深埋特長(zhǎng)隧道鉆爆法施工關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

中圖分類號(hào)U455.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)2096-8949（2025）08-0119-03

0 引言

深埋特長(zhǎng)隧道常穿越復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造區(qū)，如斷層、褶皺、巖溶等，這些地質(zhì)條件給施工帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。由于隧道長(zhǎng)度大、埋深深，通風(fēng)系統(tǒng)難以有效覆蓋整個(gè)工作面，進(jìn)而導(dǎo)致施工環(huán)境惡劣，影響施工質(zhì)量和安全。深埋特長(zhǎng)隧道工程的施工不僅面臨著復(fù)雜的地質(zhì)條件，還要求高質(zhì)量的施工技術(shù)和嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)[。鉆爆法作為隧道施工中的經(jīng)典方法，因其適應(yīng)性強(qiáng)、成本相對(duì)較低等優(yōu)勢(shì)，在深埋特長(zhǎng)隧道的施工中扮演著重要角色。然而，深埋特長(zhǎng)隧道的施工環(huán)境惡劣，施工難度大，對(duì)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(dòng)，減少對(duì)周圍巖體的擾動(dòng)，保證隧道圍巖的穩(wěn)定性；如何高效地進(jìn)行裝渣與運(yùn)輸，提高施工效率，都是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，對(duì)深埋特長(zhǎng)隧道鉆爆法施工關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用顯得尤為重要。該研究采用案例分析法，分析深埋特長(zhǎng)隧道施工中的難點(diǎn)與挑戰(zhàn)，探討解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)措施，提高深埋特長(zhǎng)隧道的施工質(zhì)量。

1工程概況

山西省某深埋特長(zhǎng)隧道，該隧道最大埋深達(dá)到 6 9 6 . 7 1 m 隧道右線與左線設(shè)計(jì)全長(zhǎng)分別為 1 0 4 9 0 m 、 。隧道設(shè)計(jì)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(jí)、IV級(jí)圍巖為主，地質(zhì)穩(wěn)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(zhǎng)隧道施工效率。

2深埋特長(zhǎng)隧道鉆爆法施工關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1鉆孔技術(shù)

鉆孔技術(shù)是鉆爆法施工關(guān)鍵技術(shù)，其效率直接關(guān)乎爆破施工的整體進(jìn)度。該工程隧道出口段采用輪胎式鉆孔臺(tái)架，該臺(tái)架采用工字鋼、鋼管及鋼筋等材料焊接而成，集成了高壓風(fēng)、水供給系統(tǒng)以及照明配電設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了26臺(tái)風(fēng)鉆同步作業(yè)能力。通過(guò)該設(shè)備極大地縮短了從施工準(zhǔn)備到正式鉆孔的過(guò)渡時(shí)間，僅需 3 0 m i n 即可完成排險(xiǎn)、測(cè)量放樣至開(kāi)鉆的全過(guò)程，縮短鉆孔時(shí)間。

為確保鉆孔作業(yè)的質(zhì)量與精度，設(shè)置專業(yè)鉆孔班組，鉆孔施工員按照鉆孔圖紙，尤其精準(zhǔn)把控挖槽眼和周圍眼數(shù)量間距和總體布局，任何調(diào)整均需獲得監(jiān)理工程師的正式批準(zhǔn)。同時(shí)落實(shí)鉆孔施工員相關(guān)責(zé)任，并保證鉆孔符合“準(zhǔn)、平、齊”標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 光面爆破技術(shù)

2.2.1光面爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

光面爆破技術(shù)是通過(guò)精確控制炮孔間距、裝藥量和起爆順序，實(shí)現(xiàn)爆破后巖面的平整[3]。根據(jù)巖石的物理力學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)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(shù)，以提高爆破效果，減少超欠挖現(xiàn)象。

炮孔裝藥量是最重要的爆破參數(shù)，其中掏槽孔炮孔裝藥量計(jì)算公式如下：

Q = η × L × r

式中， Q —炮孔裝藥量 （ k g） ； r —每米長(zhǎng)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(jí)圍巖 、 I V 級(jí)圍巖 ；孔炮孔裝藥系數(shù)用 η 表示， η = 0 . 9 。

輔助孔裝藥量計(jì)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(shí)周邊

孔裝藥量分別為 、 0

根據(jù)該深埋特長(zhǎng)隧道工程的地質(zhì)情況，采用工程模擬法與三眼爆破現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得出適合該工程鉆爆法施工的 爆破參數(shù)[4，具體如表1所示。

