深埋特長隧道鉆爆法施工關鍵技術研究與應用

中圖分類號U455.6 文獻標識碼A文章編號2096-8949（2025）08-0119-03

0 引言

深埋特長隧道常穿越復雜的地質構造區，如斷層、褶皺、巖溶等，這些地質條件給施工帶來了極大的挑戰。由于隧道長度大、埋深深，通風系統難以有效覆蓋整個工作面，進而導致施工環境惡劣，影響施工質量和安全。深埋特長隧道工程的施工不僅面臨著復雜的地質條件，還要求高質量的施工技術和嚴格的安全標準[。鉆爆法作為隧道施工中的經典方法，因其適應性強、成本相對較低等優勢，在深埋特長隧道的施工中扮演著重要角色。然而，深埋特長隧道的施工環境惡劣，施工難度大，對鉆爆法施工提出了更高要求。在施工中，如何有效控制爆破振動，減少對周圍巖體的擾動，保證隧道圍巖的穩定性；如何高效地進行裝渣與運輸，提高施工效率，都是亟待解決的關鍵問題。因此，對深埋特長隧道鉆爆法施工關鍵技術的研究與應用顯得尤為重要。該研究采用案例分析法，分析深埋特長隧道施工中的難點與挑戰，探討解決這些問題的關鍵技術措施，提高深埋特長隧道的施工質量。

1工程概況

山西省某深埋特長隧道，該隧道最大埋深達到 6 9 6 . 7 1 m 隧道右線與左線設計全長分別為 1 0 4 9 0 m 、 。隧道設計行車速度為 ，隧道為單面坡，坡率為 1 . 8 % 。該隧道需要穿越斷層破碎帶，以V級、IV級圍巖為主，地質穩定性比較差，增加隧道施工難度。因此需要采用鉆爆法施工，提高該深埋特長隧道施工效率。

2深埋特長隧道鉆爆法施工關鍵技術研究

2.1鉆孔技術

鉆孔技術是鉆爆法施工關鍵技術，其效率直接關乎爆破施工的整體進度。該工程隧道出口段采用輪胎式鉆孔臺架，該臺架采用工字鋼、鋼管及鋼筋等材料焊接而成，集成了高壓風、水供給系統以及照明配電設施，實現了26臺風鉆同步作業能力。通過該設備極大地縮短了從施工準備到正式鉆孔的過渡時間，僅需 3 0 m i n 即可完成排險、測量放樣至開鉆的全過程，縮短鉆孔時間。

為確保鉆孔作業的質量與精度，設置專業鉆孔班組，鉆孔施工員按照鉆孔圖紙，尤其精準把控挖槽眼和周圍眼數量間距和總體布局，任何調整均需獲得監理工程師的正式批準。同時落實鉆孔施工員相關責任，并保證鉆孔符合“準、平、齊”標準。

2.2 光面爆破技術

2.2.1光面爆破參數設計

光面爆破技術是通過精確控制炮孔間距、裝藥量和起爆順序，實現爆破后巖面的平整[3]。根據巖石的物理力學性質、地質構造特征以及施工要求，合理確定炮孔直徑、間距、裝藥量和起爆順序等爆破參數，以提高爆破效果，減少超欠挖現象。

炮孔裝藥量是最重要的爆破參數，其中掏槽孔炮孔裝藥量計算公式如下：

Q = η × L × r

式中， Q —炮孔裝藥量 （ k g） ； r —每米長度炸藥量 （ k g / m ），該工程 r = 0 . 7 8 k g / m L —孔深（m），其中 Δ V 級圍巖 、 I V 級圍巖 ；孔炮孔裝藥系數用 η 表示， η = 0 . 9 。

