光面爆破技术及其在隧道掘进中的应用

陈 章

重庆华融天泽基础设施发展有限公司

光面爆破技术及其在隧道掘进中的应用

陈 章

重庆华融天泽基础设施发展有限公司

光面爆破技术是要在选择正确的爆破参数的基础上，还需要应科学的方法使光面爆破沿着周边的岩石裂开，而且对于隧道周围的岩石表面几乎不产生破坏从而得到的一些接近于开挖线的爆破方法，它实际上是用了岩石的抗劈的能力。这个方法是开始需要在开挖面上布置上一排的周边的眼，让炸药不会充满整个炮眼孔，而且还需要留出一定的间隔出来，最后一期同时点爆炸，可以靠临近的炮眼之间的破坏冲击波的力来形成裂缝。

隧道工程；掘进；光面爆破技术

隧道光面爆破是支撑新奥法原理的重要技术之一，它通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，在隧道开挖轮廓线上布置密集炮孔，采用不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆孔起爆之后起爆，以形成平整轮廓的控制爆破技术。光面爆破的目的在于控制爆破作用范围和方向，尽量减少爆破作用对围岩的扰动，减少超欠挖，使爆破后的隧道围岩壁面平整、光滑，满足隧道设计要求。

1 光面爆破技术在隧道施工中的原理概述

光面爆破技术是挖掘技术的一种类型，它用于隧道施工中，实现快速的挖掘，在我们的隧道施工应用中的炮眼有三种类型，即周边眼，辅助眼和掏槽眼。在我们实际的工程中，通过在隧道的掘挖过程，光面爆破技术要求在断面的轮廓上要加上一些周边眼，通过合理的布置周边眼实现对火药的威力及其的能量爆发度的良好的掌握，让炮孔周围减少压碎的位置大小。对于光面爆破技术，它采用的是不耦合的装炸药方式，在照耀爆炸了之后，炮眼周围就会很明显的降低压力，这个时候我们的炸药起的作用就是准静压力。

2 隧道掘进中光面爆破技术的应用

2.1 光面爆破参数设计影响

隧道光面爆破效果的主要参数包括炮孔间距(E)、炮孔密集系数(m)、线装药密度(q)、最小抵抗线(W)、不耦合系数(D)，而它们之间又是相互联系的。所以，合理确定光爆参数，特别是选择E和W的值，使其处在某一正确、协调的范围内，才能达到理想的光爆效果。

1)炮眼直径。炮眼直径的确定直接关系到施工的效率和成本，应综合考虑岩石特性、现场机械设备情况及工程具体要求进行选择。一般情况下，主要应依据爆破的现场和钻工机具确定。如在地下小断面的巷道实施光面爆破时，孔径取32～45mm；而在露天情况下实施光面爆破时，孔径则可取大些。

2)炮眼间距。孔距的取值主要受到所选用炸药的性质、不耦合系数和岩石的物理力学性质的影响。根据光面爆破机理分析，光面爆破的实质是使炮眼之间产生贯通裂隙，以形成平整的岩壁断裂面。

2.2 光爆孔装药结构

隧道光面爆破中光爆孔通常采用不耦合、间隔装药结构，不耦合系数一般为1.5～2.0。受限于工地药卷直径和钻孔设备配备，该光爆孔的不耦合系数为1.5，根据线装药量计算得出的药量合计为3卷多药包。其他炮孔均采用连续装药结构。为了保证光面爆破效果，光爆孔采用导爆索齐发爆破网路。

2.3 光面爆破施工工艺

隧道掘进光面爆破施工工艺环节主要有工作面上放样布孔、钻孔、炮孔检验与清洗、炮孔装药、连接起爆网路、起爆、检查爆破效果。具体光面爆破施工工艺过程如图1所示。

光面爆破的另一关键问题是掏槽孔与光爆孔的钻孔准确性。为了确保光面爆破效果，施工要求是：

1)掏槽孔方向应尽量垂直于层理，其深度比其他眼加深10cm；

2)光爆孔严格按设计开挖轮廓线布置，开眼位置在设计断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm；光爆孔外斜率控制在5cm/m内，孔底超出开挖断面轮廓线控制在10cm内，爆落孔至光爆孔的抵抗线误差控制在5cm内，对于软岩，光爆孔孔底应落在设计轮廓线上。钻孔结束，应依据光面爆破设计图纸逐一检查成孔并做好记录，对于不符合要求的炮孔应调整或补孔。此外，辅助孔尽量均匀分布到工作面上。

图1 光面爆破施工工艺

3 光面爆破技术在隧道掘进中的应用要点

3.1 光面爆破方案的确立与所要遵守的原则

我们要实施的光面爆破技术的方案，要符合我们具体的实际来制定，要结合当时的工程的地质因素和所要求的施工标准来制定，最后看是否要采用光面爆破技术来进行我们的隧道爆破。对于隧道的光面爆破这种技术分为两种，为全断面一次性的开挖法，这种方法不太使用，大多都采用第二种方法预留光爆层，这种方法的爆破效果比较理想化，所以被普遍的采用。光面爆破施工技术的原则：要根据我们周边岩石的实际情况来进行，合理的科学的布置炮孔，并对爆破参数进行优化，从总体上提升爆破的效果。对于光面的爆破，要控制好开挖的轮廓，注意安全为第一来提高工作速度，尽量缩短工期。

3.2 技术控制措施

1)强化爆破作业人员的岗前培训，使之熟练掌握光面爆破技术要领和施工方法，确保施工质量；

2)优先选用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好及爆炸威力大的2号岩石硝铵炸药；

3)光爆孔应采用不耦合装药结构和间隔装药，所用药卷直径注意不应小于该炸药的临界直径，以保证稳定传爆；

4)光爆孔应尽量采用齐发爆破；

5)尝试炮泥加水袋填塞爆破技术。在炮孔填塞前，在炮孔中一定位置处放置预先制作的水袋，利用爆炸冲击激起的静水压力破裂岩石但并不破碎岩石，在提高炸药能量利用率和炮孔利用率的同时，更有利于改善光面爆破效果和爆破作业环境。该技术在重庆环线地铁隧道爆破开挖中得到了成功应用，并在类似工程中得以推广使用。

光面爆破技术在隧道施工中的应用里，爆破参数和洞的质量息息相关，所以要科学的选择，所以我们要慎重的科学的对爆破参数进行确定。在开挖隧道的施工中，要对周围岩层的变化进行实时的测量和关注，来随时的进行调整参数，合理的来实现选择并对于查亚种类和结构进行优化，加强对于光爆孔的顺序合理的控制，让光面爆破技术提供好的质量保证。

[1]王力功.光面爆破技术研究及其在隧道掘进中的应用[J].工程爆破，2001，01：65-68+78.

[2]钟云，方义.光面爆破在高速隧道掘进中的应用研究[J].淮南职业技术学院学报，2015，01：5-9.

[3]曹琴，吴战，田新邦，叶新.光面爆破技术及其在隧道掘进中的应用[J].交通科技与经济，2015，04：105-109.