光面爆破施工技術研究

劉健

摘 要：針對泥質砂巖等軟弱地質隧道工程爆破開挖施工，優化爆破施工工藝、措施，將施工管理與控挖技術相結合，并納入施工安全措施，形成軟弱圍巖地質安全控挖技術，現場實施取得了良好的效果，為此類工程提供了寶貴的經驗借鑒。

關鍵詞：軟弱圍巖;光面爆破;控挖;安全質量

1 工程概況

楊家坪隧道位于湖南省吉首市太平鎮境內，進口位于王屋云2號橋丘坡陡坡中，植被發育，交通不便;隧道出口位于巖橋溪1號中橋丘坡陡坡中，交通不便。隧道全長1774.02m，進出口里程分別為：DK133+061、DK134+835.02;進出口隧線分界里程分別為：DK133+074、DK134+809.02;洞內設單面坡，最大埋深約160m。本隧道Ⅲ級200m，Ⅳ級1169m，Ⅴ級365.02m。

隧道區出露的底層有第四系全新統坡殘積層粉質黏土，層薄、下伏基巖為白堊系下統東井組（K1d）、泥質砂巖，遇水易軟化，巖層斜理發育，較破碎，增加光面爆破控制難度。

2 工程爆破任務完成情況

截至目前為止，楊家坪進口單個掌子面開挖629.2m，自7月份光面爆破實施后，已完成光爆開挖494m，其中III級圍巖80m、IV級圍巖414m，完成爆破方72015m3;未采用光面爆破開挖135.2m，其中IV級圍巖90.2m、V級圍巖45m，完成爆破方20175m3。

3 鉆孔爆破參數確定

3.1 鑿巖機具的選取

隧道爆破機具采取YT28型氣腿式鑿巖機，Φ42mm直徑的鉆頭鉆孔。鉆頭為“十”字型硬質合金鋼，鉆桿規格為中空六棱型，鉆桿長度分別3m、5m幾種規格。

3.2 爆破器材的選取

根據爆破規模及巖石特性，選用2號巖石乳化炸藥為主炸藥、非電導爆雷管起爆.

3.3 爆破參數的選擇

根據隧道巖質情況，按光面爆破參數表進行選擇。施工過程中通過爆破效果檢查，結合地質變化情況適當調整，以求達到安全、經濟和最佳爆破效果。

4 光面爆破施工工藝

4.1 鉆爆設計

1）周邊眼鉆孔孔徑取42mm。

2）光面爆破周邊眼間距E。

根據隧道實際圍巖地質情況，泥質砂巖的單軸極限抗壓強度，屬軟巖，且節理較發育，巖石層理線規則，因此，為了控制隧道開挖輪廓線光滑、美觀，周邊眼間距E選取45cm。

3）周邊眼最小抵抗線W

周邊眼最小抵抗線W=1.2～1.8×42mm（孔徑）

故W=1.8×42==75.6cm，取80cm。

4.2 測量放樣

測量人員使用全站儀，準確標出周邊眼及輔助掘進眼位置;每次放線對上次爆破的斷面進行檢查，對測量數據進行處理，及時調整爆破參數，改進爆破效果。

嚴格按照爆破設計鉆孔圖進行鉆孔，對周邊眼位的鉆孔做重點控制，使誤差在3cm以內;外插角小于3°，減少兩循環之間的臺階;在掌子面凹凸不平的地方，調整鉆孔深度，確保炮眼底面在一個平面上。

4.3 鉆眼

光面爆破鉆孔主要控制輔助掘進眼及周邊眼，輔助掘進眼鉆孔按照平行于隧道中軸線控制;周邊眼起孔于開挖線位置，鉆孔完畢后，眼底外插距開挖線≯10cm。

1）開孔：根據爆破設計及中線水平，選好開孔位置，刨去浮石，調整支架角度，使支架與開眼處巖面保持垂直。操作時，先供水后供風。先開半風，為防止鉆桿打滑，鉆進3～5cm后再調整支架，保持設計規定的角度，開全風，加大推力。

