高速公路隧道光面爆破施工技術(shù)探討

陳量 黃劍

摘 要：光面爆破隧道施工中應(yīng)用十分廣泛，通過有效控制周邊眼炸藥來減少圍巖的爆震裂縫，增強圍巖自身的承載力，從而確保隧道施工安全快速進行。文章分析了光面爆破施工工藝流程、光面爆破施工設(shè)計及施工方法，并提出了相應(yīng)的質(zhì)量和安全控制措施。

關(guān)鍵詞：高速公路;光面爆破;隧道施工

中圖分類號：U455.6 文獻標(biāo)識碼：A

采用光面爆破施工，不僅可以增強施工安全性，還能減少隧道的超欠挖和支護的工作量，節(jié)省大量混凝土施工，降低工程成本。但是光面爆破操作流程多，注意事項雜，容易出現(xiàn)兩炮銜接臺階大，凸凹度大，炮痕率低、超挖現(xiàn)象嚴(yán)重等問題，對圍巖的破壞性和擾動性大，嚴(yán)重的會影響到圍巖的穩(wěn)定，同時也增加了混凝土噴射成本。因此在光面爆破過程中，應(yīng)進行爆破參數(shù)設(shè)計及優(yōu)化，改進施工工藝，加強施工質(zhì)量控制，確保整個施工階段的安全和質(zhì)量。

1 光面爆破施工工藝流程

2 光面爆破的設(shè)計

不同隧道地質(zhì)情況應(yīng)根據(jù)不同的圍巖類型及開挖工法進行初步爆破設(shè)計，并對圍巖實際爆破效果進行監(jiān)測和分析，根據(jù)現(xiàn)場的實施效果不斷優(yōu)化爆破設(shè)計，以便達到理想的爆破效果。

2.1 爆破方案的選定

在實際施工中我們常采用的是壓頂式光面爆破，斜眼掏槽法，掏槽眼布置在掌子面的中間部位。斜眼掏槽需要的槽眼個數(shù)較少，同時可以根據(jù)巖層的實際情況選擇掏槽角度和掏槽方式，更方便拋出巖石。

2.2 光面爆破參數(shù)的選擇

爆破參數(shù)需要通過爆破試驗來確定，在試驗過程中應(yīng)嚴(yán)格參照相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合施工經(jīng)驗進行適當(dāng)修正。一般光面爆破參數(shù)如表1所示。

2.3 爆破裝置的選用

對于鑿巖設(shè)備的選擇，則需要結(jié)合實際施工情況（開挖輪廓線地層結(jié)構(gòu)），選擇適當(dāng)規(guī)格型號的鑿巖機械設(shè)備，設(shè)備的鉆頭直徑大小、鉆桿長度（同時配置多種不同長度的鉆桿）均需考慮實際施工要求。同樣也需要結(jié)合實際情況選擇適當(dāng)?shù)恼ㄋ幏N類。對于裝藥結(jié)構(gòu)而言，需要選擇與所鉆鑿光爆孔相匹配的特殊裝藥結(jié)構(gòu)，如普遍選擇配置不耦合裝藥結(jié)構(gòu)。對于雷管和傳爆結(jié)構(gòu)而言，需要優(yōu)先配置非電毫秒微差雷管，并使用導(dǎo)爆索傳爆裝置。

2.4 掏槽方式

掏槽按斜眼楔型進行可以減少鉆孔的數(shù)量，同時縮短鉆孔時間，從而保證隧道開挖速度。

3 爆破施工方法

3.1 放樣布眼

鉆眼前，測量人員先測量出隧道中心位置并用紅油漆準(zhǔn)確繪出，放出拱頂設(shè)計高程，確定隧道開挖斷面輪廓線，將炮眼位置標(biāo)出，要求誤差控制在5 cm范圍內(nèi)，檢查布眼各項事項均符合要求后才能開始鉆眼，直線段可以通過激光導(dǎo)向儀來控制開挖方向和開挖輪廓線，從而提高測量精度、減少測量時間。

3.2 定位開眼

在鉆眼的施工過程中，要注意鉆孔臺車始終與隧道軸線保持平行，將臺車擺放就位以后，按照炮眼布置圖進行鉆孔施工，周邊眼與掏槽的眼實際精度應(yīng)符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的具體要求，鉆孔誤差控制在3 cm內(nèi)。