輔助孔裝藥量計算公式分別為：

= 0 . 7×0 . 8×0 . 7 8 = 0 . 4 4 k g

= 0 . 8 × 1 . 6 × 0 . 7 8 = 1 . 0 k g

周邊孔裝藥量一般是輔助孔裝藥量的 1 / 3 ，此時周邊

孔裝藥量分別為 、 0

根據該深埋特長隧道工程的地質情況，采用工程模擬法與三眼爆破現場試驗得出適合該工程鉆爆法施工的 爆破參數[4，具體如表1所示。

2.2.2炮眼布置、裝藥和堵塞作業

通過全站儀配水準儀進行該隧道炮眼布置，并依據爆破設計參數合理地設計布孔位置。選取經驗豐富的炮工進行裝藥和堵塞作業。在裝藥作業前，需要做好準備工作，保證炮眼里沒有巖屑堆積問題；同時為保證炸藥包完整，通過炮棍將藥卷輕推至炮眼規定深度位置[5]；在電雷管安裝過程中，必須將其完全裝進藥卷里；在巖層爆破時，當炮眼深度低于 0 . 9 m 時，此時裝藥長度應低于炮眼深度一半。在裝藥作業完成后，進行炮眼堵塞作業，將水袋放進炮眼里，同時利用炮泥將其填塞，增加其密封性。

2.2.3起爆

在完成裝藥工序后，由資深的專業工程師與經驗豐富的炮工團隊協同作業，依據區域劃分進行細致檢查，并精心構建爆破網絡。為確保安全與效率，此過程采用非電雷管系統，實現精準的時間控制，同時周邊區域則實施光面爆破技術，以最小化對周圍環境的影響。在爆破作業完成后，采用超欠挖控制爆破安全管理方法，將超挖量控制在 1 0 c m 以內，確保不出現任何欠挖現象。同時爆破后無大塊破碎巖石、無明顯裂紋擴展，并避免浮石的生成。通過保證炮眼利用率至 90 % 以上，同時嚴格控制爆破振動速度在 2 ～ 3 c m / s ，以提高爆破效果。相鄰炮孔間的巖石表面應保持平整，避免顯著的斷裂或裂縫，且兩孔之間的梯形偏差需控制在 1 5 0 m m 以內，以確保整體爆破面的均勻性和穩定性。

2.3裝渣運輸

在爆破作業完成后，裝載機進行初步渣土收集工作，而CAT320C挖掘機負責排險與細致扒渣任務，兩者緊密配合，為后續的裝渣作業打下堅實基礎。通過D600W鏟裝機完成裝渣工作，并選用鉸接自卸汽車完成洞內出渣工作。為確保施工安全，洞內車速限制速度控制在 以內，這一措施不僅降低了交通事故的風險，也保障了施工人員的安全。隨著掘進工作的不斷深入，當隧道掘進至 1 k m 時，出渣流程可按圖1所示進行。

通過圖1可以獲取每個設備的布局、作業流程以及渣土運輸路徑，為現場管理人員提供了直觀的操作指導。通過不斷優化設備配置與作業流程，該工程實現了出渣作業的高效、有序進行，為隧道工程的順利推進提供了有力保障[7]。

3 應用實例分析與結果

針對深埋特長隧道的工程特點，該工程采用鉆爆法施工技術，提高其施工效率。在該深埋特長隧道鉆爆法施工中所使用的主要機械設備，如表2所示。

3.1超欠挖控制效果分析

該工程設置的超欠挖量在 ± 1 0 c m ，通過監測右線、左線隧道全長范圍內光面爆破開挖超欠挖量結果，研究深埋特長隧道鉆爆法施工關鍵技術對超欠挖控制效果，具體監測結果見圖2。

分析圖2可知，當掘進距離增加時，右線與左線隧道的超挖與欠挖量均出現明顯的波動性，其中左線隧道的波動幅度比右線增加幅度小。右線左線隧道的超欠挖量控制分別在 - 6 ～ 6 c m ！ - 4 ～ 4 c m ，兩者均符合工程規范中對于超欠挖量不超過 ± 1 0 c m 的控制標準，表現出良好的施工控制水平。通過優化鉆爆法施工技術，可進一步減少超欠挖量波動性，確保隧道開挖的精度與效率。

