布，并合理的控制藥卷直徑，以達到不耦合裝藥的目的。起爆順序按照掏槽眼→輔助眼→側壁周邊眼→拱部周邊眼→底板眼依次起爆。

2.2 隧道開挖進尺設計

經過對興隆臺隧道三臺階七步法開挖段落圍巖進行分析和研究，對于隧道出口白云質灰巖地段、中風化砂巖以及裂隙、節理發育等情況，我們決定利用風動鑿巖機鉆孔，先布置掏槽眼，掏槽眼比其他眼深約15cm以上，然后根據掌子面地質條件及開挖斷面的大小布設輔助眼和周邊眼。初步確定上導坑開挖高度在3.5m左右，左右側導坑開挖高度4m，錯開3～5m同步施工，下導坑開挖2.5m,每循環開挖進尺不大于3m。

2.3 爆破參數選擇

經研究，決定爆破輪廓效果的核心條件是周邊眼的間距以及最小抵抗線和裝藥參數等，初步按照規范擬定的爆破參數以及掌子面地質情況來確認爆破參數，實際施工上場后再根據試驗對爆破參數進行微調，以達到最佳效果。此階段的核心是如何正確判斷掌子面的圍巖情況，并且根據實際擬定初步爆破技術參數及沃奧班經驗公式來確定延米裝藥量。為了減少爆破后粉塵，提高循環利用時間，參照目前其他隧道工程中成功的實例，采用水封裝藥結構。在炮孔堵塞段增加定制水袋，利用爆破時的高溫高壓使得水袋霧化以達到吸收粉塵的效果。

2.4 隧道鉆爆設計

興隆臺隧道三臺階七步開挖法分七步開挖，采用手持風鉆鉆孔，鉆孔的孔徑40mm。通過淺眼微差爆破，采用非電導爆管雷管孔內微差網路起爆。三臺階七步開挖法炮眼裝藥參數見表1。

3 要點總結

經過實際施工檢驗和現場總結發現，爆破設計在實際施工中會遇到很多細節執行不到位的情況，經過現場加強管理，并根據巖層實際情況（中硬白云質灰巖、砂巖）對周邊孔距進行了調整，最終實現了預期的爆破效果，爆破后輪廓較圓順，炮孔痕跡保留率達70%～85%，為后續施工奠定了良好基礎，現將技術要點和控制要點總結如下。

表1 三臺階七步開挖法炮眼裝藥參數

（1）規范測量放樣及布眼是重中之重。鉆眼施工前需要測量人員用全站儀放樣出開挖斷面的輪廓線，并用紅油漆準確繪出每個炮眼的位置，經施工員檢查符合擬定的炮眼間距要求后方可鉆眼。當隧道的開挖掌子面不平整時，特別是當兩側不在同一斷面里程上時，應按實際情況調整超前側炮眼深度，使得除掏槽眼外的其他所有炮眼眼底布設在同一垂直面上，并相應的調整炮眼裝藥重量，以保證下一炮的斷面左右均在同一里程上。

（2）規范工班組的鉆眼施工工作。鉆眼時應按照不同的功能孔位，將司鉆工做好合理分配，并根據現場爆破情況對薄弱處的司鉆工進行技術指導。工班應有專人指揮，來確保鉆眼孔距符合設計要求。

（3）裝藥前應及時清孔。開挖工班的裝藥程序需要進行分組施工，并按炮眼裝藥參數確定的單孔裝藥量從上到下進行裝藥，雷管要牢記“對號入座”，聽從管理人員指揮及要求，要根據臺架高度確定每個孔位的裝藥工作、段別、所處位置等，不能怕補炮而多裝藥，造成不必要超挖。已裝藥的炮眼由裝藥工及時堵塞密封。

4 結語

渝黔擴能高速項目中興隆臺隧道完成了三臺階七步開挖法的爆破設計及優化，實現了控制施工超欠挖以及避免由超欠挖造成的其他質量問題，總結出了爆破設計的關鍵環節，為渝黔擴能高速其他隧道提供了技術支持。