光面爆破参数的调控

【摘 要】概述了目前隧道施工中普遍采用光面爆破技术的原因；结合工程实践，详细阐述了如何根据安全和环保法规、在光爆施工过程、“四新”应用中、根据围岩变化和光爆效果调控光爆参数；指明了参数调控技术的发展趋势；总结出提高光爆参数调控技术的重要途径：采取发展智能优化控制决策管理技术等措施，以实现实时数据和信息的交流，使其朝着标准化、定量化、数字化、智能化与自动化的方向发展。

【关键词】光爆参数 调控方法和步骤 发展趋势

1引言

目前，隧道施工普遍采用光面爆破技术，以尽量降低对围岩的振动，在隧道周边形成一个光滑平整的边壁，从而保持围岩的完整性和自身承载力。为了保证光爆效果，避免超、欠挖现象，就必须对光爆参数进行及时有效地调控。方法和步骤如下。

2调控方法和步骤

2.1根据安全、环保法规调控

2.1.1爆破震动

从爆源到被保护物的距离应保证被保护物不受到爆破振动作用的破坏，这段距离称为爆破地震安全距离。可按下式计算：

式中：R为爆源中心至被保护建筑物的最小距离，m；Q为炸药总量，kg，齐发爆破取总炸药量，秒差爆破或微差爆破取最大一段的炸药总量；V为被保护建筑物基岩质点的允许安全振动速度，cm/s，可根据《爆破安全规程》确定，例如：一般砖房取V=2～3 cm/s，钢筋混凝土框架房屋取V=5 cm/s；m为药量指数，集中药包取1/3；K、a为与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数。

工程实际中，更多的情况是爆源与需要保护的建筑物之间的距离R一定，要求在爆破地震振动速度不超过建筑物的允许安全振动速度的前提下，计算齐发爆破允许的最大装药量或延期爆破药量最大一段的允许装药量Qmax，可按下式计算：

2.1.2爆破飞石

（1）几何相似公式。爆破场地位于山坡上，极易产生爆破飞石，对其危害必须进行预控。爆破飞石距离的计算公式，我国普遍采用的经验公式：Rf=20Kn2W 式中：Rf为最远抛掷距离； K为安全系数与地形、风向有关；n为爆破作用指数；W为最小抵抗线。

我国《爆破安全规程》（GB672222003）中指定，此公式在W<25m，n=1左右的硐室爆破中较为准确。

（2）Lundborg统计规律公式。

Lundborg统计规律公式： Rf =KTqdb 式中：KT为与爆破方式、堵塞长度、地质和地形条件有关的系数，取110～115；q为单位炸药消耗量，kg/m3，加入此因数使计算精度超过了德汤尼克公式；db为炮眼直径，mm。

2.1.3其它注意事项

例如：高压线下的石方爆破。除了采用围挡等防护设施外，在施爆前，调整药量和布孔参数，选用微差及压碴爆破，保证达到预期效果。

2.2加强光爆施工过程的控制

只有光爆工序的施工质量符合确定的参数要求，现场采集的数据才有参考性和可比性，才能作为参数的调整的依据。为此应采取的下列措施。

（1）准确的测量、放线是保证。测量员用全站仪测量出隧道中心线和拱顶高程，标出炮孔位置，用激光断面仪测量出隧道开挖轮廓线，用红漆画出开挖轮廓线。推荐采用TM隧道断面测量系统。

（2）严格的施工工序管理是关键。1）对钻工进行技术交底，钻周边眼要做到“准、直、平、齐”。2）钻眼要实行“定人、定机、定位、定质、定量”制度。3）奖罚措施除了考核进尺外，还要考虑超欠挖、炮孔残留率等情况。

（3）操作规程要科学合理。1）为了保证周边孔轴向不耦合且中心不耦合装药，可将药卷捆绑于竹片上。2）周边眼应选用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。采用反向起爆可以增加应力波和爆炸气体的作用时间，故周边孔采用反向起爆。3）采用非电起爆网路，掏槽孔、辅助孔均采用非电组合雷管； 由于周边孔是最后起爆，故采用高段延期雷管与导爆索的双重起爆法。如图1。

图1掏槽孔、辅助孔、周边孔装药结构图

2.3“四新”应用中的参数调整

“四新”是指新材料、新设备、新工艺、新技术。一般前三种应重新确定光爆参数的计算公式和经验数据，下面介绍一例能提高参数调控效率的新技术。

TM隧道断面测量系统可采集每循环光爆的围岩断面数据和超欠挖数据，以及初支、二衬断面及其厚度等尺寸，通过现场检查、分析，找出影响光爆质量的主要原因，据此调整光爆参数，提高光爆质量，并以此作为奖罚依据，加强现场量化管理。

TM隧道断面测量系统的基本原理：采用免棱镜型全站仪确定基点与断面若干点距离，并由TMF隧道断面测量PDA版将数据采集入库，计算和绘图，通过TMO隧道断面测量分析系统软件对所有数据分析处理，形成各种报表和文件。此系统具有操作独立性强，每断面仅需2～4分钟，比传统的人工断面测量、激光隧道检测仪等方法更精确、迅速。[1]

2.4根据围岩变化调整

光爆参数应针对围岩变化情况而调整。例如：掌子面围岩出现左侧较破碎，右侧掌子面围岩整体性较好，可加大左侧周边孔孔距与光爆层厚度，减少左侧炮孔的数量和装药量。

2.5根据光爆效果调整

爆破效果如果不理想，就应对光爆参数进行调整。如果出现欠挖，需减小周边孔距和光爆层厚度，增加炮孔的数目和炸药量；出现超挖，需加大周边孔距和光爆层厚度，减少炮孔的数目和炸药量。如果石碴块度小，说明辅助眼布置偏密；块度大说明炮眼偏疏，用药量过大。还根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，使炮眼眼底基本落在同一断面上。通常经过二三个钻爆循环的参数调整，就能达到最佳效果。

3 参数调控技术的发展展望

开发手持式（如iPad）的隧道及地下工程光面爆破智能优化控制管理决策系统，对地质构造环境、岩石性质等地质信息进行准确快速采集与分析，利用网络技术实现实时数据和信息的交流，对光面爆破过程中各参数与岩体是否匹配进行智能分析，在综合判断前期现场试验爆破过程是否合理的基础上，及时反馈分析并修正优化各爆破参数，以预测后续工程爆破过程中可能出现的新行为、新动态，排除工程爆破过程中可能出现的超、欠挖情况和险情。

4结语

发展智能优化控制决策管理技术，制定光爆质量评定指标体系与技术标准，开发基于无线网络技术的光面爆破智能优化控制管理决策系统，以实现实时数据和信息的交流，使其朝着标准化、定量化、数字化、智能化与自动化的方向发展。[2]这是提高光爆参数调控技术的重要途径。

参考文献：

[1]陶坤，何小平.TM隧道断面测量系统在施工质量控制中的应用[J].施工技术，2008，37 （11）：73-76.

[2]王建秀，邹宝平，胡力绳.隧道及地下工程光面爆破技术研究现状与展望[J].地下空间与工程学报，2013，9（4）：804.

作者简介：赵亮（1971—），男，汉族，山东牟平县人，本科，工程师，国家一级建造师，项目技术负责人，从事隧道、土石方开挖爆破、工民建施工技术和管理方面的研究。