爆破開挖施工技術在石質圍巖隧道的應用

摘要：圍繞爆破開挖施工技術在石質圍巖隧道的應用展開探討，分析光面爆破開挖技術原理，總結石質圍巖隧道牢固性的影響條件，實施光面爆破開挖技術工藝操作，建立適合施工實際的爆破開挖模式。針對石質圍巖橫截襯砌立面進行研究，分析各類隧道實際爆破施工條件，利用實施光面爆破技術應用原則，總結爆破開挖施工技術實施要點，形成爆破振動監控方案，有效避免了因圍巖結構失穩為隧道爆破造成的質量安全病害。

關鍵詞：爆破開挖;石質圍巖;隧道施工;應用

0" "引言

隨著國內基礎設施建設投資量的持續增加，以隧道建設為代表的交通基礎設施范疇應用越發廣泛，很多以公路和鐵路為用途的隧道建設數量也在持續增加。受地質環境和隧道平垂水平等條件因素影響，隧道施工中呈現出很多諸如前期支護無法確定、支護參數分析計算不準等實際問題。

國內隧道施工通常基于行業主流的新奧施工觀念，利用爆破開發施工技術實施隧道工程施工[1]。由于石質圍巖自身穩固性能欠佳，爆破施工沖擊造成的載荷擾動，會降低圍巖的整體穩定，導致隧道圍巖結構塑性發生改變，使得隧道形變狀況加劇。如未選擇科學的爆破施工技術，極易導致隧道安全事故的發生。

1" "光面爆破開挖技術原理

作為隧道挖掘的常用技術，光面爆破開挖技術可實現隧道的快速開挖，其施工優勢是對周邊圍巖產生較小擾動，可達到平滑輪廓線、平整表面的效果，并能有效減低表面浮石的塌落程度。且針對欠挖病害可控，可有效提升挖掘效率和圍巖結構承載效果，節省噴射混凝土使用量，漸已成為目前隧道施工的主流應用爆破技術[2]。

隧道施工中，爆破開挖技術主要包括3類炮眼：掏槽炮眼、周圍炮眼和輔助炮眼[3]。在光面爆破開挖技術施工過程中，在斷面架構輪廓應鉆設一定數量的周圍炮眼，利用周圍炮眼的合理布施控制，達到設計的爆破威力和效果，以降低外圍輪廓碎石區域的范圍。

光面爆破開挖技術主要應用不耦合炸藥裝配模式，爆破實施完畢，炮眼周邊會呈現較好的壓力減弱效果，從而達到隧道工程設計要求的準靜壓目的。針對爆破過程中炮孔欠缺壓力現象，圍巖通過抵御壓力引發的壓碎情況將得到有效緩解。通常光面爆破開挖技術伴隨較少的裂縫，對保證隧道挖掘質量效果良好。

2" "光面爆破開挖技術工藝操作

2.1" "光面爆破開挖技術工藝流程

光面爆破開挖技術應用實施工藝流程如圖1所示。

2.2" "施工準備

石質圍巖結構隧道多是侵蝕結構，通常處于海拔1000m以下的山體結構上。根據施工實際地質條件，搜集鉆探數據和施工地質狀況可知，由巖脈和巖石的相互作用產生了隧道內的淺層侵入巖體[4]。參考石質圍巖判定準則和隧道結構方案，預估圍巖承載力參數，利用有限元測算方式分析隧道石質圍巖橫截襯砌立面數據。

根據工程設計要求建立爆破開挖施工方案，利用光面爆破開挖技術與掏挖結合的施工方式，通過施工現場實際結合工程類比方式確定光面爆破設定值。選擇新奧法技術原則完成施工，利用爆破開挖施工方案科學選配施工機械和施工材料，確保施工技術人員具備相應施工資質。

2.3" "施工操作要點

2.3.1" "鉆孔

光面爆破開挖技術應用中，需通過圍巖材質和槽眼掏挖孔深確定掏槽方式。隧道爆破施工中比較常見的是楔形掏槽和直眼掏槽兩類方法[5]。在進行炮眼鉆孔前，應先利用全站儀設備測繪出開挖斷面水平線、中線和斷面整體輪廓，利用醒目的油漆準確標注掏槽孔洞、輔助孔洞和周圍孔洞的點位。隨后根據施工方案設計的角度和孔深要求對周圍孔洞、輔助孔洞和掏槽孔洞實施鉆孔。施工時，注意掏槽孔洞應盡量同巖層層理保持垂直，且深度應超過層理約15%取值。

