高速公路隧道光面爆破施工技術應用

霍明遠

（中交一公局第五工程有限公司，河北 廊坊 065201）

光面爆破技術應用在公路工程中可以在一定程度上縮短工期、節約成本，并在公路開挖作業階段產生爆破漏斗，形成光滑的壁面，高質量地完成隧道工程。但由于光面爆破技術的工序流程較為復雜，技術要求較高，極易受到環境因素、技術設計因素、施工因素等的影響，造成隧道施工中輪廓線的不完整性及超挖和欠挖等工程誤差和缺陷，對高速公路的整體工程產生不利影響，從而影響工程進度和質量。鑒于此，光面爆破施工需要施工人員熟悉施工流程，針對實際情況制訂準確的爆破計劃方案，采用科學合理的質量控制措施，讓光面爆破技術發揮其最大的價值。

1 光面爆破施工技術的原理

光面爆破技術指通過合理選擇爆破參數與施工技術和方法，分區、分段微差爆破的一種爆破方式。該技術遵循臨空面平整的規則，能夠達到爆破輪廓線的設計要求。在高速公路工程中，光面爆破具有有效控制周邊眼炸藥的爆破作用，能夠減少對圍巖的干擾，保持隧道的穩定，充分發揮圍巖的自承作用，確保施工安全，同時減少超挖和欠挖，在保障工程質量的前提下，節約成本，使效益最大化。總體來講，光面爆破存在三方面的技術要求，即隧道超欠挖、爆破過程及爆破面的平整度。若要保障光面爆破技術的正確應用和技術要求以及施工安全，需要從以上三個方面入手，有效控制各施工步驟的正確性和科學性，以保證施工質量。

2 光面爆破施工技術的主要應用特征

爆破施工時，爆破會破壞隧道斷面輪廓，對巖壁和巖體造成一定程度的破壞。而光面爆破技術的應用會使爆破輪廓光滑平整，保持巖面巖壁的光滑性和規整性，保留巖壁自身的承重特征，使其不被破壞，并且減少隧道開鑿的工作量和排渣量。在光面爆破作業會減少爆破的破壞力，不會大面積的爆震裂隙，即使受到人為因素的影響也僅會出現少量的裂隙，能夠保障巖體原本的裂隙不會因受到爆破影響而造成二次擴展。相對傳統爆破而言，光面爆破具有保持巖體穩定性的作用，可以提高施工的安全性。

3 光面爆破施工技術在高速公路隧道開鑿中的應用

3.1 施工方案設計

（1）爆破形式。施工單位應綜合考慮施工的工期、環境、人工條件和技術條件，制訂科學合理的并適合具體工程的光面爆破施工方案，并選擇恰當的爆破形式。如在某工程項目中，項目設計組根據施工各方面的因素選擇壓頂式爆破作業，并將爆破孔設定在承重支柱的中間區域，鉆鑿垂直楔形光爆孔，并根據巖層結構和施工設備等情況，選擇正確的施工方案，進而保證了爆破孔隙的延伸方向向著有利于施工的方向延伸，同時減少了光爆孔的數量，并在一定程度上減少了工作量，控制了施工危險系數。

（2）爆破設備選擇。選擇爆破設備之前，應先對當地地質進行勘測，確定巖體主體結構和開挖輪廓線上的地質結構及特性，從而選擇正確的鑿巖設備，并根據實際情況選擇適合的炸藥種類。如在開挖某隧道工程時，所選設備為氣腿式鑿巖設備，無論是鉆頭特點還是設備需要均符合開挖工程的需求；在炸藥的選擇上，利用2號巖石乳化炸藥，并配備不耦合裝藥結構。對于雷管和傳爆結構則選擇非電毫秒微差雷管，并使用導爆索傳爆裝置，以保證施工工作的安全性。

（3）設計參數的設定。最后是設定設計作業參數。設計參數是項目正常、順利施工的重要保證。周邊眼距參數的設定需要參考光爆孔的直徑和抵抗線，如在較穩定的巖層結構施工時，需要根據實際情況加大周邊的眼間距參數；而隧道的跨度較小時，則需要結合實際情況及光爆孔具體的直徑數值來計算周邊眼距參數。對于抵抗線而言，在設計時不僅要考慮光爆孔間距參數，還應考慮周邊眼的裝藥量和耗藥量以及鉆鑿深度數值，通過綜合考慮和計算，最終確定抵抗線參數。光爆孔密集系數的設定與隧道光面層厚度系數和眼間距參數之間的比值有關。光爆孔的各項參數和掏槽方式，應該視項目的實際情況而定。如某工程根據圍巖等級和開挖方式確定圍巖斷面各鑿12個光爆孔，掏槽方式選擇復試楔形，孔徑直徑4.3cm，光爆孔的方向和工作面呈50～57°夾角，最終選定光爆孔的設計參數。

3.2 施工主要程序和要點

（1）放樣布眼。測量是光面爆破施工技術的第一步，應該選擇適當的位置利用全站儀等測量設備對隧道開挖輪廓線進行精確的測量，在開挖部位確定坐標基準，并采集各坐標點，以確定光爆孔位置。利用基準點和各坐標點建立坐標系，布設軸線，以此來控制爆破裂縫的延伸方向。在光爆孔布眼環節中，要將各步驟放樣誤差考慮在內，并將誤差控制在合理范圍內，留有一定的變動余量。在各次放樣作業環節中，要不斷地重復檢查工作，以保證光面爆破施工參數的正確性，并結合上次的開挖工作對下次的爆破參數進行優化和調整，彌補和處理欠挖施工。

