光面爆破技術在隧道施工中的應用分析

李勝強

（貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550000）

在光面爆破施工技術的應用中，要求選擇正確的爆破參數，并且應用科學有效的方式使得光面爆破可沿周邊的巖石裂開，并且不對隧道工程周圍巖石表面造成損壞，能夠保證巖石的穩定性，進而呈現出開挖的輪廓圖，保證隧道開挖施工效果。因此，對其在隧道工程施工中的應用進行深入研究具有十分重要的現實意義。

1 光面爆破技術的原理概述

光面爆破技術是挖掘施工中的常見類型，通過將其應用于隧道工程施工中，能夠實現快速、高效的挖掘。在隧道工程光面爆破施工中，炮眼的類型有三種，即即周邊眼，輔助眼以及掏槽眼。在進行隧道工程挖掘施工過程中，光面爆破技術要求在斷面的輪廓設置周邊眼，通過對周邊眼進行合理布置，有利于對火藥的威力以及爆發度進行有效控制，避免對炮孔周邊造成不良影響。在光面爆破技術的實際應用中，對于炸藥，一般需要采用不耦合的裝炸藥方式，在炸藥爆炸后，炮眼周圍的壓力顯著降低，此時，炸藥可發揮準靜壓力的作用。在爆破施工中，如果炮孔自身的壓力不足巖石自身的抵壓力，則會產生壓碎現象，而通過應用光面爆破施工方式，只會產生少量裂縫，有利于保證隧道工程施工效果。

2 工程概況

某隧道工程口里程為DK243+255，出口里程為DK254+925，全長11670m。隧道進口至DK244+603.69 位于R=9000 m 的曲線上，其他地段位于直線上；隧道內設人字坡，DK243+255～DK249+500（6245 m） 為9.2‰的上坡，DK249+500～DK254+914（5425 m） 為4.6‰的下坡，隧道最大埋深780m。全隧Ⅱ級圍巖1825 m，占15.6%；Ⅲ級圍巖5355 m，占45.9%；Ⅳ級圍巖3385 m，占29.0%；Ⅴ級圍巖1105 m，占9.5%。

3 光面爆破設計

3.1 施工技術程序

光面爆破受到多種因素的制約，其中地質因素主要有圍巖層理、節理、整體性和強度，施工現場圍巖的情況非常復雜，因此爆破參數需要在施工現場進行動態整合。以相同圍巖試爆參數為基礎，在開展爆破作業時，需要聘請經驗豐富的工程師進行操作，對圍巖的實際情況進行綜合分析，從而獲得最佳的爆破技術參數。下一次循環施工需要以上一次循環施工的技術參數為基礎。光面爆破設計流程如圖1 所示。

圖1 光面爆破設計流程圖

3.2 炮眼直徑

對所處位置的地質情況、炸藥性能、配套設備使用和鑿巖設備等情況進行全面的分析，得知單線地鐵隧道的斷面為中等水平。在鉆孔時，使用的主要辦法為人工手持風動鑿巖機與多功能設備一起使用。影響炮眼的因素有很多，具體包括炸藥的性能、炮眼的直徑以及巖石的性質等等。爆破效果與鉆孔數量的多少有著非常直接的關系，可以使用式（1）進行計算：

在公式（1） 種，N 為全斷面炮眼的數量，不包括周邊眼；K 為單位巖石體積所需要使用的炸藥劑量，通過對以往的工程進行仔細研究，結合多年的施工經驗，在試驗階段單耗炸藥量的標準可以設定為1.5kg/m3，通過對爆破效果進行認真分析后，不斷調整炸藥消耗量；S 為挖掘面積；n 為炮眼裝藥系數的平均值；r 為炸藥的密度值，在選擇炸藥時，一定要以實際施工情況為基礎；L 為炮眼的挖掘深度；Qg 為周邊眼使用炸藥的劑量。

