隧道预留光爆层光面爆破施工技术解析

2019-04-20张宝峰中铁建大桥工程局集团第一工程有限公司

门窗 2019年12期

张宝峰中铁建大桥工程局集团第一工程有限公司

1 引言

光面爆破技术不仅可以有效降低施工成本，而且还可以避免隧道围岩扰动，对周围的岩石进行保护，保障隧道施工的安全性。结合我国当前最为先进的新奥法隧道施工理论来看，在开展隧道挖掘施工时运用光面爆破施工技术能够保障隧道周围岩石的平整程度，强化隧道的稳定性。此外，光面爆破施工技术可以与隧道初期支护与二次衬砌技术进行整合运用，确保各结构层的厚度与均匀性，避免了隧道施工病害与不稳定等安全问题。本文将针对隧道预留光爆层光面爆破施工技术开展全面解析。

2 光爆效果要求与影响因素

光面爆破技术在实施的过程中，对于光爆效果的要求相对较高。针对隧道光面爆破施工来说，应该保障光面爆破面的平整性、圆滑顺滑性，平均线性超挖控制在10cm之内，尽可能的对齐炮眼。针对隧道光面爆破技术残眼率来说，应该把控在85%以上，并且保障两茬炮衔接台阶的平均值在10cm以内。

光面爆破的影响因素相互渗透、相互影响，针对地质条件来说，隧道的岩石类型、岩石走向直接决定了光面爆破参数，并且因为地质情况的差异，所以选择光面爆破器材、光面爆破工艺等层次上，都存在差异。光面爆破钻眼的精度，是结合不同工程实际需求开展差异化进行设置的，其中开眼施工、钻眼角度、测量放线等因素，都对实际开展隧道工程光面爆破带来了影响。所以，为了确保光面爆破实际质量，就需要结合施工项目的实际情况，开展差异化、科学化的光面爆破设计，实现光爆效果。

3 隧道光面爆破施工技术原理

光面爆破施工技术是在冲击波拉伸与破坏作用之下实现的，在冲击波作用之下爆炸气体会发生膨胀，两者同时发生爆炸便会形成爆破效果。在出现爆破效果以后，各个炮眼的冲击波会在同一时间向周围进行传播，这时周围相邻的炮眼在冲击波的作用下会相互碰撞并不断叠加，提升碰撞力的效果。若拉力的最大值比岩体的极限抗拉力更大，那么岩石则会出现破裂、缝隙，在此基础上阻止了孔壁上其他位置出现裂痕的可能，这样便可以实现了保护隧道围岩是作用。

4 光面爆破施工技术工艺

4.1 光面爆破设计

在实际开展光面爆破设计时，应该结合施工现场的实际情况科学合理的选择光面爆破器材。在初步开展实地勘测之后，实事求是构建出起爆网络、导爆索、炸药品种、非电导爆管等诸多内容。结合现场施工的具体细节来确定炸药的类型，明确“硝铵炸药、小药卷、防水乳化炸药”等炸药类型特点，并合理的选择炸药类型。值得注意的是，在实际开展爆破工作的过程中，应该尽量少使用炸药，以便于有效降低空气冲击波的威力来实现良好爆破效果。通过公式的手段来分析爆破形式，无论使用直眼掏槽还是梅花形掏槽、中空孔掏槽、斜眼掏槽，都应该注意通过微差起爆的手段来明确操作时间。

4.2 测量

在实际开展光面爆破之前，必须要针对实际隧道情况开展详细的测量与分析，以便于控制隧道开挖轮廓线精准度。严格对光面爆破施工隧道开挖断面的水平线中线、轮廓线、起拱线等内容进行详细测量，缜密把控测量结果，明确炮孔的实际位置。在多次测量与检查之后，严格把控与确定爆破的具体位置以及操作步骤，并开展光面爆破钻孔工作。在开展钻孔的之前，应该保障平行风向，把控爆破钻孔的位置与底边整齐度。

4.3 钻孔

在开展隧道光面爆破钻孔时，应该参考炮眼布置图明确钻孔的位置。首先掏槽眼的眼口与眼底之间的距离进行明确测算，将其保障在5cm之内。此外，还应该辅炮眼的角度和进度进行分析，为爆破工作打下良好基础保障，保证两者之间的误差在10cm左右。在周边的孔眼位置应该位于隧道的断面轮廓线上，眼底和开挖断面轮廓线之间的距离应该保障在10cm左右。外圈的炮眼以及周边的炮眼的排距误差应该保障在5cm左右。若开挖面呈现出凹凸不平的现象，就应该结合实际情况对隧道的炮眼深度进行处理和明确，保障除了底板与掏槽眼之外，所有的炮眼都处于同一平面。

