隧道預(yù)留光爆層光面爆破施工技術(shù)解析

張寶峰 中鐵建大橋工程局集團(tuán)第一工程有限公司

1 引言

光面爆破技術(shù)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(jìn)行保護(hù)，保障隧道施工的安全性。結(jié)合我國當(dāng)前最為先進(jìn)的新奧法隧道施工理論來看，在開展隧道挖掘施工時運(yùn)用光面爆破施工技術(shù)能夠保障隧道周圍巖石的平整程度，強(qiáng)化隧道的穩(wěn)定性。此外，光面爆破施工技術(shù)可以與隧道初期支護(hù)與二次襯砌技術(shù)進(jìn)行整合運(yùn)用，確保各結(jié)構(gòu)層的厚度與均勻性，避免了隧道施工病害與不穩(wěn)定等安全問題。本文將針對隧道預(yù)留光爆層光面爆破施工技術(shù)開展全面解析。

2 光爆效果要求與影響因素

光面爆破技術(shù)在實(shí)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(yīng)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(nèi)，盡可能的對齊炮眼。針對隧道光面爆破技術(shù)殘眼率來說，應(yīng)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(nèi)。

光面爆破的影響因素相互滲透、相互影響，針對地質(zhì)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(shù)，并且因?yàn)榈刭|(zhì)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(jié)合不同工程實(shí)際需求開展差異化進(jìn)行設(shè)置的，其中開眼施工、鉆眼角度、測量放線等因素，都對實(shí)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(shí)際質(zhì)量，就需要結(jié)合施工項(xiàng)目的實(shí)際情況，開展差異化、科學(xué)化的光面爆破設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)光爆效果。

3 隧道光面爆破施工技術(shù)原理

光面爆破施工技術(shù)是在沖擊波拉伸與破壞作用之下實(shí)現(xiàn)的，在沖擊波作用之下爆炸氣體會發(fā)生膨脹，兩者同時發(fā)生爆炸便會形成爆破效果。在出現(xiàn)爆破效果以后，各個炮眼的沖擊波會在同一時間向周圍進(jìn)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(xiàn)破裂、縫隙，在此基礎(chǔ)上阻止了孔壁上其他位置出現(xiàn)裂痕的可能，這樣便可以實(shí)現(xiàn)了保護(hù)隧道圍巖是作用。

4 光面爆破施工技術(shù)工藝

4.1 光面爆破設(shè)計(jì)

在實(shí)際開展光面爆破設(shè)計(jì)時，應(yīng)該結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況科學(xué)合理的選擇光面爆破器材。在初步開展實(shí)地勘測之后，實(shí)事求是構(gòu)建出起爆網(wǎng)絡(luò)、導(dǎo)爆索、炸藥品種、非電導(dǎo)爆管等諸多內(nèi)容。結(jié)合現(xiàn)場施工的具體細(xì)節(jié)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(diǎn)，并合理的選擇炸藥類型。值得注意的是，在實(shí)際開展爆破工作的過程中，應(yīng)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(shí)現(xiàn)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(yīng)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(shí)際開展光面爆破之前，必須要針對實(shí)際隧道情況開展詳細(xì)的測量與分析，以便于控制隧道開挖輪廓線精準(zhǔn)度。嚴(yán)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(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)測量，縝密把控測量結(jié)果，明確炮孔的實(shí)際位置。在多次測量與檢查之后，嚴(yán)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(yīng)該保障平行風(fēng)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(yīng)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(jìn)行明確測算，將其保障在5cm之內(nèi)。此外，還應(yīng)該輔炮眼的角度和進(jìn)度進(jìn)行分析，為爆破工作打下良好基礎(chǔ)保障，保證兩者之間的誤差在10cm左右。在周邊的孔眼位置應(yīng)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(yīng)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(yīng)該保障在5cm左右。若開挖面呈現(xiàn)出凹凸不平的現(xiàn)象，就應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況對隧道的炮眼深度進(jìn)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(dāng)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，一般都是通過人工的形式來完成的。為了切實(shí)有效的保障光面爆破的安全性，必須要利用高壓風(fēng)將鉆孔當(dāng)中細(xì)微的巖石粉塵清理干凈，保障沒有粉塵殘?jiān)鼩埩糁蟛拍軌蜻M(jìn)行裝藥。在裝藥的過程中，應(yīng)該分片、分組進(jìn)行裝藥，并且確保裝藥的嚴(yán)密性，遵循炮孔布置圖的要求，嚴(yán)格分析光面爆破參數(shù)，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(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，明確各個裝藥部分的裝藥質(zhì)量。周邊眼盡量采用導(dǎo)爆索（又稱紅線）進(jìn)行連接，連成一個整體后連接到最大段位雷管上，達(dá)到最后起爆的效果。將其他輔助眼導(dǎo)爆管按照同斷面炮眼為1束原則，捆綁到同段位雷管當(dāng)中，最后將不同段位導(dǎo)爆管穿到同一個雷管上，并且控制導(dǎo)爆管的長度，確保導(dǎo)爆過程的安全性。

