高速公路隧道光面爆破施工技術的應用

易威良

（四川公路橋梁建設集團，四川 成都 610000）

0 引言

利用光面爆破技術進行挖掘作業的過程中，容易出現兩炮銜接臺階大，凸凹度大，炮痕利用率降低，對圍巖造成破壞，嚴重時還會危害到圍巖的穩定性。超鑿嚴重，導致出渣率提升、水泥用量超方，直接影響到施工質量、施工進度和施工成本。所以，在光面爆破過程中，要做好相關參數設計和改進，完善施工工藝，做好施工質量管理，確保整個施工階段的安全和質量。本文以某分離式高速公路長隧道為例，對高速公路隧道光面爆破施工技術應用進行研究，著重解析高速公路隧道光面爆破施工中的不足之處，為該技術的推廣應用及質量控制提供參考。

1 高速公路隧道項目簡介

某分離式高速公路長隧道，左線長1989m，右線長1990m。隧道整體區域內，中線地面高程是615.5～909.5m，高差相距為294m，隸屬于低山地貌，且地勢高低不平，自然環境惡劣，不利于施工。地質探測較差，時常發生斷層與淺埋現象，最終出現垮塌、冒頂與涌水等潛在安全危險。基于此，該項目嚴格按照光面爆破施工技術標準執行，高效化解了圍巖擾動，縮減支護數量與防水原料過度損耗，不僅強化了隧道穩定性，且縮減費用投入，最終保證完工，且全面提升了工程質量。

2 高速公路隧道光面爆破施工流程

光面爆破通常被稱為控制性的爆破，其主要針對公路、鐵路隧道開挖以及平整度調整。該技術利用起爆順序的微差時間，形成臨空面，且與壓頂式爆破結合，以此達到理想的控制爆破效果。另外，還需借助連續不耦合裝藥，采用分段的方法進行雷管布置，利用專用紅線導爆索形式，使周邊炮眼同時引爆。分散裝藥量，利于降低爆破給附近圍巖帶來的破壞程度，使得爆破后的巖面光滑平整[2]。在實際施工過程中，還需嚴格遵循高速公路隧道爆破參數來進行炮眼施工，同時還需要觀察隧道圍巖的現狀，適當地調整爆破參數，提高光面爆破效果。

光面爆破施工的操作流程如下（見圖1）：鉆爆設計→測量放樣→炮眼布設→鉆孔施工→測量孔距及孔深→清孔→計算裝藥量及裝藥結構→裝藥堵塞→起爆→出碴→檢查爆破效果。

圖1 高速公路隧道光面爆破施工工藝流程圖

3 光面爆破施工技術及其質量管控

3.1 爆破方案的選擇

該項目針對不同的圍巖種類和開挖工法作出初步爆破方案設計，對圍巖的實際爆破效應進行檢測與分析，從而進一步優化爆破方案設計。爆破方案的規劃需依照下述步驟展開工作：

（1）派遣專業人員勘測現場，并記錄施工場地的地形地貌。

（2）根據勘測結果，選擇恰當的爆破方式以及施工工藝，形成完整的爆破方案。

該項目選擇助壓頂式光面爆破技術方案，該施工方法選用壓頂式將掏槽眼布置在正面的中間部位。

3.2 調整光面爆破參數

開展爆破實驗，并明確爆破參數，結合過往經驗對參數進行合理調整。該工程光面爆破參數如表1。

表1 光面爆破參數

（1）不耦合系數。該指標需要考慮有關要求，即炮孔壓力要在巖壁動抗壓強度與動抗拉強度之間，根據這一要求再結合具體情況完成不耦合系數的設定，通過相關計算可知，這一系數值的范圍在1.5～2.0之間為宜。

（2）最小抵抗線W。以炮孔直徑（Φ40mm）為參照基準，一般取值時會取其10～20倍，詳細取值情況要結合實際地質情況進行合理優化。若施工過程中碰到堅硬的巖石，則W值要在合理化的基礎上調低，反之亦然。在該項目中，W的取值應該為60cm。

（3）光面炮眼間距E。以炮孔直徑（Φ40mm）為參照基準，一般取值時會取其8～15倍，詳細取值情況要結合實際地質情況進行合理優化。按照圍巖特性，此項目爆破設計四周邊眼遵照Ⅲ級50～55cm，Ⅳ級45+～50cm、V 級40～45cm間距來設定。

