淺談隧洞爆破施工

李小燕

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅蘭州730030）

1 基本情況

引洮供水二期主體工程11-1標總干22#隧洞1#支洞向下游洞身圍巖為γ4花崗巖，中粗粒結構，塊狀構造；洞段圍巖中裂隙、斷層較為發育，巖體較為破碎，多為碎裂結構，圍巖屬不穩定的Ⅳ類圍巖，采用系統錨桿加鋼筋網、鋼拱架、噴混凝土的方式進行一次支護。

2 爆破方案

根據目前實際Ⅳ類圍巖開挖采用鉆爆法施工，手風鉆鉆孔，全斷面開挖的方式[1]，每循環進尺控制在2 m左右。每次鉆孔前均由施工人員根據紅外線導向儀指示在掌子面上的導向點放樣開挖輪廓線，并用紅油漆在掌子面上標示各孔位置，鉆爆作業組嚴格按照標示的孔位進行打孔。鉆工按照各自負責的孔位鉆孔，嚴格按照爆破方案執行，對符合設計和超挖要求的斷面的鉆工進行獎勵。周邊孔偏差不得大于5 cm，爆破孔偏差不得大于10 cm。

2.1 爆破器材的選用

2.1.1 炸藥2#巖石乳化炸藥，直徑φ32 mm，長20 cm。

2.1.2 雷管 采用非電毫秒導爆管雷管。

2.2 單位巖體炸藥消耗量計算

按照目前正在進行施工洞段開挖斷面13.584 m2進行計算，單位巖體炸藥消耗量：

式中，q為巖石單位耗藥量（kg/m3）；f為普氏巖石堅固系數，洞身圍巖為γ4花崗巖，裂隙和斷層在圍巖中較為發育，巖體多為碎裂結構，取f=10；L1為平均鉆孔深度（m），2.2 m；s為斷面面積（m）2，s=13.584 m2；K1為炮孔裝藥量充填系數，60%～80%，取K1=0.8；η為炮孔利用系數，0.8～0.95，取η=0.9；K2為等效炸藥換算系數，K2=0.9；K3為巖體裂隙率的修正系數，取K3=0.75；Fs為自由面數量，取Fs=1。

經計算：q=｛[(10－3)/3.8]1/2+2.2×0.8×0.9/13.584｝×0.9×0.75=0.995 kg/m3。

每循環開挖炸藥用量：Q=qV=0.995×2×13.584=27.03 kg。

2.3 挖斷面的鉆孔數量

全斷面開挖鉆孔數量：

式中，K為系數，取4.1。

由此鉆孔數量：

2.4 爆破參數計算

2.4.1 掏槽孔的炸藥用量計算

式中，qcut為掏槽孔的炸藥用量（kg/孔）。

2.4.2 周邊孔平均裝炸藥的用量計算

式中，qp為周邊孔平均裝炸藥的用量（kg）；a為周邊孔的兩孔間距（m），0.35～0.45 m；w為周邊孔的最小抵抗線（m），取0.45 m；lp為周邊孔的深度（m）；q為每方消耗炸藥數量（kg/m3）。

2.4.3 輔助孔的平均炸藥用量計算

式中，qn為輔助孔的平均炸藥用量（kg）；Ncut為掏槽孔數；Np為周邊孔數。

2.5 爆破參數的選用

用以上計算方法作為初選爆破參數，通過現場試驗調整有關爆破參數（若圍巖較軟弱或破碎，則根據實際情況將周邊孔孔距調整至30～40 cm）。初次選用的參數見《IV類圍巖隧洞全斷面開挖爆破參數表》（見表1）、《隧洞爆破參數表》（見表2）、《隧洞爆破炮孔布置示意圖》（見圖1）。

表1 IV類圍巖隧洞全斷面開挖爆破參數

表2 隧洞爆破參數

圖1 隧洞炮孔布置示意圖

2.6 裝藥方案

隧洞I V類圍巖周邊孔用間隔裝藥的方案，底板孔也采用間隔裝藥的方案，掏槽孔采用連續裝藥的方案，輔助孔也采用連續裝藥的方案，裝藥形式如圖2所示。注：1.預計每循環進尺2.0 m，循環方量27.16 m2，預計炮眼利用率80%～90%；2.炸藥單耗0.99 kg/m（3以IV類圍巖為準）；3.炮眼采用φ32*200藥卷，有水炮眼采用乳化炸藥。