2）鉆進：鉆進中應充分發揮氣腿作用，以加快鉆進速度，減輕體力勞動：

一條線：釬子、風鉆、氣腿必須在同一垂直面上，從后面看是“一條線”，這樣使鉆機不會左右搖擺;

中心鉆：掌握好風鉆的進氣量，控制風鉆擺動幅度，使鉆桿始終在炮眼中心位置旋轉;

靠邊站：一人操縱一臺風鉆，人要站在鉆機的側后方，使風鉆貼在身邊，穩住風鉆，不使風鉆左右搖擺;如下圖一：

3）撥釬：鉆孔滿足設計深度后，應及時撥釬轉移。在整體性較好的巖石中，可停風撥釬，停機時應先關水后關風。在破碎巖石中，為克服阻力，鉆機應帶風轉動撥釬。

4.4 炸藥制作

周邊眼利用切制好的PVC管作為定位管道，每根炸藥30cm，切成4段，每段長度7.5cm，藥卷間距60cm，每根炸藥直徑32mm，裝藥過程中，用手擠壓藥卷，減小藥卷直徑為20mm～25mm間，導爆索連接至底管，并用膠帶綁扎，導爆索串聯所有藥卷伸出孔外75cm以便導爆線路連接;剩余炮眼均裝整條30cm藥卷，輔助掘進眼、底板眼每孔7條。

4.5 裝藥

周邊眼裝藥用3.5m長φ32的PVC管耦合分段裝藥，每孔裝藥450g，分成6段，每7cm一段，用導爆索（紅線）連接。炮孔堵塞采用紙盒充分泡水后進行堵塞，堵塞長度30cm。在裝藥時，炸藥外露部分（PVC管缺口）必須對應隧道中軸線。

4.6 連線

周邊眼利用導爆索串聯，連接接頭采用T型連接（每個接頭可向兩側傳爆），導爆索接頭設置在孔口位置，禁止伸入孔內，并且要求導爆索緊貼巖面;每循環光爆掌子面拱腳、拱腰及拱頂放置11段、13段或15段雷管引爆，雷管可插入周邊眼中任意一根藥卷內，與周邊眼、輔助掘進眼及底板眼捆綁起爆。掏槽眼、輔助掘進眼及底板眼按常規爆破連接方式連接成型。

4.7 起爆、爆破后檢查

爆破必須由專人統一指揮，起爆前人員、設備、料具照明、電器設施，均應撤離爆破作業區。按起爆準備、起爆、解除爆破警戒三個階段發出警報信號。

爆破、通風15分鐘后方可進入爆破面檢查，檢查有無瞎炮及可疑現象，瞎炮未經處理，不得進入下道工序作業，每班必須有責任心強、經驗豐富的專職人員進行找頂撬幫工作，使用的工具應輕便，并有監護人。

未使用的爆破器材及時退庫，處理瞎炮收集的、不宜使用的炸藥、雷管、傳爆線等爆破器材退庫后，另行按有關要求集中處理。

5 光面爆破成果

5.1 超欠挖效果

超欠挖得到有效的控制，在使用光面爆破后，平均超挖由40cm降低至20cm，C25噴射混凝土超方量由51.4m3降低至20.4m3。

5.2 光面爆破效果

自7月份光面爆破實施后，殘眼率高達90%以上，爆破排險后，輪廓清晰、凹凸有致，平均超挖控制在20cm左右，節約噴錨混凝土及工序時間，以達到減虧、創效的目的。

6 光面爆破成本分析

6.1 經濟效益

1）周邊眼爆破成本分析。采用光面爆破每循環進尺（3m）爆破物品需增加成本569.3元，如下圖二（周邊眼爆破成本分析）

2）噴射混凝土成本分析。采用光面爆破每循環進尺（3m）噴射混凝土節約31m3，C25噴射混凝土生產成本731.6元/m3，成本減少22679.6元.

