流纹质凝灰熔岩地质光面爆破施工技术研究

张勇

摘要：隧道爆破开挖效果较差，超挖导致增加了大量费用、欠挖补炮形成超挖并造成安全隱患和制约进度，甚至造成坍方现象、初期支护背后空洞等安全质量隐患。为进一步提高隧道爆破效果，加强隧道开挖过程控制，对隧道石质围岩开挖要求采用光面爆破十分必要。

Abstract： Tunnel blasting is ineffective in excavation. Over-excavation results in large cost increase， underbreak and extra blasting causes over-excavation and leads to safety risk and constraints the process， and even causes quality problems such as collapse and initial support back hole. In order to further improve the tunnel blasting effect and strengthen the control of tunnel excavation process， it is very necessary to use smooth blasting for the excavation of the rock mass surrounding the tunnel.

关键词：流纹质凝灰熔岩地质；隧道工程；施工技术；光面爆破

Key words： rhyolitic tuff lava geology；tunnel engineering；construction technology；smooth blasting

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）05-0151-03

1 工程概况

丰顺隧道起止里程DK47+769.6～DK62+176.6，全长14407m，进口位于梅州市丰顺县建桥镇下坪塘村，出口位于梅州市丰顺县东联镇虎局村。隧道进口和中部有国道G206通过，隧道出口有东联领乡道Y107通过，交通条件尚可。主洞Ⅱ级围岩：590m；Ⅲ级围岩：10430m；Ⅳ级围岩：1500m；Ⅴ级围岩：1887m；Ⅲ级围岩占72%，斜井采用全断面法开挖，正洞主要采用台阶法施工；岩层主要以流纹质凝灰熔岩、凝灰岩、流纹班岩等，局部夹杂质砂岩，岩质硬，岩体较完整，裂隙较发育；综上所述，提高隧道光面爆破施工质量，控制超欠挖，有利于降低施工成本。

2 光面爆破意义

2.1 光面爆破定义

隧道光面爆破法是钻爆法开挖施工的关键工序，是通过正确选择爆破参数、爆破器材和爆破设计方案等等，分区分段的微差爆破，以达到使临空面沿着预设方向形成较为平整和规则轮廓，并且符合设计结构尺寸。光面爆破施工方法普遍应用于硬岩和中硬岩之中。

2.2 光面爆破实质

在施工过程中严重的超欠挖会浪费资源、增加费用、加大施工难度，主要表现在以下几个方面：①增加弃渣方量，延长机械设备作业时间；②超挖部分采用同强度的混凝土回填，耗时且加大工程量；③欠挖直接影响衬砌结构厚度，处理费工、费时、耗材；④要尽量减小由于超欠挖带来的不利影响，必须针对不同的围岩地质，选取适宜的爆破参数；⑤超欠挖形成的褶皱面，既影响外观质量，又不利混凝土喷射、防水板铺挂，致使工序不能正常衔接；⑥局部严重的超欠挖会产生应力集中，影响围岩的自稳能力，岩体易崩落、掉块，给施工带来安全隐患；⑦下面以流纹质凝灰熔岩地质为主的丰顺隧道光面爆破施工技术做简单介绍。

3 光面爆破参数选择

3.1 钻爆设计原则

爆破设计遵守以下原则：炮孔布置便于提高机械钻孔效率；提高炸药能量利用率，以降低炸药用量；减少对围岩的扰动，采用光面爆破，控制好开挖轮廓，提高钻爆效果；在保证安全前提下，尽可能提高掘进速度。

3.2 参数选择

根据洞内围岩情况，拟选择的爆破技术参数为：炮眼深度：Ⅲ级围岩3.0m；炮孔直径：Φ40mm；炸药类型：乳化炸药；雷管间隔：非电毫秒雷管间隔大于30ms。

3.3 爆破方案设计

3.3.1 爆破器材选用

开挖断面有无渗水均采用Ф32的2号岩石乳化炸药，采用起爆器起爆，采用1、3、5、7、9、11、13、15段位的等差非电毫秒雷管引爆，并辅助使用5号塑料普通导爆索。

