高速公路隧道爆破施工技術研究

范貴鴻

（華邦建投集團股份有限公司，甘肅 蘭州730000）

社會經濟的飛速發展，讓現代交通建設步伐也不斷加快，社會各界對于高速公路的施工質量也提出了更高的要求，而隧道爆破施工則是高速公路工程建設中至關重要的一項工作，如果高速公路隧道爆破施工質量不佳，對整個工程的施工質量與安全都會產生影響，因此，選擇適當的爆破施工技術、設計合理的爆破方案，提升隧道爆破的施工質量，不僅可以提升高速公路的施工效率，確保工程施工的順利開展，更是影響整個高速公路施工質量的關鍵，施工單位必須給予高度的重視。

1 工程概況

現以當金山隧道為例，該隧道自西北向南東向起，需斜穿當金山與阿爾金山山脈，金山北坡為進口端，大鄂博頭溝左岸為出口，隧道起訖樁號：YK278+350（ZK278+351）-YK282+768（ZK282+792），總長度：4418m，埋深最高：460m，是高寒干旱地區的雙洞石質特長型隧道，隧道依據雙洞單進行分離設計，設計車速為80Km/h，行車道寬：7.5m，左側向：0.5m，右側向：0.75m，檢修道寬分別為：0.75m，建筑的限界寬：10.25m，高：5m；隧道內緊急停車帶右側向寬：3.75m，建筑限界寬：13.25m，高5.0m；車行橫洞限寬：4m，高：5m；人行橫洞限寬：2m，高：2.5m。該隧道處于中高山區，由東向西延伸，域內山勢陡峻，層巒疊嶂，且植被稀少，基巖裸露明顯，溝谷縱橫，山體南北兩側寬度為：11-35km，山體總寬度：13km，：“V”大溝谷百居多，兩側山坡坡度：30-60°，北坡尤其陡峻，南坡略緩，地表嚴重風化，破碎巖體較多，地形地貌主要由東西向的斷裂構造控制，隧道經由山梁北坡的臨近區斷裂F1、F2 及F3，地勢偏低，東西向的多溝谷，地形較破碎，地表被強烈切割，起伏過大，巖體嚴重風化、褶皺；南坡的山體非常陡峻，地勢偏高，山脊高聳，地表切割小，坡體相對完整，隧道軸線方向為：SE108°，地面高程：3000-3540m，相對高差大約:540m。

2 高速公路隧道爆破施工方案與工藝流程

2.1 爆破施工方案

依據該隧道地質條件，隧洞爆破控制工程主要選擇以下施工方法：針對II、III 級圍巖，選擇光面爆破法；針對Ⅳ級圍巖，則選擇的分臺階法，交叉段的高速公路振速允許為2cm/s，對單段的最大裝藥量進行嚴格控制，以確保高速公路運行后的安全性。為了對控爆、鉆爆參數進行合理控制，選擇最佳的炸藥單耗，先對安全防護措施效果進行驗證，同時檢測爆破振動會對沈海高速福泉段地下管線產生的影響，為確保爆破安全，應先進行試爆與爆破振動監測，如果遭遇斷層破碎帶、軟弱圍巖以及涌水地段，應先做加固處理，確保止水后，再進行開挖施工；如果圍巖的穩定性差或是圍巖破碎嚴重，需采用大管棚進行超前支護，隧道開挖方案需依據圍巖與實際情況進行選擇[1]。

2.2 爆破工藝流程

隧道爆破施工的工藝流程為：施工前準備→測量放線、鉆孔→清孔處理→連線、裝藥→爆破施工→通風→處理的危石→出渣（如圖1 所示），具體內容如下：

圖1 爆破工藝流程

2.2.1 測量放線與鉆孔。爆破開始前，依據工程設計方案實施測量放線，如中線、拱頂以及起拱線等，明確爆破輪廓線和爆破位置，在采用光面爆破形式時，要注意先預留600mm 的光爆層, 依據施工方案要求，將槽眼于規定掌子面位置設置。

2.2.2 清孔處理。掏槽眼，由于孔深度相較于周邊位置槽眼深出100mm，故為了確保證孔位垂直掌子面,讓其始終保持在中心線，眼底與眼口間隔誤差必須低于50mm；輔助眼，深度為1.1m，垂直掌子面，平行于中心，二圈眼平行于光面爆破眼平行。光面爆破眼，此眼在整個爆破施工中有著極其重要的作用，需將其于輪廓線位置開設，間距a=400-500mm，眼底與眼口差應于30mm，外率2-3%；對鉆孔進行清洗,將內部泥漿完全清除[2]。

