隧道工程控制爆破技术的探讨与应用分析

李冰

（中铁十二局集团第一工程有限公司，陕西 西安 710000）

在隧道工程的施工过程中，隧道开挖过程往往会受到自然条件或人为因素的影响，直接影响到施工的进行。目前，在对隧道进行挖掘的过程中，控制爆破法是最为常用的一种方法，此方法的运用技术相对简单，并且使用效果较好，然而在此方法的应用过程中，往往会对施工质量起到一定的影响，因此，对于控制爆破法的技术要求也比较高，既要根据岩土本身的物理性质来进行爆破技术的选用，同时对于爆破工艺以及炸药的使用量上也需要做好控制。因此，必须熟练掌握控制爆破技术，保障隧道工程的质量。

1 控制爆破技术

1.1 具体含义

控制爆破技术主要是根据施工环境以及工程规模的大小来进行爆破的控制。通过各种爆破技术来对爆炸过程以及介质的破碎过程进行严格把控，保证爆破的方向、噪音、碎石的滚落以及产生冲击波都能够在有效的控制范围之内，使爆破达到预期的效果，从而保障隧道工程施工安全有效的进行。

1.2 主要类型

1.2.1 微差爆破技术

微差爆破主要是利用毫秒延时雷管，从而实现延时爆破的效果。微差爆破的主要优势是可以减小爆破所引起的冲击力，使爆破的次数得以有效减少，增强爆破效果。

1.2.2 挤压爆破技术

挤压爆破技术在实际的应用过程中主要是通过预留残渣进而提高炸药的利用率以及破碎质量。通过此项技术在爆破过程中的应用，可以确保在有限的施工时间内控制好爆破的时间，降低爆破频率。通过应用挤压爆破技术，岩石在此过程中可以反复受到撞击作用，进而有效的提高了岩石的破碎率，施工人员不再需要对其进行二次冲击的工作，减少施工人员的施工强度。

1.2.3 光面爆破技术

光面爆破技术主要是保证了在开挖的岩石中，表面更加光滑并且不受到明显的破坏。在应用光面爆破技术的过程中，首先要在开挖岩体的上面布置一部分小直径的炮眼，尽量使其密集分布于岩体表面，采取不耦合装药的形式，或者在部分孔眼中装药，而另一部分不对其进行炸药的填装，一同引起爆破，使得爆破表面平整光滑。光面爆破技术的主要优势就是可以对开挖岩体的稳定性做到有效的保障，从而降低施工成本。

1.2.4 预裂爆破技术

对于预裂爆破技术的应用则主要是人工开挖出一条分裂线，以此来保护围岩，并且可以有效的降低因爆破而引起的地面震动危害。该技术的缺点主要是当炮孔的直径较小时，孔痕率则会随之增高，那么将会对爆破的效果产生一定的影响。

2 控制爆破技术在隧道工程施工中的主要应用

在隧道工程的施工过程中，控制爆破技术是整个施工过程的关键环节，在实际的隧道施工过程中，从施工方案到爆破参数的确定，再到施工设计中的每一个环节都必须做到严格的控制。

2.1 爆破技术在隧道工程中的施工方案设计

在隧道的施工过程中，洞身主要是泥岩夹页岩、煤线，砂岩、泥岩、页岩，玄武岩，灰岩等4套地层，1条断层，其所处的地形环境十分复杂。经过整体的分析讨论，最后在施工过程中，首先对地表注浆的方式就滑坡进行加固处理，然后再进洞进行施工。在实际的隧道工程的施工过程中，往往隧道随处的实际地理环境相对复杂，在该隧道工程中，对于隧道进行开挖的实际断面达到了123m2，经过实际的对比与分析，应该利用上下台阶法进行隧道的开挖工作，对于上端面的开挖面积为44m2，下断面的开挖面积为56m2。