（2）鉆孔掏槽工作。結合施工和光爆孔的布置位置，施工人員進行鉆鑿設備的選擇，而后開展鉆孔掏槽工作。在施工過程中，若非有技術人員及相關人員的許可，施工人員不得更換作業位置，并嚴格遵守開挖原則，“齊、平、準、直”地執行掏槽作業，并提前根據相關參數精準確定光爆孔的鉆孔深度和角度，將誤差控制在合理的范圍內。如在某工程的作業中，要求將眼底間距誤差和周邊眼口誤差分別控制在5cm和3cm以下。針對掌子面凹凸系數較高的情況，對原有的光爆孔鉆孔深度進行調整，確保輪廓面的平整度和光滑度，并對已經開展的鉆孔掏槽作業進行數據分析和檢查，及時糾正現有錯誤，調整和優化參數，確保后續的開挖工作順利進行。

（3）清孔裝藥。鉆孔和掏槽工作結束后，要及時清理施工現場地面和掏槽光爆孔中殘留的工作殘渣，為下一步的裝藥工作做準備，且確保實際的裝藥量和設計要求相吻合，在設計參數的指引下完成定量的裝藥操作，并繼續光爆孔的堵塞作業。在清孔裝藥作業完成后，施工人員要優先配置套風管和高壓吹風機等機械設備，利用設備對光爆孔進行清理作業，除去其中的殘留物質和雜質；嚴格遵守工作章程并遵照圖紙進行嚴密的裝藥作業，使用直徑較小的藥卷開展連續性的裝藥作業；在施工過程中要確保雷管裝置與眼孔的一致性，并結合巖層性質選擇適當的傳爆裝置，如在巖石較松散時選擇導爆索。使用光面爆破專用的炮泥作為堵孔作業的主要用料，結合光爆孔的直徑確定炮泥堵塞長度，并在后續的施工作業中，確保間隔裝藥和邊眼起爆時間的一致性。

（4）連接起爆網絡。在高速公路隧道施工中，施工人員應結合施工實際選擇恰當的起爆網絡構建方式，如復合式和族式。起爆網絡連接時，應避免對導爆管拉結，不同炮眼之間的雷管鏈接數量應該相同。在起爆網絡連接工作過程中應該對質量工作進行動態管理，全面開展質量檢測工作，實行過程控制，對完成工作進行再次檢測，及時發現過程中的問題，并加以糾正和整改，做好人員清場工作和相關的安全措施和警示工作，而后實行起爆作業。

（5）瞎炮處理。在光面爆破施工過程中也會出現瞎炮，即在起爆過程中出現未在預定時間爆破的情況。對此，施工人員應在確定安全的情況下開展現場勘查工作，進行技術分析，尋找瞎炮形成原因，并對其進行針對性的分析，制訂相關的預防措施和解決方案。如經現場勘察和原因分析發現，造成瞎炮的原因是孔外管破損，工作人員要將破損部位重新裝藥連接，實施二次爆破作業，并根據實際情況和現場經驗調整相關參數，對方案設計進行優化。

3.3 提升光面爆破質量的措施

（1）優化爆破設計，進行質量控制。技術人員應實地勘察隧道地質情況，結合爆破效果選擇合適的爆破技術，并對其爆破設計進行實時的調整，以保證爆破質量。要根據巖層結構和設備的選用以及光面爆破技術的性質，確定放樣布眼、鉆孔掏槽、清孔裝藥等環節的參數，根據參數嚴格施工，并結合現場施工過程中的超欠挖情況，科學合理地調整光爆孔的炮眼鉆孔深度和炮眼間距，選擇正確的不耦合參數和恰當的炸藥種類以及適量的填藥量，通過科學合理的設計保證爆破效果和爆破質量。

（2）保證鉆孔質量。炮眼的間隔距離應該滿足鉆孔爆破設計要求，且施工人員要嚴格控制孔位和掏槽角度，并保證炮眼以及輔助眼的間隔距離誤差控制在5cm以下，且炮眼應該在同一平行線上、底部在同一平面上。鉆孔結束后要及時對照設計圖紙對所鉆炮眼進行檢查，防止漏鉆多鉆等質量問題。檢查工作完成后，對孔眼進行木楔封堵，防止因大塊雜質進入而阻礙后續工作的進行。在進行清孔填藥時，再將木楔拿出，進行后續工作。

（3）安全施工措施。施工單位應在施工現場實施動態管理，對工程質量進行實時監督，實時檢測巖層結構的變化，關注并掌握掌子面的動態變化情況。若在隧道施工過程中檢測到地質明顯的變化，且經過分析得知會對施工產生影響或者有安全隱患，則應該根據環境分析進行有效的防護措施，應遵循“先支護，后開挖”的原則，在開挖之前優先做好防護工作，保障施工的安全性，并在施工過程中進行定期質量檢測。如在光爆孔開鑿之后，進行一次徹底檢查，防止多開炮眼或爆破力度過大影響巖體的穩定性；在每一次光面爆破之后進行徹底檢查，及時發現施工中的問題，并及時更正和整改；開工之前仔細核實光面爆破方案，積極開展模擬作業，避免人為設計上的失誤，以最大限度地保障施工安全。

4 結束語

綜上所述，光面爆破技術對高速公路隧道開挖施工具有重要意義，只有對其進行深入的學習和研究，并嚴格遵守安全生產管理理念，靈活運用以上施工技術和質量安全措施，才能保質保量地完成高速公路隧道光面爆破施工任務，為后續工作打下堅實的質量基礎。