4.5 通風(fēng)找頂

在開展爆破之后必須要第一時間進(jìn)行通風(fēng)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(jìn)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(chǔ)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(jī)、側(cè)卸式輪臺裝載機(jī)等設(shè)備相互配合，切實(shí)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(yīng)該在棄碴場當(dāng)中設(shè)置2臺以上的推土機(jī)，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(yù)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(dāng)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(shí)際進(jìn)行開挖時，斷面面積為76m2。在實(shí)際開展施工的過程中，隧道的環(huán)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(fēng)化凝灰?guī)r，巖石整體也相對較為完整。想要保障隧道施工中的實(shí)際開挖效果，便可以使用預(yù)留光面爆破挖掘工藝，并且所使用的設(shè)配，該工程特意預(yù)留了隧道預(yù)留光爆層來進(jìn)行光面爆破。針對該工程來說，實(shí)際開展爆破的設(shè)備選擇的是yt28氣腿式鑿巖機(jī)、自制鉆孔架、小松挖掘機(jī)、50型測產(chǎn)裝載機(jī)。

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(dāng)中采用中導(dǎo)洞超前技術(shù)、預(yù)留光爆層、前后同時作業(yè)、復(fù)合式爆破等技術(shù)手段。在實(shí)際開展超前小導(dǎo)洞與隧道大輪廓面、光面爆破同時作業(yè)，切實(shí)保障了作業(yè)效率。兩面作業(yè)的距離為13m～17m，其實(shí)際爆破工藝流程如圖1所示。

圖1 隧道預(yù)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(dǎo)洞爆破設(shè)計(jì)。該工程所選擇的槽眼位單式掏槽、復(fù)式楔形掏槽，來開展三級掏槽設(shè)置。計(jì)算小導(dǎo)洞的炮眼數(shù)目，并計(jì)算出每循環(huán)用藥量。

（2）光爆層爆破設(shè)計(jì)。嚴(yán)格按照數(shù)據(jù)推理算法的形式，結(jié)合隧道地質(zhì)實(shí)際情況，明確光爆層的光爆參數(shù)，該工程的光爆參數(shù)如表1所示。

表1 某工程光爆層光爆參數(shù)

在周邊眼裝藥過程當(dāng)中，需要將炸藥加工成光爆小藥卷，不耦合系數(shù)控制在1.6～2.0范圍當(dāng)中，并且利用導(dǎo)爆索進(jìn)行連接。（3）起爆方案設(shè)計(jì)。在開展起爆時，必須要嚴(yán)格按照項(xiàng)目工程的實(shí)際需求，利用非電毫秒雷管1～15段，周邊眼采用導(dǎo)爆索傳爆，確保各個孔并簇連接，使用非電毫秒雷管進(jìn)行導(dǎo)爆。將導(dǎo)洞、光爆層分成兩個獨(dú)立的起爆網(wǎng)絡(luò)，明確各個環(huán)節(jié)的起爆參數(shù)，切實(shí)保障隧道光爆效果。

6 結(jié)束語

總而言之，為了確保隧道施工挖掘的穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性，便可以積極使用光面爆破施工技術(shù)。結(jié)合實(shí)際施工需求，科學(xué)合理的開展施工參數(shù)設(shè)計(jì)、施工要點(diǎn)規(guī)劃，確保光面爆破的光爆效率、為隧道施工打下良好基礎(chǔ)保障。