隧道光面爆破技术总结

韩均

1 工程简介

武广客运专线连江隧道，总长2 530 m，设计速度300 km/h～350 km/h，按客运专线双线隧道设计，分进、出口相向掘进施工。洞身围岩分为Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ等级，其中Ⅱ，Ⅲ级围岩地段采用全断面光面爆破法，Ⅳ，Ⅴ级围岩地段采用三台阶法施工，以上均采用锚、网、喷初期支护，其中喷射混凝土采用湿喷技术，全隧施工时，初期支护、仰拱先施作，拱墙二衬后施作且一次性灌注。

2 光面爆破的技术要点

光面爆破是掏槽眼先起爆，然后装有同段非电毫秒雷管的炮眼同时起爆，逐一向外引爆，上一次爆破出来的岩石断面成为下一炮的抵抗线，同时各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波的叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气的膨胀使裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。

1 )根据围岩的特点，合理选定周边眼的间距和最小抵抗线，尽最大努力提高钻眼和钻爆质量。2)严格控制周边眼的装药量。3)使用导爆索来进行引爆。4)使用非电毫秒雷管起爆，合理安排开挖程序。

3 光面爆破各种参数在施工中的应用与调整

连江隧道进口开挖已施工完毕，在施工过程中存在过很多经验和教训，虽然光面爆破在隧道开挖中已是一门较成熟的工艺，但是在施工过程中还是存在一些不完善或需要注意的地方:

1 )周边眼间距E。一般情况下E=(12～15)d，其中炮眼直径d=35 mm～45 mm。

2 )最小抵抗线W(光面层厚度)。W直接影响光面爆破效果和爆碴块度，其取值在(13～22)d范围内，且W≥E。由于连江隧道的Ⅱ，Ⅲ级围岩属于硬质花岗岩，出碴完毕后对大块的石碴进行二次分解爆破，经过多次爆破后，我们把最小抵抗线间距确定在18d左右。

3 )周边眼密集系数K。K=E/W=0.7～1.0。只有在施工中不断的总结、试验，把E，W确定之后才能确定K的大小。

4 )装药集中度q。在选药上我们采用的是2号岩石乳化炸药，全断面一次爆破(q=0.2 kg/m～0.3 kg/m)。C=1/2(2号岩石炸药猛度/换算炸药猛度+2号岩石炸药炸力/换算炸药炸力)。Q=q×v。其中，Q为用药量;q为单耗;v为爆体体积。雷管采用1-30段非电毫秒雷管，隔段使用;炸药采用2号岩石硝铵炸药，规格为φ32 mm×200 mm;当有水时换成防水乳化炸药，周边眼使用导爆索引爆。

5 )掏槽形式。掏槽眼的形式一般使用两种:八字掏槽眼、直型掏槽眼。根据隧道断面大小及工程地质特点，结合现场的钻眼机械设备，我们采用的掏槽方式为八字眼掏槽方式。掏槽眼采用八字掏槽，掏槽眼比一般眼深20 cm，每对眼底间距为10 cm～20 cm。

6 )爆破参数。a.周边眼间距E:Ⅲ级围岩取45 cm，Ⅱ级围岩取40 cm;b.最小抵抗线W:Ⅲ级围岩取55 cm，Ⅱ级围岩取50 cm; c.周边眼密集系数K:Ⅲ级围岩取0.82，Ⅱ级围岩取0.8;d.装药集中度q:Ⅲ级围岩取0.20 kg/m，Ⅱ级围岩取0.23 kg/m;e.周边眼装药结构:周边眼采用小药卷间隔装药，当采用φ32防水乳化炸药时，将φ32药卷劈成两半，包缚在导爆索上，间隔均匀布置，中间间隔为15 cm。

7 )放样布眼。钻眼前，测量人员要用红油漆准确标出开挖断面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5 cm。在直线段，有条件可用激光准直仪控制开挖方向和开挖轮廓线。在放样时，我们发现，虽然放样很准，但是在前视打点的时候，总是会存在误差。所以，我们把描点刷子换成了毛笔(把毛笔头剪掉只留个底)，这样就有效的控制了放样的误差。

8 )钻眼。掏槽眼和周边眼由经验丰富的司钻操作。钻眼精度应满足下列要求:掏槽眼眼口和眼底间距误差不得大于5 cm;周边眼眼口误差不得大于5 cm;外插角应符合钻爆设计要求。在施工中我们发现钻孔方向的精度是当前影响光爆质量的最重要的一个因素，从现场断面来看，凡是炮眼留存率小的，基本上是由于钻孔偏斜引起的，两孔斜交的地方，药量过大造成超挖，反之两孔偏离处，药量小而造成欠挖。所以炮眼的平行度是很重要的，需要引起特别的重视。另外，连江隧道进口线路设计为平曲线半径10 000 m的左偏曲线，虽然半径弯曲率很小，但是在施工周边眼的时候，总是存在局部的超、欠挖，所以，我们把有经验的炮工调到边上来，让他们打周边眼来解决这一问题，最终效果很好。