3.4 確定進尺與鉆眼深度

隨著鉆眼深度的增加，鉆眼速度就下降得越快，使孔間誤差較大，導致爆破效果不夠理想。根據本項目隧道斷面、圍巖地質情況、機械設備等，Ⅲ級圍巖區域掘進根據新奧法基本原理，利用全斷面開挖法，每循環開挖進尺3m左右為宜；臺階法適用于正洞Ⅳ級圍巖區域挖掘，每循環開挖進尺1.5～2m為宜；隨后利用臺階法加上臨時橫撐法或加臨時仰拱法開挖正洞V級圍巖區域，每循環開挖進尺0.5～1m為宜。

3.5 選擇爆破機械設備

（1）根據常用的火工品比較，該隧道使用Φ32乳化炸藥。其藥卷密度為0.962.45g∕cm2，殉爆距離≥3cm，猛度≥12mm，爆力≥320mL，爆速≥3200m∕s。

（2）雷管使用非電毫秒導爆管雷管，起爆的時差間隔為50～75ms。其雷管能炸穿厚度為5mm的鉛板，普通型雷管在浸入水深1m的充水容器中可保持8h后起爆；在40～50℃溫度范圍內用一發雷管可同時起爆20發導爆雷管；其跳段使用共為17段，可加大掏槽眼間間隔段數從而加強掏槽效果。

3.6 裝藥結構

該項目周邊眼采用小直徑藥卷空氣間隔裝藥結構，其余炮眼采用標準藥卷連續裝藥結構。

4 隧道光面爆破施工技術關鍵點

4.1 放樣布眼流程與側重點

鉆眼前，篩選適合的全站儀等測出隧道中心方位，并在顯著位置設置警示標志，明確光爆孔方位，并復查達標后才可實施鉆眼。借助基準點與各坐標創建坐標系，設置分布軸線，便于操控爆破開裂的延伸趨勢。周邊輪廓線的主要放樣誤差應不超過2cm，在直線段可利用激光導向儀操控挖掘方向與挖掘廓線，進一步縮減測量，全面提升測量精確度。

4.2 定位開眼

利用鉆孔臺車進行鉆眼操作，應結合鉆爆設計，明確臺車具體的作業范圍，避免鉆孔發生相互干擾，確保施工作業正常進行。此外還要注意臺車與隧道軸線間需保持平行，提高鉆眼精度。

4.3 鉆眼

鉆孔作業時要遵循施工流程，明確鉆眼的方向及角度。此外，在高速公路隧道施工實踐中，施工技術員務必取得相應特種操作技能證書，且遵照規章制度完成工作內容，才可確保鉆眼鉆進方向與角度相關數據的精確度。另外，周邊眼順著隧道斷面挖掘，且輪廓線上嚴格遵照四周邊孔相互間距離平均分布設置，將內圈炮眼與周邊眼間距控制在合理范圍內。保證周邊眼有精準的外插角，防止發生凈空或欠挖情況。盡可能確保炮眼底不超出隧道斷面挖掘輪廓線15cm，更有利于鉆孔往復工作。仔細勘查開挖面的平整性，按照實況來微調炮眼深度，方可確保炮眼底保持在相同水平面上。

4.4 成孔篩查與清孔

待鉆孔工作達成之后，派遣專業技術員再次復查成孔質量，注意檢查孔深、孔角度與間距，同時保證現場裝藥數量與設計方案保持一致，一旦出現炮眼數量不匹配，則要二次鉆孔。在復查過程中，要檢查開挖面的平整情況和局部修正裝藥量，裝藥前需利用高壓風清除孔內雜物，比如：積水、石屑等，隨后利用炮棍復檢孔道有無異物堵塞等。待清孔及裝藥工作完工后，施工技術員按需分配套風管與高壓吹風機，隨即針對孔洞實施全面清潔工作，清理干凈孔內殘渣。

4.5 裝藥

裝藥結構選擇不耦合方式，檢查過程中需著重考慮不耦合裝藥系數，系數取值范圍要保持在1.5～2.0之間。并且在孔外導爆管上，明確標出雷管段數，安排專業人員進行復核，保證雷管段數無誤。此外，藥卷規格和裝藥長度均應符合要求。只有保證檢查工作的全面性、詳細性，才能為接下來的堵塞、爆破等環節提供良好的作業條件，利于提升爆破施工質量。

堵塞方案選取“水袋+炮泥”，該方案綜合性強。堵塞材料需由機械加工而成，可利用炮棍將該類材料頂進，從而確保堵塞的嚴密性。堵塞長度應不低于20cm。在堵塞施工中，防止出現空隙等問題，以免無法約束炸藥，影響炸藥的爆破性能。