2.2.2炮眼布置、裝藥和堵塞作業(yè)

通過(guò)全站儀配水準(zhǔn)儀進(jìn)行該隧道炮眼布置，并依據(jù)爆破設(shè)計(jì)參數(shù)合理地設(shè)計(jì)布孔位置。選取經(jīng)驗(yàn)豐富的炮工進(jìn)行裝藥和堵塞作業(yè)。在裝藥作業(yè)前，需要做好準(zhǔn)備工作，保證炮眼里沒(méi)有巖屑堆積問(wèn)題；同時(shí)為保證炸藥包完整，通過(guò)炮棍將藥卷輕推至炮眼規(guī)定深度位置[5]；在電雷管安裝過(guò)程中，必須將其完全裝進(jìn)藥卷里；在巖層爆破時(shí)，當(dāng)炮眼深度低于 0 . 9 m 時(shí)，此時(shí)裝藥長(zhǎng)度應(yīng)低于炮眼深度一半。在裝藥作業(yè)完成后，進(jìn)行炮眼堵塞作業(yè)，將水袋放進(jìn)炮眼里，同時(shí)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(yè)工程師與經(jīng)驗(yàn)豐富的炮工團(tuán)隊(duì)協(xié)同作業(yè)，依據(jù)區(qū)域劃分進(jìn)行細(xì)致檢查，并精心構(gòu)建爆破網(wǎng)絡(luò)。為確保安全與效率，此過(guò)程采用非電雷管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的時(shí)間控制，同時(shí)周邊區(qū)域則實(shí)施光面爆破技術(shù)，以最小化對(duì)周圍環(huán)境的影響。在爆破作業(yè)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(nèi)，確保不出現(xiàn)任何欠挖現(xiàn)象。同時(shí)爆破后無(wú)大塊破碎巖石、無(wú)明顯裂紋擴(kuò)展，并避免浮石的生成。通過(guò)保證炮眼利用率至 90 % 以上，同時(shí)嚴(yán)格控制爆破振動(dòng)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(yīng)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(nèi)，以確保整體爆破面的均勻性和穩(wěn)定性。

2.3裝渣運(yùn)輸

在爆破作業(yè)完成后，裝載機(jī)進(jìn)行初步渣土收集工作，而CAT320C挖掘機(jī)負(fù)責(zé)排險(xiǎn)與細(xì)致扒渣任務(wù)，兩者緊密配合，為后續(xù)的裝渣作業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。通過(guò)D600W鏟裝機(jī)完成裝渣工作，并選用鉸接自卸汽車完成洞內(nèi)出渣工作。為確保施工安全，洞內(nèi)車速限制速度控制在 以內(nèi)，這一措施不僅降低了交通事故的風(fēng)險(xiǎn)，也保障了施工人員的安全。隨著掘進(jìn)工作的不斷深入，當(dāng)隧道掘進(jìn)至 1 k m 時(shí)，出渣流程可按圖1所示進(jìn)行。

通過(guò)圖1可以獲取每個(gè)設(shè)備的布局、作業(yè)流程以及渣土運(yùn)輸路徑，為現(xiàn)場(chǎng)管理人員提供了直觀的操作指導(dǎo)。通過(guò)不斷優(yōu)化設(shè)備配置與作業(yè)流程，該工程實(shí)現(xiàn)了出渣作業(yè)的高效、有序進(jìn)行，為隧道工程的順利推進(jìn)提供了有力保障[7]。

3 應(yīng)用實(shí)例分析與結(jié)果

針對(duì)深埋特長(zhǎng)隧道的工程特點(diǎn)，該工程采用鉆爆法施工技術(shù)，提高其施工效率。在該深埋特長(zhǎng)隧道鉆爆法施工中所使用的主要機(jī)械設(shè)備，如表2所示。

3.1超欠挖控制效果分析

該工程設(shè)置的超欠挖量在 ± 1 0 c m ，通過(guò)監(jiān)測(cè)右線、左線隧道全長(zhǎng)范圍內(nèi)光面爆破開(kāi)挖超欠挖量結(jié)果，研究深埋特長(zhǎng)隧道鉆爆法施工關(guān)鍵技術(shù)對(duì)超欠挖控制效果，具體監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2。