利用楔形復合掏槽方法，先應用中型鑿巖機鑿出中心孔洞，然后在同一水平面中心豎直鑿設一排大直徑掏槽孔洞。在周圍孔洞和掏槽孔洞之間水平面扇形布施爆破輔助孔洞，保證輔助孔洞爆破時也實施掏槽，有效降低施工費用。單次鉆孔施工完成后，應有專人對施鉆孔洞的角度、深度、點位等數據進行準確測量，并完整記錄。

2.3.2" "炸藥填裝

驗證孔洞施鉆合格后，利用反向耦合方式進行炸藥填裝。炮孔空隙處應填充黏土炮泥實施封堵，注意周圍炮孔的封堵高度應大于30cm[6]。在隧道明挖段實施光面爆破開挖技術時，如100m范圍內有建筑物或電力設施等需要保護的建筑，應在爆破施工過程中根據實際施工情況，采取科學的防護措施。在孔洞口壓裝沙袋基礎上，加蓋膠皮或竹耙等防護用具等。

2.3.3" "爆破防護

隧道暗挖段施工時，應根據施工場地的實際情況實施爆破防護。應注重警戒設施的布置，隧道明挖段爆破施工應選擇白天完成，同時應成立專門的爆破指揮管理小組，由爆破施工負責人擔任組長，進行現場爆破施工的全面指揮。隧道暗挖爆破施工應實行三班施工作業，爆破施工應有各班組長進行全面負責，負責人應指揮布置爆破施工警戒點。

光面爆破開挖技術具體應用過程中，應通過鋼拱架和錨網噴支護配合的方式進行圍巖加固操作。同時在隧道圍巖底部布施加固拱架和錨桿，加強圍巖的安全防護[7]。石質圍巖隧道支護施工如圖2所示。

2.3.4" "爆破

待爆破工作一切準備就緒后，實施爆破施工。將爆破線路的連接接頭進行固定，通過串聯的方式連接，將爆破電線電纜和信號線掛于洞身一端，同時將爆破母線掛于洞身另一端。如果施工條件只允許將線纜掛于同側，應安排母線掛于電纜下端，選取絕緣效果好的銅芯線纜用做母線實施爆破。爆破過程中隧道內會產生大量的有毒氣體和粉塵，因此爆破實施過程中應注意隧道內通風除塵工作，通過排放系統將隧道內粉塵濃度將至規定濃度，確保工作面的風筒避免脫節或損壞，以保證煙塵快速清排效果。

待爆破施工完畢后，應及時進行爆后檢查和危巖處置。檢測煙塵濃度在合理范圍內后，進行驗炮工作。針對危巖應及時利用長柄器械處理，直至危巖安全隱患徹底清除后方可進行后續施工。如爆破開挖過程中出現盲炮情況，應科學及時的處理，保證施工安全。隧道光面爆破開挖施工如圖3所示。

3" "爆破開挖施工技術在石質圍巖隧道的應用

3.1" "爆破開挖施工技術應用原則

應嚴格控制爆破的有害效應，提升的爆破開挖施工技術應用的高效和安全性，保證爆破開挖施工中爆破施工與其他工序有效銜接。按計劃實施監測，采取優化爆破施工方案等措施，加強爆破實施后巖體懸塊墜落等病害的控制。

在確保施工安全的基礎上，提升爆破作業的施工效率和經濟性施工。在降低單次炸藥消耗、減少施工工期等方面加強爆破開挖施工控制，以實現獲取最大的經濟性。爆破開挖施工過程中往往受到施工機械、技術人員能力與經驗、施工方法的限制，所以施工過程中應充分考慮影響因素，實施有效控制措施，加強爆破開挖施工技術的應用效果。

石質圍巖隧道爆破施工過程占據較大操作空間，常導致其他工序需要停止作業，因此應保證爆破開挖施工中爆破施工與其他工序有效銜接，及時將隧道支護成環，正確處理預支護、爆破、出渣初支護、仰拱、二次襯砌等工序的銜接和運行效率，確保石質圍巖隧道內爆破開挖施工的穩定和安全。