2.2 爆破参数的确定

通过对该隧道工程的具体情况分析可知，利用楔形沟槽法，对此工程中的沟槽最为合适，利用不同级别的毫秒雷管进行光面的控制爆破。

2.2.1 炮孔数量以及炮孔直径的计算

在进行炮孔数量及直径的判断计算过程中，首先必须要充分结合实际环境以及其中包含的岩石坚硬度，从而做出初步的判断。通常情况下的计算公式为：

N=3．3×（f×s2）1/3

其中，N为炮孔的数量，个；f为岩石坚固性系数；s为掘进断面积，m2。

根据此公式，将相关数据带入其中，可以准确的计算出炮孔数量。

2.2.2 装药量及其具体的分配

装药量的多少直接影响爆破的效果，因此，对于具体的装药量必须进行准确的计算，并通过对炸药性能与质量等多方面因素的分析来确定合理的炸药数量。目前，在对炸药容量进行计算时，普遍采用公式：

Q=qV。

2.2.3 炮眼直径在隧道爆破施工过程中所起到的影响

通过实践分析研究可以看出炮眼直径增大，使得装药量增加，爆破的威力也会随之增强，这一点是大炮眼的优势，其不足之处主要是炮眼直径越大，凿岩的下降速度也会随之增加，此时围岩的平整度以及岩石的碎片程度都会受到一定的影响。

2.3 爆破工程的主要施工设计

2.3.1 对于上台阶的施工设计

（1）炮眼的布置。目前，对于炮眼的布置通常是从距离底板50cm的位置开始进行布置。沿着中心线的两侧进行垂直楔形掏槽孔的布置，对于头排的辅助掏槽孔和中甲的辅助掏槽孔，必须要与掏槽孔之间保持40cm的距离；与此同时，炮孔钻眼要向外倾斜5°左右，在底部边界上直接布置底板孔，并且钻孔时保持向下倾斜10°左右，孔与孔之间保持85cm的距离。

（2）确定装药结构与单孔的装药量。在布置好炮眼的大小位置以及确定好炮眼数量之后，下一步则是根据施工过程的具体要求来确定装药结构及装药量，根据施工工程中的实际经验，在周围孔应选择轴向间隔装药的结构，其他的炮孔应采用连续装药的结构，在不同的施工位置上，对于炸药进行挑选的过程中也会存在一定的不同，底板孔应采用直径为32mm、长度为20cm、重量为200g的乳化炸药；拱部周围孔间应采用直径25mm、长度20cm、重量100g的卷状乳化炸药；其余孔则应选用直径32mm、长度20cm、重量为150g的卷状2#岩石炸药。单孔装药具体可以参照图 1。

（3）起爆顺序及方法。在爆破过程中，为了更好的实现爆破的预期效果，应尽量控制各个炮孔，使其同时引爆，并尽力引起的地表震动速度控制在2cm/s以内，具体引爆顺序为：掏槽孔→辅助孔→崩落孔→边墙周边孔→底板孔→拱部孔。主要采用并联的连接方式进行连接，对于主传导爆管的引爆主要是通过电雷管来完成。

2.3.2 下台阶的施工设计

（1）设置炮孔。在下断面的横截面上布置3个主爆孔，主爆孔中的3个头排爆孔上的抵抗线应该长度为1．1m，然后在布置两排阶段0．8m的主爆孔，同时要做到每排4个孔距1m的炮孔，在两侧边墙上一样要布置4个孔距0．7m的周边孔。

（2）单孔装药量及装药的结构。在装药结构上，下断面与上端面相同，在单孔装量上有所改变，只有底孔板采用单卷重量为200g的乳化炸药，其他孔均为单卷重量150g的2#岩石炸药。单孔装药量在各炮孔中的多少如图2。

图1 上半阶炮示意图

随着社会的高速发展，交通事业的快速进步，隧道工程的建设也随之增加。在隧道工程的施工建设过程中，控制爆破技术的应用对于工程质量的控制以及施工成本的控制起到了关键的作用，科学有效的控制爆破技术使得工程的质量得以提高，施工成本得以降低，为隧道工程施工的顺利进行提供了保障。因此，在爆破施工前期，为了更好的保证爆破施工方案的设计质量，则必须要充分考察实际的爆破环境，结合实际环境以及施工条件进行施工方案的设计，并且准确计算炸药的使用量、炮孔的布置数量及位置等，从而保证爆破施工的顺利进行，促进隧道工程质量以及速率的提高。

图2 下半台阶炮孔示意图

3 结语