3.3.2 装药结构

周边眼装药采用Ф32直径光爆药卷间隔装药，导爆索连接，导爆索用竹片和电工胶布与炸药卷绑在一起。其它眼采用不耦合连续装药结构，所有炮孔均堵塞不小于300mm的炮泥。

3.3.3 爆破方案

总结后的爆设计在丰顺隧道各个洞口爆破基础上，借鉴以往施工经验和相关光面爆破文献，同时考虑开挖台架结构尺寸而形成。

①周边眼间距E。本隧道岩性主要以灰岩为主，层理明显，薄厚不均，节理较发育，总体围岩强度偏弱，通过类比E取50cm，后期根据不同围岩情况不断修正，拱部考虑自重可增加至55cm。

②周边眼抵抗线W与装药密集系数K。

周边眼间距E与抵抗线W之比K称为周边眼密集系数，将它作为衡量光爆效果的重要指标，理论上E

③周边眼装药集中度q。周边眼装药集中度q以线装药密度表示，现场周边眼装药为5～6卷，本设计取大值装6卷，后期可减至5卷。

式中：G——周边眼装药量kg，L——周边眼深度m

计算q=1.2/3=0.40（kg/m）或q=1.0/3=0.33（kg/m）。

④周边眼不耦合装药系数D和装药结构。

式中：di——炮眼直径，dk——药卷直径

采用不耦合装药结构，不耦合装药系数一般大于2，通常使用小药卷连续装药。本项目使用φ32药卷，炮眼直径φ40，计算D为1.25，由于不耦合系数小于2，采用间隔装药。在开挖爆破施工过程中，还应根据工程地质条件的变化，随时修正爆破参数，以取得最佳的爆破效果。钻爆作业必须严格按设计钻孔、装药、连线、起爆。

3.3.4 光面爆破流程图（图1）

3.3.5 爆破设计图

①辅助坑道Ⅲ级围岩全断面开挖爆破设计图。

②正洞Ⅲ级围岩台阶法开挖爆破设计图。

4 主要施工机械设备配置

5 主要劳动力配置（表6）

6 施工过程中注意事项

①测量人员严格按钻爆设计图准确放样出炮眼（尤其是周边眼）位置；②根据岩体的不同地质条件，合理利用结构面。一些断层、节理、裂隙可以起到控制缝隙扩展方向的作用，爆破时可加以利用；③为了减少振动、飞石及噪声，保证洞内初期支护及作业安全，炮孔加强堵塞，避免飞石溢出，降低噪声，减弱振动，并让机械、人员撤出安全距离；④辅助眼及周边眼孔底要尽可能保持在同一平面上，以获得爆破后较平整的掌子面，方便下一循环施工；⑤爆破设计优化。每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。

7 结束语

要获得良好的光爆效果，应注意以下几点：①根据围岩状况，选定合理的周边眼间距和最小抵抗线，并根据爆破效果及时调整爆破参数；②选取技术熟练的测量人员及爆破操作人员；③严格控制周边眼用药类型及装药量，并尽可能将炸药沿炮眼均匀分布；④加强管理，将爆破设计积极应用于施工现场；⑤需采用跳段毫秒管，并设计好起爆网络；⑥按照光面爆破设计要求施工，可获得较好的光面爆破效果：1）开挖轮廓圆顺、平整、规则成型。平均线性超挖<15cm，最大线性超挖<25cm，局部欠挖<5cm；2）石碴平均块径<35cm，堆碴集中，抛距<20m，炮眼利用率>95%，残痕保存率>80%，爆破后围岩稳定，基本无剥落、掉块现象；3）光面爆破效果图，詳见图4。

参考文献：

[1]TB 10753-2010，高速铁路隧道工程施工质量验收标准[S].

[2]铁建设〔2010〕241号高速铁路隧道工程施工技术指南.

[3]石涛.谈土石隧道光面爆破施工技术[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2012（08）.endprint