3.2" "爆破開挖施工技術實施要點

3.2.1" "依據交底方案施鉆

石質圍巖隧道拱腳向上1～2m區域內，因為下臺階掘進高度環境不同，常因周圍孔洞距離設置控制不到位，致使隧道超欠挖，為了避免出現此問題，爆破開挖施工技術實施前應對技術人員進行系統的培訓和技術交底。實施鉆孔前，鉆孔技術人員應熟悉炮孔點位布置設計，嚴格依據交底方案施鉆。掏槽孔洞與周圍孔洞的施鉆，應由經驗豐富的技術人員完成，鉆孔時應嚴格控制風壓，使鉆桿產生較小幅度擺動。

3.2.2" "嚴格控制槽孔精度

槽孔洞掏挖過程應控制炮眼精度，眼底距離誤差和眼孔距離誤差應控制在小于5cm。輔助炮眼間距與眼口排距應<5cm，周圍孔洞在設計輪廓線的距離應<5cm。周圍孔洞斜率應在5cm/m以內，眼底距離相比于開挖斷面輪廓線應<10cm，周圍孔洞與內圈炮眼的距離應<5cm。石質圍巖單次進尺大于3m，所以應控制周圍孔洞與內圈炮眼保持相同斜率。爆破孔洞施鉆完成應及時檢查成孔質量，根據炮孔設計施工圖完成檢查并記錄，如發現不符合施工要求的炮孔應重新施鉆，直至所有鉆孔檢測合格。利用高壓風設備吹洗干凈炮孔內部的碎石和泥漿等雜質，才可進行后續爆破裝藥操作。

3.2.3" "裝藥

應安排專人專區域完成裝藥作業，根據炮孔方案設計確定裝藥量，并自上而下完成裝藥。雷管型號應對應準確，段別禁止弄混。全部炮眼應堵塞炮泥，炮泥利用紅土制成，堵塞深度應超過20cm，整個裝藥過程應有專人負責監督。在下排炮眼周圍孔洞裝藥前，應由專業爆破人員認真比對上排炮眼的爆破痕跡、效果及接茬炮眼點位，按照炮眼實際深度調整炮孔裝藥數量和堵塞深度，使周圍炮孔填藥量控制在科學范圍，實現石質圍巖隧道爆破效果的有效提升。

根據石質圍巖現場情況，精確測算石質圍巖節理分布狀況、巖層產狀和結構特征，控制周圍炮孔距離約為45cm，最低抵抗線距離控制為約50cm，裝藥集中度控制約為0.25kg/m。在上述爆破參數條件下，石質圍巖隧道的爆破效果較理想。

3.3" "監測點位布設

參考石質圍巖隧道實際施工地形情況、地質環境實施爆破震動監測，合理布置監測點位，實時監測隧道各個位置震動波的震動情況和傳導規律，根據監測數據及時優化爆破參數數據，調整爆破開挖技術方案，提升后續石質圍巖隧道爆破效果。

4" "結語

石質圍巖的巖體自身穩固性能較差，由于爆破施工沖擊造成的載荷擾動，會造成得圍巖的整體穩定降低，致使隧道圍巖結構塑性產生變化，加劇隧道形變狀況，因此應合理選擇適宜的爆破施工技術，避免發生隧道安全事故。

爆破開挖施工技術是隧道施工應用較廣泛的施工方式，本文針對爆破開挖施工技術在石質圍巖隧道的應用展開討論，分析光面爆破開挖技術原理，研究光面爆破開挖技術工藝操作，根據工程實際，論述了爆破開挖施工技術在石質圍巖隧道的應用，以期為相關工程施工提供參考。

參考文獻

[1] 賈玉霞.黑龍江省幸福溝水庫隧洞開挖爆破設計技術探討[J].水科學與工程技術，2021（3）：94-96.

[2] 岳崇.高速鐵路隧道施工控制爆破方案設計研究[J].工程技術研究，2019，4（9）：201+219.

[3] 吳霞，溫世儒.不同含水率下黃土圍巖的地質雷達波形響應特征研究[J].公路. 2020（7）：331-335.

[4] 俞定.花崗巖地層地鐵隧道光面爆破技術應用研究[J].工程技術研究，2020，5（4）：64-65.

[5] 王琛.軟弱圍巖地質大斷面鐵路隧道大拱腳臺階法施工技術優化[J].四川水泥，2021（7）：220-221.

[6] 李杰浩，黃世林，羅登鋼，等.城市復雜環境下水工隧洞靜態爆破施工技術[J].工程建設與設計，2021（14）：142-144+154.

[7] 尹文綱，王海亮，胡紅星，等.隧道成型控制爆破技術及圍巖損傷范圍研究[J].隧道建設（中英文），2018，38（5）：851-856.