在對炮眼的深度進行計算時，需要對巖石的強度、循環作業的時間、操作技術的水平以及鑿巖使用的機械設備情況等進行認真分析，從而獲得最佳的炮眼挖掘深度，使光爆面以外的圍巖不會受到大范圍的干擾，使單循環的支護時間得到有效控制，使因孔深過大而導致的周邊眼底超挖的情況得到有效抑制，使工程的經濟效益得到不斷提高。

3.3 周邊眼和裝藥結構

通過對國外的大量實踐經驗進行認真分析可知，光面爆破層的厚度與周邊眼的間距之間的比值保持在0.8 左右時效果最為理想，通常選取≤1.0。周邊眼抵抗線對于光面爆破能夠起到非常重要的促進作用。

在保證周邊眼爆破后形成的孔面不會對圍巖壁造成嚴重損壞方面，裝藥結構和炸藥的性能起到了非常重要的作用。通過對大量的實踐經驗進行分析，在光面爆破后，未來確保所形成的周邊眼的完整性，搜索使用的炸藥必須是高爆破力的炸藥。裝藥形式有很多種，經常使用的有混合裝藥、反向裝藥和正向裝藥3 種，根據實踐研究分析發現，光面爆破最好采用反向裝藥的辦法。爆破效果主要會受到不耦合裝藥系數的直接影響，同時與巖層的性能和炸藥的性能有著直接的關系。在選擇光面爆破不耦合系數時，孔壁上作用的壓力必須小于巖石的抗壓強度。光面爆破裝藥的情況如圖2 所示。

圖2 裝藥結構圖示

4 隧道光面爆破施工技術

在本工程鉆孔施工過程中，需要采用人工風動鑿巖機進行鉆孔。將孔眼固定好，安排專人對拱部輔助眼和周邊眼進行鉆孔，一定要控制好周邊眼和外插角的間距。拱部周邊眼鉆孔結束后，使用裝藥平臺對裝藥聯線進行操作。

4.1 準備階段

在開始施工前，一定要將“四查”工作落實好，具體包括以下幾點：（1） 鉆機油管所有部件、鉆臂和鉆機的運轉情況；（2） 水、電和管線的連接情況；（3） 鉆桿和鉆頭配件的準備情況；（4） 耗材的準備情況。

4.2 鉆孔定位

在掌子面上將炮眼高程、中線和位置標記好，用“十”字線作為記號，對鉆孔的范圍進行確定，對鉆孔的施工先后順序進行安排。

4.3 開口施工

鉆眼時，使用人工風動鑿巖機進行作業，隧道中線與鉆桿方向形成的夾角一定要滿足外插角的要求。

4.4 鉆孔移位

在鉆好第一個炮孔后，開始第二個炮孔的鉆進，在鉆孔時，一定要做到“齊、平、順、準”。其中，“齊”是指孔底一定要保持在同一水平面上，爆破后的斷面一定要平整，這樣下一循環施工就會比較便利；“平”主要是指所有的炮眼之間一定要保持平行，孔底與孔口的間距一定要相等；“順”主要是指側墻孔的孔口一定要順開挖掘，孔底的位置一定要控制在設計允許的范圍之內；“準”主要是指以周邊孔參數要求為基礎，對孔位進行精確挖掘。

4.5 鉆孔質量

在光爆鉆孔時，爆破設計師對鉆孔作業進行統一指揮，按照“五定”崗位責任制認真開展鉆孔作業。所有的分區施工一定要保證有條不紊，防止出現擁擠、碰撞或互相干擾的情況。在鉆孔時，一定要對施工規律進行詳細掌握，從而使鉆孔的準確性和速度得到不斷提升。

5 結語

綜上所述，本文主要對光面爆破技術在隧道施工中的應用方式進行了詳細探究，在具體的施工過程中，應結合實際情況確定爆破參數，嚴格控制爆破施工環節，并結合實際情況不斷調整，進而保證光面爆破施工效果。