分析圖2可知，當(dāng)掘進(jìn)距離增加時(shí)，右線與左線隧道的超挖與欠挖量均出現(xiàn)明顯的波動(dòng)性，其中左線隧道的波動(dòng)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(guī)范中對(duì)于超欠挖量不超過(guò) ± 1 0 c m 的控制標(biāo)準(zhǔn)，表現(xiàn)出良好的施工控制水平。通過(guò)優(yōu)化鉆爆法施工技術(shù)，可進(jìn)一步減少超欠挖量波動(dòng)性，確保隧道開(kāi)挖的精度與效率。

3.2 爆破技術(shù)對(duì)比分析

將該工程所采用的光面爆破技術(shù)與常規(guī)爆破技術(shù)實(shí)施對(duì)比，分析兩種技術(shù)的差異，具體對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表3。

通過(guò)分析表3的數(shù)據(jù)，可以得出以下結(jié)論：該工程所采用的光面爆破技術(shù)所需的炮孔數(shù)量?jī)H為常規(guī)爆破技術(shù)的一半，這不僅減少了鉆孔工作量，也降低了施工的復(fù)雜性和時(shí)間成本；光面爆破技術(shù)將通風(fēng)時(shí)間縮短了3 0 m i n ，這意味著在爆破作業(yè)后，可以更快地恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)空氣質(zhì)量，保障施工人員的健康和安全；光面爆破技術(shù)的炸彈單耗較低，表明在實(shí)現(xiàn)相同爆破效果的情況下，該技術(shù)更加節(jié)能和高效，有助于降低材料成本；雖然光面爆破技術(shù)的循環(huán)進(jìn)尺略低于常規(guī)爆破技術(shù)，但這一差距并不顯著，且考慮到其他方面的優(yōu)勢(shì)，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(shù)對(duì)周邊環(huán)境的震動(dòng)影響較小，有利于保護(hù)周圍巖體的穩(wěn)定性，減少對(duì)周邊建筑物的影響；同時(shí)該技術(shù)顯著降低了粉塵產(chǎn)生量，有助于改善施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，減少對(duì)環(huán)境的污染；該技術(shù)還能夠更好地控制爆破對(duì)周邊巖體的損傷，減少了對(duì)周圍環(huán)境的破壞；同時(shí)，該光面爆破技術(shù)在施工安全性方面表現(xiàn)更佳，降低了施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。綜上所述，該工程所采用的光面爆破技術(shù)在多個(gè)方面均表現(xiàn)出明顯優(yōu)于常規(guī)爆破技術(shù)的特點(diǎn)，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(huán)境保護(hù)水平。

3.3 應(yīng)用效果分析

該工程在應(yīng)用光面爆破技術(shù)后，隧道建設(shè)全周期實(shí)現(xiàn)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(jìn)作業(yè)中，平均月進(jìn)尺達(dá)到了35米／月，相較于傳統(tǒng)施工方法，這一進(jìn)度提升顯著，大大縮短了項(xiàng)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(shù)將爆破振動(dòng)速度嚴(yán)格控制在 2 ～ 3 c m / s ，這一指標(biāo)遠(yuǎn)低于行業(yè)規(guī)范中對(duì)振動(dòng)速度所設(shè)定的安全閾值，有效減小了對(duì)周邊巖體的擾動(dòng)，保護(hù)了周圍環(huán)境和結(jié)構(gòu)的安全。同時(shí)，通過(guò)松動(dòng)圈檢測(cè)，結(jié)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(yè)中關(guān)于松動(dòng)圈深度控制在 5 . 0 ～ 7 . 0 m 內(nèi)的規(guī)范要求，保障施工的安全性。由于光面爆破技術(shù)的精確爆破控制，減少了不必要的巖體破壞和粉塵產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境保護(hù)起到了積極作用，降低了施工對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響。

4結(jié)論

深埋特長(zhǎng)隧道建設(shè)難度較大，采用靈活性和適應(yīng)性強(qiáng)鉆爆法施工技術(shù)，能夠有效推進(jìn)隧道開(kāi)挖工作。該文分析了鉆爆法關(guān)鍵技術(shù)，并將光面爆破技術(shù)應(yīng)用在山西省某深埋特長(zhǎng)隧道工程建設(shè)中，提高了深埋特長(zhǎng)隧道的建設(shè)質(zhì)量。實(shí)例分析結(jié)果表明：光面爆破技術(shù)可提高工程的整體施工效率，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

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