谈土石隧道光面爆破施工技术

谈土石隧道光面爆破施工技术

摘要：在隧道施工过程中产生的不良现象是超欠挖，这也是隧道开挖施工中普遍存在的现象之一，出现这种现象不仅会影响到施工的安全，还会给施工企业的经济效益带来巨大的损害，可用光面爆破技术有效地控制超欠挖现象，结合多年的隧道施工经验，对土石隧道光面爆破施工技术进行阐述，以供同行参考。 关键词：隧道 光面爆破 施工技术 1 光面爆破的作用机理

尽管光面爆破的破岩机理理论上还不成熟，目前仍在研究中，并在定性分析方面达成共识。冲击波拉伸破坏作用、爆炸气体膨胀做功所起的作用是炸药起爆时岩体产生的两种效应。在光面爆破时是同时起爆周边眼，各炮眼所产生的冲击波的传播方式是径向向其四周传播的，应力波的叠加是通过相邻炮眼的冲击相遇而产生的，切向拉力也由此产生，拉力的最大值产生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于切向拉力时，将拉裂岩体，围岩在炮眼连线方向上的岩石这样就会被拉断，贯穿裂缝形成了，而不受损伤，孔壁上其它方向裂缝同时也受到了抑制，从而围岩保证完好、不破坏，爆破最大限度地对围岩减轻了扰动，平整的爆裂面随爆破气膨胀和裂缝的进一步扩展后最终形成。 2 影响光面爆破的因素

2.1 如节理裂隙的发育程度、围岩类别、岩层的走向等地质条件因素。针对不同的地质条件采用不同的爆破方法，并采用相应的

爆破参数，在地质条件较好的围岩中可以采用全断面光面爆破，可在软弱围岩中采用强支护、弱爆破、短进尺的施工方法，尽可能减少对围岩的振动和破坏，应“多打眼、少装药”。

2.2 要不断在隧道开挖施工过程中选择熟练地钻眼班组，加强管理及培训，只有这样，测量放线误差、开眼误差、钻眼角度误差等影响钻眼精度的因素才可以避免，从而提高钻眼的施工精度。 2.3 必须进行爆破参数比选实践，采用稳定可靠地起爆网络、正确的装药结构和起爆顺序，选择合适的炸药品种类别及起爆器材，爆破工艺、爆破器材和爆破参数等因素，才能获得较好的爆破效果、开挖进尺。

要不断通过现场试验后进行比选，才能克服影响光面爆破的多方面因素，从而使爆破设计参数得到优化，这样最佳的光面爆破效果才能获得。 3 施工方法

具体的开挖支护方案，视围岩情况如下所述：

3.1 全断面开挖施工中应严格掌握周边眼的方向，钻眼光面爆破，采用微差爆破，减小超欠挖，集中在每段药量越少，雷管微差段数尽量增大，从而减小震动效应，围岩较差地段的稳定性避免受到影响。

3.2 光面爆破施工工艺。

3.2.1 放样布眼。测量人员在钻眼前用红油漆准确绘出开挖面的轮廓线和中线，炮眼的位置要标示出来，不超过5cm的误差。

3.2.2 定位开眼。台车与隧道轴线在采用钻孔台车钻眼时要保持平行。应按炮眼布置图将台车就位后才能进行钻孔作业。在钻眼时周边眼、掏槽眼的精度应高于其它眼的精度，控制在3cm之内的开眼误差。

3.2.3 钻眼。钻工能熟练操作凿岩机械并熟悉炮眼布置图，台车下面在钻周边眼时要有专门指挥人员，这样周边眼的外插角才能确保，2°～3°的外插角一般不能超过，在两茬炮交界处的台阶宽度不应大于15cm。调整炮眼深度时的依据是：眼口位置、掌子面岩石的凹凸程度，且炮眼底确保在同一断面上。辅助眼眼底比掏槽眼浅10cm。

3.2.4 钻爆设计。①设计原则。采用光面爆破。根据地质条件、开挖进尺、爆破器材、开挖断面等编制爆破设计。应合理的根据围岩特点选择最小抵抗线及周边眼间距，布置辅助眼应交错均匀，加深20cm的掏槽眼，在同一垂直面上布置辅助眼与周边眼的眼底。药量应沿炮眼全长均匀分布，周边眼的装药量应严格控制，采用小直径连续装药。为减小起爆时差，起爆采用非电毫秒微差雷管，周边眼起爆采用导爆索。②选择钻爆参数。通过爆破试验来确定爆破参数，相关参数可以参照《光面爆破参数表》。③掏槽方式。采用斜眼锲型掏槽，可以缩短钻眼时间，钻眼数量也可减少，开挖速度得到提高。④装药结构及其堵塞方式。装药结构：对周边眼连续用小直径药卷进行装药，在岩石很软时采用导爆索。堵塞方式：所有装药炮眼都用炮泥堵塞，不小于40cm的周边眼堵塞长度。⑤监测

爆破效果及爆破设计优化。爆破效果检查：开挖轮廓是否圆顺，检查开挖面是否平整；检查是否有超欠挖现象；所爆出的石碴块的尺寸是否适合装碴的要求；爆破设计要求的爆破进尺长度是否达到；在开挖轮廓面上，中硬岩≥60％、硬岩≥80％的炮眼痕迹保存率均匀分布；两次爆破衔接台阶宽度不应大于10cm。