9 )清孔。装药前，必须用由钢筋弯制的炮钩和小直径高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。

10)装药。装药采用反向装药，先装一支药卷作为底药。一般地段选用岩石硝铵炸药，遇水采用2号岩石乳化炸药，装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”，所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20 cm。周边眼采用φ25 mm的小直径药卷间隔装药方式，其余炮眼采用φ32 mm的药卷连续装药。注意掏槽眼的装药量可以适当增加，防止下一段爆破线没有凌空面。除周边眼、中空眼外，其余掏槽、底眼、掘进眼的装药结构均为连续装药，只是装药长度不同。

11)联结起爆网路。隧道内均采用非电毫秒雷管起爆。起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。联结时要注意:导爆管不能打结和拉细;各炮眼雷管连接次数应相同;引爆雷管应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10 cm以上处。网路联好后，要有专人负责检查各个接头的连接质量，未连接好的重新绑扎。

12)设立安全线、起爆。爆破前要由专人(一般为2人)在离爆破线200 m以外设立，200 m以内的所有人员必须撤离，确定无人后进行引爆。在出碴完成后，有时我们会发现底板没有引爆，原因为上层的尖锐石碴掉下来后把线砸断了。经过分析，是连接雷管引爆的地方太接近地面，所以把它抬高是解决问题的方法。

13)通风、排险、出碴。爆破完毕后，首先就是开启通风机(15min左右适中)，其次是装载机进去清除路面上的飞石，专人进去观看爆破情况，挖机进行爆破好的断面上危岩进行处理，最后进行出碴。注意通风布在钻孔前要挂设到距掌子面30 m的地方，放炮前把它摘除到飞石不会炸坏的地方，出碴时再把它挂回去，达到掌子面的通风良好，给施工人员提供一个很好的通风环境，这样才能很好的提高工人的工作效率，加快工程的进度。

4 结语

光面爆破是一种超挖较少，技术要求难度较大的爆破方法，隧道光爆后，开挖轮廓面的平滑度与眼距E和抵抗线W有密切的关系，根据实验结果表明:E/W=0.8时，开挖面平滑度与设计轮廓线基本一致。

光爆效果的主要参数:周边眼距离E、周边眼外插角度、相对间距E/W、周边眼装药集中度和装药方式，以及测量放线的精度等，这些参数不是一成不变的，需根据围岩类别，节理发育程度，掘进方式等多种因素反复多次，经常不断地调整参数，设计、测量、钻孔、装药等全过程严格把关，全体操作人员密切配合。

在施工中要根据爆破设计结合现场地质变化情况进行爆破试验，不断修正爆破参数，以达到最佳爆破效果。其次应该注意的是通风设备经济合理的选用:大断面隧道一般采用85×2的通风机适宜，小断面隧道一般采用53×2的通风机适宜。

在施工中我们发现，每个循环和每个循环的错台特别明显，底板开挖高低不平，周边眼之间的岩石特别突出。根据以上问题我们采取了缩小周边眼间距，缩小底板炮眼间的间距，适当减少底板炮眼的用药量等来解决上述问题。底眼整齐地布置在底板以上10 cm处，按俯角打设，底眼的眼底应落在底板以下20 cm处，不能无限制地往下插，眼口不能无限制地抬高。每个循环和每个循环之间的错台问题在施工中还是没有解决，周边眼用药量减少以后确实能解决了这个问题，但是这样做的后果就会使周边眼之间的岩石突出，会使断面局部欠挖，因此，这个问题一直没有解决，希望在以后的工作中寻找到一个很好的解决办法。应特别注意周边孔的平行度。它是光面爆破施工中最难控制又是最重要的问题，我们现在的钻孔大多采用人工钻孔，所以解决这一问题的办法只能依靠炮工的经验和钻爆队队长、技术管理员等的管理来达到这个目的。也因为如此我们全断面平均每循环进尺2.7 m左右，每日循环2.5次，使得拱部断面炮眼留存率达到90%以上，拱部半孔率达到92%以上，边墙半孔率达到85%以上，所有炮痕未发现明显裂纹。两相邻光爆孔间壁面光滑平整，平均线性超挖6 cm，最大超挖10 cm。

［1］ 中华人民共和国铁道部，客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准［S］.

［2］ 铁道部经济规划研究院，客运专线铁路隧道工程施工技术指南［Z］.2005.

［3］ 铁道第二勘察设计院，连江隧道设计图［Z］.2005.

［4］ 穆 君.水平岩层大断面隧道光面爆破施工技术［J］.山西建筑，2010，36(14)：315-316.