3.3 鉆眼

圍巖開挖鉆孔采用的是人工手持風(fēng)鉆鉆眼，鉆孔質(zhì)量直接影響到開挖輪廓的圓順和平整，也是影響隧道爆破質(zhì)量和進度的一個重要因素，因此必須按照“定人、定鉆、定位”的要求，做到“準(zhǔn)、平、直、齊”，這就要求鉆孔工人不能隨意調(diào)整位置，如某一工人負(fù)責(zé)的部位鉆孔爆破后效果差，現(xiàn)場技術(shù)員、施工隊組織查找原因并總結(jié)，必要時更換鉆孔工人。

炮眼布置的深度和開挖角度是影響鉆爆的重要因素，必須滿足鉆爆要求。掏槽眼眼底間距誤差不能超過5 cm，眼口間距誤差不能超過3 cm，輔助眼眼口行距、排距誤差不能超過5 cm，周邊眼眼口誤差不能超過3 cm，眼底不能超過開挖斷面輪廓線3 cm/m～5 cm/m（深眼取大值，淺眼取小值）。

當(dāng)掌子面出現(xiàn)較大凹凸時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整炮眼深度，使輔助眼和周邊眼在同一垂直面上，對鉆爆后不符合要求的炮眼應(yīng)重新鉆爆，檢查符合要求后再進行裝藥。

3.4 成孔檢查及清孔

鉆孔完成后，由專人對成孔進行檢查驗收，應(yīng)逐孔檢查孔深、孔的角度和孔間距，發(fā)現(xiàn)有不符合要求的炮眼應(yīng)重新鉆孔。在檢查驗收的同時，根據(jù)開挖面的平整情況局部修正裝藥量。裝藥前采用高壓風(fēng)進行鉆孔清理，吹走孔內(nèi)石屑，吹干孔內(nèi)的積水，再用炮棍檢查孔內(nèi)是否有雜物堵塞空洞等。

3.5 裝藥

圍巖光爆周邊眼采用不耦合裝藥，專用紅繩導(dǎo)爆索形式裝藥結(jié)構(gòu)，其余炮眼采用連續(xù)裝藥，裝藥后的所有炮眼都采用炮泥機制作的粘土炮泥進行堵塞，炮眼堵塞材料嚴(yán)禁采用除炮泥外的其他材料，在堵塞前先制作一條略小于炮孔直徑的炮泥條作為備用，堵塞長度應(yīng)通過計算確定，當(dāng)炮眼直徑為φ25 mm或φ50 mm時，堵塞長度不能小于18 cm和45 cm。周邊孔采用導(dǎo)爆索、竹片、藥卷間隔捆綁的裝藥結(jié)構(gòu)。

3.6 連接起爆網(wǎng)絡(luò)

在高速公路隧道開挖環(huán)節(jié)中，施工人員應(yīng)結(jié)合實際施工情況，構(gòu)建適當(dāng)?shù)墓饷姹破鸨W(wǎng)絡(luò)（如構(gòu)建復(fù)合式起爆網(wǎng)絡(luò)、族式起爆網(wǎng)絡(luò)等）。而在起爆網(wǎng)絡(luò)連接環(huán)節(jié)中，施工人員需要注意以下兩點：避免對導(dǎo)爆管進行拉結(jié);不同炮眼之間的雷管連接數(shù)量應(yīng)保持相同。施工管理人員與相關(guān)技術(shù)人員要組織開展全面的光面爆破質(zhì)量檢測工作，及時發(fā)現(xiàn)和解決所存在的問題，隨后做好人員與設(shè)備的清場作業(yè)，擺放安全警示裝置，開展起爆作業(yè)。

3.7 警戒和起爆

對爆破網(wǎng)絡(luò)檢查合格后，由警戒人員對爆破區(qū)域進行清場，待所有設(shè)備和人員撤離至安全地點后，再將起爆網(wǎng)絡(luò)與起爆器連接，并做好爆破警戒后，方可由爆破工起爆。

3.8 爆后檢查

爆破后必須經(jīng)過15 min通風(fēng)排煙后，檢查人員方可帶防護器材進入爆破地點，檢查是否存在瞎炮及可疑現(xiàn)象，并對鉆爆效果進行檢查。當(dāng)出現(xiàn)瞎炮時，要對放炮現(xiàn)場進行檢查，分析瞎炮產(chǎn)生的原因，如果是因為孔外管破損引起的，則需要切除破損部位并將導(dǎo)爆管二次連接處理，需要注意的是接頭與炮眼要盡可能接近;如果瞎炮是因為孔中管破損產(chǎn)生的，則要保護好放炮現(xiàn)場，由專業(yè)工程師查看現(xiàn)場后討論、制定處理方案，不允許放炮人員私自處理。