爆破设计优化：每次爆破后检查爆破效果，及时分析原因并进行爆破参数的修正，技术经济指标也要改善，从而爆破效果得到了提高；应根据岩层岩性软硬情况、节理裂隙发育对眼距、用药量进行修正，要特别针对周边眼；应根据爆破后石碴的块度进行参数的修正。炮眼偏疏时石碴块度就大；块度小时就说明了在布置辅助眼时偏密了；钻眼深度根据开挖面凹凸情况修正，爆破眼眼底基本上落在同一断面上。

3.2.5 清孔。必须用钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风在炮眼装药前将炮眼石屑刮出并吹净。

3.2.6 装药。装药需按照炮眼设计布置图、自上而下分片组进行，雷管要对号入座。以泡泥赌塞所有炮眼，不小于20cm的堵塞长度。全断面采用直眼四中空型式掏槽，4个空眼，75mm的眼径，其它眼径为45mm；台阶法眼径为45mm；采用间隔不耦合的周边眼装药，连续装药结构用于其它眼，用硬泥混合砂子堵塞炮孔，孔内微差起爆的起爆方式；采用非电毫秒雷管起爆。

3.2.7 连接起爆网络。为保证起爆的可靠性和准确性，起爆网络为复式网络。

3.2.8 瞎炮的处理。应在发现瞎炮时查明原因，瞎炮如果是孔外的导爆管损坏所引起的，则切去损坏部分后重新连接导爆管，应尽量将接头靠近炮眼。如损坏是因孔内导爆管或其本身存在的问题而引起的，应首先对现场进行保护，并请爆破专家现场确定处理方案。

3.3 出渣运输。采用挖掘机和侧卸式装载机进行出渣运输，以自卸车配合，将洞内炮渣通过无轨运输一次性运至土石方利用点或指定的弃渣场，在洞内车辆分道行驶，设置车挡在卸碴码头的端头，以保证安全。弃渣场按照设计要求在弃渣前做好防护和排水。 3.4 质量检验。

3.4.1 超欠挖。围岩面爆破后应圆顺平整无欠挖，应控制在10cm～15cm内的拱部超挖量，控制在10cm内的边墙（单侧）超挖量，控制在10cm内的仰拱超挖量。严格按照设计、规范规定的材料对出现超挖部分回填密实，并做好回填注浆工作。

3.4.2 半眼保存率。半眼痕保存率在围岩为整体性较好的坚硬岩石时，应大于80%，软岩大于50%，中硬岩石大于70%。 3.4.3 对围岩的破坏程度。围岩上在爆破后应无粉碎岩石和明显裂缝，大于90%的炮眼利用率。

3.5 隧道开挖采用光面爆破技术措施。为降低洞壁粗糙率，控制超欠挖，减少岩爆发生机率及减少隧道通风阻力，采用光面爆破技术进行隧道开挖，采用弱爆破开挖困难地段，周边眼的装药量应严格控制。

3.6 必须要确保光面爆破炮眼残留率的技术措施。光爆设计应根据开挖方法、地质条件、开挖断面、爆破器材、掘进循环进尺和钻眼机具等进行，并且在审定批准后，按设计严格施工，并及时根据爆破效果修整有关参数。钻孔偏斜度不大于1°，钻眼角度、深度按设计施工，开挖的周边孔在断面轮廓上开孔并向外发散，外张量不大于20cm。

3.7 开挖施工技术措施。

3.7.1 控制超欠挖措施。开挖成型、保证初期支护质量可以通过控制好超欠挖来保证，这有利于围岩本身承载力的提高，也有利于砼的喷射。严格控制超欠挖可以采取如下措施：

①正确标示开挖轮廓线。②保证钻孔质量。③光爆。严格控制周边眼的装药量和堵塞质量，严格控制周边眼的间距和钻孔方向，实现光面爆破的最佳效果，线性超挖及炮眼痕迹保存率合乎光爆技术要求，使开挖轮廓圆顺。④优化爆破设计。不同参数的光面控制爆破技术根据隧道地质情况进行采用。周边眼装药结构的正确选用可以保证爆破质量，周边眼应采用小药卷炸药，炮泥的堵塞质量应加强。⑤开挖断面检查采用先进的仪器进行。爆破质量检查采用激光断面仪进行，依据实测断面图，分析找出超欠挖的原因，并采取相应对策。⑥严格奖罚制度的建立利于防水板的铺设，所以要制定超欠挖奖罚制度，根据超欠挖数量、炮眼残留痕迹、炸药用量等进行奖罚。

3.7.2 喷锚、量测技术措施。开挖后及时初喷，及时安装锚杆

并复喷砼；及时支护后及时量测，将结果及时反馈以期及时准确的修正。

当遇到与设计不符的围岩等级时，应及时提出设计变更，采取措施。 4 结束语

综上所述，要想取得良好的光面爆破效果，应掌握其施工技术要点，并在施工过程中按施工组织进行严格的管理，爆破参数的设计应结合实际施工进行不断优化。通过合理、有效地控制措施，控制断面的超欠挖现象，减少对围岩的扰动、降低施工成本，最终确保施工安全及质量。 参考文献：

[1]张鸿.公路隧道光面爆破技术研究及应用[j].公路隧道，2007（2）.6～9.

[2]关宝树.隧道工程施工要点集，人民交通出版社，2004.45～51.

[3]吴焕通，崔永军.隧道施工及组织管理指南.北京：人民交通出版社.2004，11.