圖2 裝藥形式

經計算，該斷面單位巖體炸藥消耗量為0.995 kg/m3，每循環炸藥消耗量為27.03 kg，鉆孔數量為47孔。但在前期施工過程中發現花崗巖巖質較硬，使用該爆破參數效果不理想，經試驗和改進，目前將周邊孔增加4個（即30個）；其他孔數不變，增加的周邊孔根據圍巖情況少裝藥或不予裝藥，即可保證爆破切割平整度，每循環（2 m）炸藥消耗量控制在28～32 kg范圍爆破效果較為理想。

就目前施工情況來看，超挖量基本控制在17～20 cm以內。在后期的施工過程中將根據實際圍巖情況不斷優化爆破參數，將超挖量控制在最小范圍內。

3 目標控制措施

3.1 控制目標

要求主洞開挖工作不出現欠挖現象，超挖控制在10 cm以內。

3.2 控制措施

3.2.1 根據圍巖變化及時調整各類爆破數據 在隧洞洞挖的施工中，圍巖是隨時變化的，對現場管理人員及作業人員是一個極大的考驗，不僅需要專業的地質知識，還需要施工經驗，在兩者結合的情況下，根據上次爆破的效果，變化下次爆破的數據，保證下次的斷面形狀、超挖和欠挖符合目標要求。

爆破后發現較大超挖，殘留炮孔痕跡分布不均勻，兩茬炮之間的臺階大于10 cm，說明藥量偏高，需要降低藥量。

3.2.2 提高鉆孔精度 在爆破中，鉆孔應嚴格按照爆破方案進行，但受到外界影響較大，作業人員的水平和經驗、機械設備的效率和使用方法都會使爆破效果與方案形成一定的差距。根據施工過程中的方法和效果，采用以下辦法降低超挖和欠挖的現象，并保證開挖斷面符合設計要求。

3.2.2.1 對鉆孔作業人員進行技術交底，使其明白操作的原理及重點應該控制的參數，按照技術交底的內容進行鉆孔；選用有經驗的作業人員進行鉆孔，提高鉆孔的準確率；在提前鉆好的孔內放入導向管，作為后續的打孔方向，提高后續孔的精度。

3.2.2.2 周邊孔打眼時，稍微向掌子面輪廓線的內側移動，提高斷面形狀的保證率，使斷面符合設計和目標控制要求。

3.2.3 提高測量放線的精度 洞挖施工過程中，首先進行的工作就是測量放線，測量放線的精確度直接影響斷面的成型，所以要求測量人員熟悉設計圖紙和開挖斷面的尺寸，在此基礎上，適當考慮開挖后斷面的變形和沉降，以提高斷面的精確度。

測量人員由熟練、技術過硬的人員擔任，測量數據換手復核。測量儀器選用較先進儀器操作，定期到技術鑒定部門進行儀器標定。

3.2.4 選用適合本標段地質條件和斷面成型形狀的爆破技術 根據本標段的地質條件和開挖斷面形狀進行爆破試驗，選取合適的爆破方法和參數，通過現場試驗結合工程實際經驗，不斷調整參數，使爆破參數更適用，按照此參數，嚴格控制每個孔的裝藥量和爆破質量，選取使用的爆破方案。

3.2.5 落實各方責任 技術人員按照總工根據實際圍巖確定的光爆布置圖將炮孔布設完畢后，移交至施工員及工長，由施工員進行跟班，負責檢查鉆眼的走向及裝藥量，確保嚴格按照爆破參數執行。

在施工前加強組織保障，根據每個鉆孔人員的熟練度和操作經驗，將孔眼分別固定給個人，各司其職；在作業前，對鉆孔人員進行技術交底和培訓，使其熟練掌握炮孔的參數。在實際操作過程中，結合自身經驗，使爆破效果符合要求；由爆破班組長負責整個鉆爆工作，及時觀察圍巖情況，發現問題及時向技術人員反應，保證爆破工作各個環節的搭接和質量。

4 結語

通過對爆破參數等的控制，項目部全體技術人員認識到隧洞質量控制對生產經營效果的重要性，施工人員從思想上高度重視，切實負起主體責任，層層把關，各司其職，責任到人。在開挖過程中，由技術人員觀察圍巖情況的變化，根據圍巖情況調整爆破參數，實行動態交底，使超挖降低到最低程度。