4.4 装药

装药是光面爆破当中非常重要的一个环节，一般都是通过人工的形式来完成的。为了切实有效的保障光面爆破的安全性，必须要利用高压风将钻孔当中细微的岩石粉尘清理干净，保障没有粉尘残渣残留之后才能够进行装药。在装药的过程中，应该分片、分组进行装药，并且确保装药的严密性，遵循炮孔布置图的要求，严格分析光面爆破参数，明确光面爆装药流程。将炮眼长度保障在20cm～30cm之间。最后在光面爆破网络的基础上，明确各个装药部分的装药质量。周边眼尽量采用导爆索（又称红线）进行连接，连成一个整体后连接到最大段位雷管上，达到最后起爆的效果。将其他辅助眼导爆管按照同断面炮眼为1束原则，捆绑到同段位雷管当中，最后将不同段位导爆管穿到同一个雷管上，并且控制导爆管的长度，确保导爆过程的安全性。

4.5 通风找顶

在开展爆破之后必须要第一时间进行通风处理，并在光面爆破的半个小时之后及时开展洒水工作，对光面爆破工程进行消除烟气、降温处理。在冲洗完毕之后，可以对隧道顶部开展混凝土初喷，来封闭岩面。只有确保通过找顶与混凝土初喷的基础上，才能够保障光面爆破碓碴效率。

4.6 出碴

装碴工作完毕之后，则需要利用反铲式挖掘机、侧卸式轮台装载机等设备相互配合，切实保障出碴工作的顺畅性。合理选择具备自卸功能的大型汽车，并且应该在弃碴场当中设置2台以上的推土机，以便于随时随地的来处理场地，确保出碴工作的顺畅性。

5 隧道预留光爆层光面爆破工程案例

5.1 工程概况

某隧道是公路改建工程当中的单洞双车道隧洞，长度为1545m，隧道开挖宽度为12m，开挖高度为8.2m。在实际进行开挖时，断面面积为76m2。在实际开展施工的过程中，隧道的环境与施工条件相对较好，其中Ⅲ类围岩长1200m，占总隧道长度的75%以上。隧道周围的岩石一般都是为微风化凝灰岩，岩石整体也相对较为完整。想要保障隧道施工中的实际开挖效果，便可以使用预留光面爆破挖掘工艺，并且所使用的设配，该工程特意预留了隧道预留光爆层来进行光面爆破。针对该工程来说，实际开展爆破的设备选择的是yt28气腿式凿岩机、自制钻孔架、小松挖掘机、50型测产装载机。

5.2 光面爆破工艺

为了满足该隧道功能工程的光面爆破需求，在施工当中采用中导洞超前技术、预留光爆层、前后同时作业、复合式爆破等技术手段。在实际开展超前小导洞与隧道大轮廓面、光面爆破同时作业，切实保障了作业效率。两面作业的距离为13m～17m，其实际爆破工艺流程如图1所示。

图1 隧道预留光爆层光面爆破工艺流程图

5.3 具体光面爆破方法

在开展具体光面爆破操作的过程中，为了满足光爆效果，必须要从以下几个层次入手。

（1）超前小导洞爆破设计。该工程所选择的槽眼位单式掏槽、复式楔形掏槽，来开展三级掏槽设置。计算小导洞的炮眼数目，并计算出每循环用药量。

（2）光爆层爆破设计。严格按照数据推理算法的形式，结合隧道地质实际情况，明确光爆层的光爆参数，该工程的光爆参数如表1所示。

表1 某工程光爆层光爆参数

在周边眼装药过程当中，需要将炸药加工成光爆小药卷，不耦合系数控制在1.6～2.0范围当中，并且利用导爆索进行连接。（3）起爆方案设计。在开展起爆时，必须要严格按照项目工程的实际需求，利用非电毫秒雷管1～15段，周边眼采用导爆索传爆，确保各个孔并簇连接，使用非电毫秒雷管进行导爆。将导洞、光爆层分成两个独立的起爆网络，明确各个环节的起爆参数，切实保障隧道光爆效果。