高速鐵路隧道不同圍巖下光面爆破關鍵技術

黃志凌

（中鐵十六局集團第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

1 工程概況

新建鐵路贛州至深圳客運專線（江西段）GSJXZQ-3標工程編制范圍：DK74+551.500～DK101+885.655，線路長27.334km。工程內容包括：范圍內的征地拆遷（含“三電”遷改）、軌道（無砟軌道，不含鋪軌、線路備料）、路基、隧道、橋涵（含簡支箱梁現澆）等站前工程及電纜槽、接觸網基礎、環水保等附屬工程。

2 光面爆破技術要點

1）參考項目所在區域的圍巖實際狀況，在此基礎上確定合適的周邊眼間距以及可行的最小抵抗線，以不影響隧道爆破質量為前提，確定可行的循環進尺以及鉆孔規格。

2）注重對周邊眼裝藥量的控制，關于藥量的分布應具有足夠的均勻性，借助導爆索完成起爆操作。

3）若施行的是臺架鉆孔方式，則需要高度重視孔位間距以及角度，工人應具有較高的操作水平，將鉆孔誤差降到最低。

4）以空氣間隔裝藥起爆方式為宜，其需要在導爆索的支持下實現，注重起爆順序，這是確保臨空面質量的基本前提[1]。

5）在整個光面爆破工作中，應高度重視周邊眼的間距以及最小抵抗線，對此提出如下原則：對于軟巖以及發育巖層而言，需要縮小眼距，但抵抗線應隨之加大一些；當遇到堅硬巖層環境時，則需要加大眼距，但此時抵抗線應略小一些。

3 隧道工程施工方案

隧道施工按新奧法原理和設計要求組織施工，加強圍巖量測，實現信息化施工。科學選擇施工方法，合理安排施工順序，嚴格按照相關規范和設計要求施作初期支護及襯砌，做到開挖光爆成型、支護錨噴及時和二次襯砌內實外美。

1）洞身開挖。洞身采用鉆爆法組織施工，隧道開挖采用光面爆破技術。Ⅴ級圍巖采用預留核心土及上下臺階法施工，Ⅳ級圍巖采用上下臺階法施工，Ⅲ級圍巖采用全斷面法施工。隧道全斷面采用多臂液壓鉆孔臺車鉆眼施工，臺階法開挖采用簡易臺架人工手持鑿巖機鉆眼爆破；預留核心土開挖采用人工手持風鎬開挖，局部硬巖弱爆破。

2）襯砌支護。錨桿采用錨桿鉆機鉆孔，人工安設；噴射混凝土采用濕噴工藝，采用濕噴機噴射混凝土作業，爆破出碴并清幫、找頂后立即初噴，施作錨桿和鋼筋網，然后快速型鋼（格柵）支撐，復噴至設計厚度。二次模筑混凝土襯砌采用液壓鋼模襯砌臺車全斷面施工，襯砌采用12m襯砌臺車。仰拱超前，拱墻襯砌適時緊跟。仰拱采用移動式仰拱棧橋施工。

3）供風、通風。供風設備采用20m3/min空壓機供風，高壓風管采用φ150鋼管，距掌子面約50～100m處設風包，再通過φ50軟管給鑿巖機供風。隧道采用壓入式通風，通風設備選取大功率軸流式風機，通風管采用φ1.5m的優質通風軟管。長大隧道通風需要做專項通風排煙方案。

4）地質超前預報。運用TSP203、地質雷達、超前鉆探地質素描分析等綜合超前地質探測和預報，提前預測不良地質，預測掌子面前方地質信息，研究制定安全穩妥的技術方案和防治措施[2]。結合實際情況采取超前支護、帷幕注漿等手段穩定圍巖，確保施工安全。

5）防排水施工。在洞身較強富水性的斷層及其影響帶地段，采用“以堵為主、限量排放”的原則。初期支護與二次襯砌之間鋪防水板加土工布；全隧道環向施工縫采用背貼式橡膠止水帶+中埋式橡膠止水帶防水，縱向施工縫采用帶注漿管遇水膨脹止水條防水。隧道排水采用雙側加中心管溝的方式，襯砌背后的積水通過環向盲溝、縱向盲溝直接與隧道側溝連通，便于排水管路的維護。