6.2 進度效益

按照每循環3m進尺計算，裝藥、爆破節約時間0.5h，掌子面排險、出渣節約1h;噴射混凝土節省時間節約時間為2.5h;綜合統計得：每循環總節約時間為4h。

6.2.1 光面爆破存在問題及對策措施

在進行光面爆破施工時，都必須注意整個作業的工藝流程，只有嚴格按《爆破安全規程》的要求和工作程序執行，才能取得良好的爆破效果，并達到預期的目的。隧道洞身掘進采用光面爆破過程中，遇到問題及措施如下：

1）炮眼布置：作業人員未按爆破設計進行炮眼布置，按照常規輔助掘進眼至周邊眼距離小于周邊眼間距布置（間距為45cm），懷著陳舊思想，擔心周邊眼藥量過小、周邊眼下圍巖爆破不下來。

措施：項目部安排接受過培訓，并具有隧道施工經驗的技術員、總工程師跟班作業，親自動手放樣周邊眼及輔助掘進眼點位、標出輪廓線，要求班組必須按照布置圖打眼。

2）鉆孔施工：作業人員未按照操作程序，釬子、風鉆、氣腿不在同一垂直面上，起孔風壓未控制，導致炮孔外插角過大，影響光爆效果。

措施：項目部在每次光爆前組織隊伍進行現場培訓，鉆眼過程中，每個臺架上安排一名技術人員，盯控鉆機操作手規范作業，保證鉆機釬子、風鉆、氣腿在同一垂直面上，并起孔時控制半風，進尺3cm～5cm后全風鉆進，全程跟班兩個循環控制操作手鉆孔習慣。

3）藥卷制作：周邊眼藥卷利用φ32PVC管定位，采取不耦合裝藥方式，操作人員制作藥卷存在僥幸心理，定位管制作不按爆破設計間距割孔，藥卷未用手進行按壓以減小藥卷直徑。

措施：根據工人心理，要求技術人員對制作成型的定位PVC管進行抽查，量取間距誤差大于3cm判定不合格，要求重新制作，在裝入藥卷過程中，全程盯控，未對藥卷進行等分及未按壓入管的藥卷，返工重新制作，局部增加工人工作量，矯正其僥幸心理，現場交底制作藥卷便捷方式。

4）堵孔連線：堵孔采用泡軟的紙箱，撕碎成團頂入孔內，此道工序施工時，隨意性過大，未按要求堵孔密實;導爆索連線未采用T型（兩端傳爆）連接。

措施：針對此問題，組織隧道開挖班人員到項目部聽取教授講課，并進行現場實踐，講述堵孔工序針對光爆效果重要性及T型連接兩端傳爆理論知識，現場實際操作演示便捷性，矯正工人傳統繁瑣習慣，讓工人從心理上接受。

5）非光爆效果：爆破后，無輪廓線形，凹凸感十分明顯，甚至出現局部掉塊現象。

措施：針對此問題，項目部采取心理及技術戰，一是召開現場會對光爆效果進行點評，查找問題原因，提振隊伍信心;二是針對此次光爆進行詳細分析，確定問題原因，針對問題重新調整爆破參數。

6.2.2 體會及建議

光面爆破實施后，深刻體會到，這一門技術不僅僅是在完整、堅硬的III級圍巖中能達到控挖效果，在IV、V級軟弱、破碎泥巖中同樣可以達到控挖效果，爆破后，圍巖輪廓圓順、穩定，為施工安全提供屏障;在實施光爆過程中，技術問題頻現易解決，最主要問題存在于落實情況，對作業班組、工人的管理是光面爆破成敗的關鍵。

綜上所訴，光面爆破并不是純技術問題，而是技術與技術管理相結合產物。如何能長期堅持、如何提高（施工、技術）人員的積極性方面也值得思考。

參考文獻

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