4.6 連接起爆與警戒

在高速公路隧道施工實踐中，施工技術員全面掌握起爆網絡組建方法，綜合施工現場不同條件，復查裝藥數量準確無偏差，隨后連接相關起爆路徑，方可確保起爆的精準性與穩定性。當起爆網絡連接時，務必防止導爆管結節，且安放同等數量的雷管連接在炮眼間。在起爆網絡連接工作過程中應對質量進行動態管理，全面進行質量檢測工作。針對已完工區域實施二次復檢，及時找出問題，進行改進與調整，疏散工作人員，組織有關安全演練與提示工作，隨后待一切就緒，完成起爆任務。

當爆破網絡復查達標后，安保人員盡快疏散爆炸范圍內的工作人員，等到機械設備與技術員安全撤出之后，才能實行起爆工作。此高速公路隧道施工項目采取了復式路徑，利用了電雷管起爆。連接最佳位置接近孔眼，連接路徑以短為宜，不可出現結節與細拉，避免導管受損。待路徑連接完成后，專業技術員需再次進行檢查，務必仔細復查各個孔眼起爆藥卷連接節點有無紕漏，復查有無發生路徑遺漏問題。

4.7 爆破后效果復查

等待爆破之后，則需排煙通風，時長為15min，隨后復查技術員穿戴好防護器具走入爆破位置，復查是否出現盲炮與疑似狀況，待善后處置到位且復查無漏洞之后，其他工種的技術員才能走入挖掘施工現場。此外，當不同場次爆破通風排煙之后，派遣專業技術員針對鉆爆成效進行復查。全面探析爆破進度、炮痕跡儲存率、超欠挖、爆方石塊大小、投射間距、圍巖受損情況等不同狀況。一旦發現無法達到預期效果，則立即分析原因，盡快改進設計爆破方案，以達到滿意的爆破效果。

4.8 處置瞎炮

光面爆破施工實踐中，一旦發生瞎炮現象，其在指定時間段內未發生爆炸，施工技術員務必在保證自身安全條件下，迅速高效實施場地勘查任務，做好技術解析工作，找尋瞎炮發生原因，擬定改進措施，積極指導實際操控。比如：通過場地勘查與起因解析得出結論，導致瞎炮的起因為孔外管壁開裂，施工技術員需及時將受損位置再次組裝連接炸藥，采取二次爆破，同時參照場地狀況來做出準確的數據調配，進一步改進爆破設計方案。

5 提高光面爆破施工技術的管理策略

在高速公路隧道光面爆破施工中，做好質量保障工作同樣是施工中的重要措施。要想做好施工質量保障工作，應重點做好以下幾方面的工作：

（1）建筑施工單位應設置具有高度專業化的光面爆破小組，以此對建筑安全要求加以明確，并使之真正地落到實處。

（2）抓好施工人員的技術交底工作，具體來說，也就是在公路隧道的爆破工程建設進行以前，把爆破施工作業指導書下發給所有施工人員，并借此幫助所有施工人員對自己的所擔負的責任與工作任務加以認識，使每一個施工人員都能以高度的社會責任感，投身于本職工作之中。

（3）應確保每一名爆破施工者持證上崗，并同時進行適當的技術培訓教學，使操作技術人員的建筑操作技能得以進一步提高，帶動建筑領域工程質量的總體上升。另外，在具體實施過程中，施工單位還應對全部施工環節進行全面的管理，并由此來進一步提高工程建設質量。

（4）光面爆破小組還應根據施工現場情況和爆破效果對有關參數作出科學、合理地調整，使參數達到國家標準，才能更好地提高施工的總體質量。

6 結束語

高速公路隧道施工中，光面爆破施工技術使用效果、質量和費用投入之間有著密切聯系，若想提高爆破效果，在具體施工中，需明確光面爆破的原理，且結合實際情況制定合理的施工方案。

該工程隧道采取光面爆破施工，取得了良好的開挖效果：首先，隧道孔壁無顯著爆震開裂，高效把控了超挖數量，最終縮減了4%～6%；其次，輪廓線在爆破后平順光滑，應力較小，巖碴塊度均勻細小，石碴塊直徑≤40cm，裝碴便捷，節約大量的運送時長；最后，節省大量炸藥，且振動頻率下降，圍巖受損率呈現下降趨勢，確保施工質量與安全。總之，該項目隧道利用光面爆破施工受到各單位的一致認可，個中經驗值得相似工程參考。