2.2.3 裝藥與起爆網絡連線。裝藥方式主要包括2 種，即裝入光爆孔的φ20 小藥卷和φ32 裝入的大藥卷，裝藥成功后，要確保孔內炮泥填充充份，分度與深度：150-200mm；連接起爆網絡，于槽眼內置入7m 毫秒非電導爆管雷管，以每15-18 根導爆管，制成一簇，每簇均與爆管連接，最后對傳爆管與導爆管進行組合，使其成為一簇，確保任何1 發雷管爆炸，均能讓整個部分爆炸。裝藥與起爆網絡連線時，依據設計孔眼完成裝藥，雷管的數量必須與實際施工需求符合，且確保準確連線，最大程度的提升爆破效果。

2.2.4 爆破、通風以及危石處理。爆破、通風成功后，應該安排專業技術水平較高，且經驗豐富的人員進入爆破面，對危石進行處理，確保頂部圍巖穩定達標之后，方能進行后續施工[3]。

3 隧道爆破相關參數設計

3.1 先擇合理的爆破控制參數

在布眼鉆孔施工開始前，首先依據施工方案提出的相關要求，選擇爆破技術，并在設計位置以試驗方式進行確定，依據爆破監測獲取參數作出合理調整，最終設定出佳的施工技術參數。本隧道施工的爆破參數如下：D(炮眼直徑)=42mm；孔距: E(光爆眼)=400mm,F(預裂眼)=400mm，依據地質勘測結果可知，本工程施工所處位置以Ⅲ級、Ⅳ級圍巖居多，Ⅳ級圍巖采用臺階法爆破，Ⅲ級則選擇光面爆破，在爆破參數方面，2 種方法均以工程經驗和施工規范進行設定（見表1），確保槽眼的監督、輔助眼間均達到工程標準，周邊眼施工依據開挖輪廓線進行，采用φ20mm 的小直徑藥卷，并采用不耦合方式填充炮眼部分，降低震動影降至最低；藥量布置依據工程實際需求進行，確保周邊巖石的穩定性符合工程要求；布置槽眼時，應以隧道開挖斷面下部部的隧道重心作為依據，若此時無需加大藥量，則更有利于后面的爆破施工[4-5]。

表1 Ⅳ級圍巖裝上臺階藥參數表

3.2 炮眼布置

光面爆破和周邊眼都必須沿輪廓線完成斜打眼，斜度參數：1.7-2.5°，二圈眼應和光爆眼布置保持平行，斜率：3-6%；掘進槽眼必須與導洞當中的中線保持平行；掏槽眼以豎直方式進行設置，深度比其它槽眼深出200-300mm 左右。臺階法爆破掏槽眼同樣為斜打眼，眼深度：2.5-3m，傾斜度：45-60°，眼底間的距離：20cm，眼口的水平距離：5m，兩排眼之間的間距：30cm[6-7]。

3.3 選擇炸藥和雷管

炸藥選擇2 號乳化炸藥完成爆破，采用φ32mm、φ20mm 藥卷，以φ20mm 的小藥卷進行爆破施工，槽眼裝入φ20 小藥卷，結構形式為不耦合形式；其余炮眼均裝入φ32 藥卷，結構為底部連續，采用炮泥完成填充，此項工程中主要選擇非電毫秒雷管與導爆管組合完成爆破[8]。

3.4 起爆順序

起爆嚴格依據相關規定進行，以確保爆破效果，當中的光面爆破，以先槽眼裝藥起爆，再起爆周邊眼的順序施工，臺階爆破法則以相反方式進行，依據爆破的原理，相鄰的兩次爆破必須保持足夠的間隔距離，并依據爆破順序設定，以確保爆破質量符合工程標準，滿足后續施工要求[9]。

3.5 監控量測

依據隧道工程的地質特點，對Ⅲ級與Ⅳ級圍巖地段進行應測，觀察地質與支護狀況、水平收斂、拱腰收斂，同時進行拱頂下沉量測、錨桿內力量測；對圍巖內部的位移情況、鋼支撐內力、噴混凝土的實際應力、二次襯砌壓的應力等進行量測，若發現凈空位移量高于或者是相對于收斂沉速度，無穩定趨勢，應馬上采取襯砌結構的補強處理[10]。

結束語

總之，爆破是高速公路整個隧道工程施工中至關重要的環節，更是我國山川地區公路建設的關鍵施工技術，其質量與安全性對整個公路工程都有著直接影響。因此，各項爆破施工必須嚴格按照工程施工的要求進行方案設計與技術參數設定，以最大程度降低對周邊結構的影響，同時確保隧道施工的質量。