每次爆破進行通風(fēng)排煙后，要對當(dāng)次爆破效果進行檢查，主要查看炮痕保存率、爆方石塊大小、拋擲距離、超欠挖、爆破進尺、圍巖的損壞程度等方面，并根據(jù)現(xiàn)場情況進行綜合評估分析，尤其是效果欠佳時應(yīng)分析原因及時優(yōu)化鉆爆設(shè)計，以總結(jié)經(jīng)驗，達到滿意的鉆爆效果。

4 光面爆破施工技術(shù)的質(zhì)量與安全控制措施

4.1 質(zhì)量控制措施

在各次光面循環(huán)爆破作業(yè)完成后，施工人員應(yīng)及時借助相關(guān)施工機械設(shè)備開展現(xiàn)場通風(fēng)處理作業(yè)，待爆破作業(yè)現(xiàn)場可視程度較高時，再對光面爆破作業(yè)效果進行檢查、記錄，并在其基礎(chǔ)上對后續(xù)光面爆破作業(yè)計劃進行優(yōu)化調(diào)整。在發(fā)現(xiàn)各類施工質(zhì)量問題時（如出現(xiàn)光面爆破作業(yè)對，隧道圍巖結(jié)構(gòu)造成過渡擾動破壞等問題），應(yīng)及時分析問題成因，并采取有效解決措施，待問題解決后再組織開展后續(xù)光面爆破作業(yè)。

在放樣布眼作業(yè)環(huán)節(jié)中，施工人員需要對不同光爆孔進行排序編號，并做好標(biāo)識信息，為后續(xù)鉆孔作業(yè)的開展提供明確的施工參照信息。在設(shè)計的光爆孔位置與分布殘留孔眼疊合（或是二者間隔距離過小）時，應(yīng)適當(dāng)移動孔位，避免殘留孔眼對后續(xù)鉆孔作業(yè)的施工質(zhì)量造成干擾。

在鉆孔環(huán)節(jié)中，施工人員應(yīng)嚴(yán)格控制孔位、鉆鑿角度等參數(shù)的誤差范圍，并在鉆孔作業(yè)完成后及時開展質(zhì)量檢查工作，最大限度地避免漏鉆、多鉆等施工問題的出現(xiàn)，并及時解決出現(xiàn)的問題。在鉆孔作業(yè)完成后，施工人員需要使用木楔等材料封堵孔眼，避免孔眼內(nèi)混入重量過大的物體，例如，在孔眼內(nèi)落入石塊時，很難用常規(guī)的高壓吹風(fēng)方式將光爆孔內(nèi)的雜質(zhì)清理干凈。

在裝藥作業(yè)環(huán)節(jié)中，施工人員應(yīng)提前將藥卷在導(dǎo)爆索裝置上進行串聯(lián)綁扎（將藥卷綁扎在強度系數(shù)較高的竹片等材料上），并確保將綁有藥卷的竹片放置在周邊孔內(nèi)（藥卷緊靠巖石內(nèi)側(cè)，竹片緊貼圍巖外側(cè)）。這一措施的落實，可在一定程度上實現(xiàn)對爆破效果的加強（在充分保護隧道圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上）。

4.2 安全控制措施

隧道施工是一項危險性大、風(fēng)險系數(shù)高的工作，施工前應(yīng)提前勘測地址條件，動態(tài)掌握隧道內(nèi)掌子面發(fā)生的變化，及時調(diào)整施工方案，盡短時間內(nèi)做好初支和超前支付。在施工過程中，要嚴(yán)格按照先支護頂部，再進行開挖施工的基本原則進行作業(yè)，開挖過程中要嚴(yán)格控制每循環(huán)進尺，開挖成型以后立即進行初支，并盡可能早的進行仰拱施工，以改善受力條件，同時保證各項施工工序能有效銜接。遇到特殊地段，則要適當(dāng)縮短鋼格柵之間的距離，并對超前錨桿進行加密處理。同時要加強隧道施工過程中的數(shù)據(jù)量測和監(jiān)測，初支完成后，要對拱頂實際下沉量與墻腰實際收斂進行準(zhǔn)確量測，并對量測數(shù)據(jù)進行分析和處理，當(dāng)數(shù)據(jù)顯示存在異常時，不可進行下一步開挖，而要先對數(shù)據(jù)異常的原因進行分析，必要時要采取有效措施對圍巖進行加固處理。

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