4 主要施工工藝

4.1 工藝說明

在對Ⅲ級圍巖進行施工作業時，以鑿巖臺車為基礎設備進行鉆孔處理，而后進行光面爆破。考慮到工程提出的鉆孔速度要求，當臺車就位后便需要進行上部鉆孔處理，與此同時，下部應使用風槍協助鉆孔，借助于臺車設備完成裝藥，所得到的廢碴應有裝載機以及自卸車運輸到指定的存放區域。由于Ⅲ級圍巖的穩定性較為良好，因此在進行復噴支護施工時，應間隔3～4循環后展開。Ⅲ級灰巖鉆爆參數見表1。

表1 Ⅲ級灰巖鉆爆參數表

4.2 鉆爆施工工藝

本工程中鉆爆工藝較為復雜，具體內容如下：

1）爆破試驗。由于不同圍巖地段的實際環境存在差異，因此需要展開鉆爆試驗，在此基礎上擬定鉆爆方案。經試驗后若爆破效果較差，則需要對爆破參數進一步優化，生成報告并將其遞交給監理工程師做進一步審批；與此同時，還需要做好對機械設備以及工程人員的調度工作，這是工程施工得以持續展開的基本前提。

2）鉆孔作業。做好鉆孔臺車施工之前的準備工作，需要確定設備的具體操作區域，明確各個機械臂的作業順序，確保所有鉆孔施工都能夠有條不紊地順序展開。在實際鉆孔過程中，需要依據指定的操作規范進行，所得到的周邊眼外插角規格也應得到合理的控制。激光定向是必不可少的一項工作，具體內容有：需要得到BJS-ZC激光斷面儀的支持，在其作用下能夠完成對炮眼的檢測與定位工作。在此基礎上展開臺車鉆爆施工，整個操作過程中需要密切關注鉆孔角度，這是確保鉆孔質量的基本前提。當完成爆破施工后，應輸入此階段的里程以及操作斷面，此時設備將會檢查施工超欠挖情況，并使用油漆進行投影布點操作。

3）裝藥作業。清孔：在裝藥之前使用高壓風進行清孔處理，確保其內部不殘留積水或碴粒等雜質。裝藥檢查：需要做好雷管段數的標記工作，即將其標于外導爆管上，安排專員做好復核工作，無論是藥卷規格還是裝藥長度等都需要達到工程標準，所有的檢查信息都需要全面記錄。裝藥：此環節需要使用到水袋工具，將其置入炮眼底部區域，在此基礎上方可裝入藥卷，此后再次裝入水袋，最后使用炮泥做進一步的回填堵塞處理即可。

4）爆破作業。連結網絡：對于后續施工中無需使用的設備，均需將其撤離現場，此后便可連結網絡。在此環節中，需要盡可能靠近眼孔進行操作，要求孔外網路應稍短一些，連結后需要具有足夠的平整性，這有助于后續網路檢查的順利進行，且連結系統不可出現打結等不良問題。在做好網路連結工作后，需要進行深度檢驗，確保任何一個眼孔都能裝入藥卷，同時連接塊內都需要設置引爆列管。當結束爆破施工后，應安排人員佩戴防毒器具進行檢驗。一旦出現了瞎炮現象，則需要尋找原因，如果這一現象由外導爆管損壞所致，則需要將該部分切除，此后再次連接導爆索并進行起爆施工。

5）鉆爆效果檢驗。當結束爆破通風排煙工作后，質檢員需要對鉆爆質量進行分析，做好對施工成果的檢查工作，參考所得到的炮孔利用率以及圍巖損壞等多方面因素，在此基礎上對鉆爆工藝進行調整。

6）控制超欠挖措施。不同的圍巖地段所對應的鉆爆參數存在一定的差異，應遵循一炮一分析的基本原則，需要對每次的爆破成果以及工藝參數進行對比分析，在此基礎上確定出更為可行的鉆爆參數。

5 結語

綜上所述，在展開隧道施工時，基于光面爆破的方式所帶來的效果更為良好，且所需的工程成本更低，在操作中工藝流程更為簡單，可以顯著減少爆破炸藥的使用量，在確保工程質量的前提下發揮良好的經濟效益，該技術的可行性較高。