3.2 爆破技術對比分析

將該工程所采用的光面爆破技術與常規爆破技術實施對比，分析兩種技術的差異，具體對比結果見表3。

通過分析表3的數據，可以得出以下結論：該工程所采用的光面爆破技術所需的炮孔數量僅為常規爆破技術的一半，這不僅減少了鉆孔工作量，也降低了施工的復雜性和時間成本；光面爆破技術將通風時間縮短了3 0 m i n ，這意味著在爆破作業后，可以更快地恢復現場空氣質量，保障施工人員的健康和安全；光面爆破技術的炸彈單耗較低，表明在實現相同爆破效果的情況下，該技術更加節能和高效，有助于降低材料成本；雖然光面爆破技術的循環進尺略低于常規爆破技術，但這一差距并不顯著，且考慮到其他方面的優勢，這一小幅度降低是可以接受的；該工程所采用的光面爆破技術對周邊環境的震動影響較小，有利于保護周圍巖體的穩定性，減少對周邊建筑物的影響；同時該技術顯著降低了粉塵產生量，有助于改善施工現場的環境，減少對環境的污染；該技術還能夠更好地控制爆破對周邊巖體的損傷，減少了對周圍環境的破壞；同時，該光面爆破技術在施工安全性方面表現更佳，降低了施工過程中的安全風險。綜上所述，該工程所采用的光面爆破技術在多個方面均表現出明顯優于常規爆破技術的特點，不僅提高了施工效率，降低了成本，還提升了施工安全性和環境保護水平。

3.3 應用效果分析

該工程在應用光面爆破技術后，隧道建設全周期實現了零塌方與局部坍塌記錄，顯著提升了施工安全性。在大隧道的掘進作業中，平均月進尺達到了35米／月，相較于傳統施工方法，這一進度提升顯著，大大縮短了項目周期，提高了施工效率。在控制爆破效果方面，光面爆破技術將爆破振動速度嚴格控制在 2 ～ 3 c m / s ，這一指標遠低于行業規范中對振動速度所設定的安全閾值，有效減小了對周邊巖體的擾動，保護了周圍環境和結構的安全。同時，通過松動圈檢測，結果顯示影響范圍集中在 3 . 0 ～ 5 . 2 m 之間，這一范圍完全符合爆破作業中關于松動圈深度控制在 5 . 0 ～ 7 . 0 m 內的規范要求，保障施工的安全性。由于光面爆破技術的精確爆破控制，減少了不必要的巖體破壞和粉塵產生，對環境保護起到了積極作用，降低了施工對周邊生態環境的影響。

4結論

深埋特長隧道建設難度較大，采用靈活性和適應性強鉆爆法施工技術，能夠有效推進隧道開挖工作。該文分析了鉆爆法關鍵技術，并將光面爆破技術應用在山西省某深埋特長隧道工程建設中，提高了深埋特長隧道的建設質量。實例分析結果表明：光面爆破技術可提高工程的整體施工效率，降低施工風險。

參考文獻

[1]王帥帥，毛錦波，張斌斌，等.烏尉高速天山勝利隧道總體施工技術方案[J].現代隧道技術，2022（1）：55-68.

[2]王君樓.軟弱圍巖隧道鉆爆法機械化施工關鍵技術及裝備[J].鐵道建筑，2023（6）：94-98.

[3]馮暢，吳室諭，袁正兵.大斷面軟弱圍巖隧道光面爆破技術研究[J].現代交通技術，2023（4）：21-26.

[4]高劍波.高海拔條件下隧道鉆爆法施工技術研究[J]工程技術研究，2023（21）：53-55.

[5]孔文亞，周立新，王君樓.高速鐵路隧道鉆爆法機械化施工關鍵技術和裝備[J].鐵道建筑，2024（6）：109-113.

[6]楊雪冬.鉆爆法施工技術在低瓦斯隧道工程中的應用[J].設備管理與維修，2022（8）：152-153.

[7]望遠福，洪亮.天山勝利隧道鉆爆法施工技術分析[J]運輸經理世界，2023（6）：107-109.