隧道光面爆破施工技术研究

殷 桥

(贵州路桥集团有限公司，贵州 贵阳 550001)

1 工程概况

隧道为分幅式隧道，左幅起迄桩号为ZK35+297～ZK40+474，全长5 177.00 m，我合同段施工桩号ZK38+000至出口，该段最大埋深411.49 m。右幅起迄桩号为YK35+279～YK40+465.00，全长5 160.00 m，我合同段施工桩号YK38+000至出口，该段最大埋深406.00 m。

2 地质条件

地层岩性：场区岩性为主要石英砂岩夹泥岩，分布于隧道进口段及洞身段，其次为泥岩，分布于出口浅埋段。

地形地貌：隧场区地处云贵高原的东南斜坡，隧道穿越地段海拔896.5～1 534.5 m，相对高差638.0 m，隧道轴线通过段高程地势陡峭，基岩大部裸露，地貌类型属低中山侵蚀构造地貌。

不良地质现象：合同段设计图显示地质构造简单，无不良地质现象。但均为IV、V级围岩，须加强超前地质预报，发现不良地质现场及时处理。

3 隧道光面爆破施工技术

此隧道围岩大部分均为Ⅳ～Ⅴ级，属软质围岩，为确保施工安全和地面建筑物的安全，在开挖施工中全部采用光面爆破，尽可能地降低爆破产生的震动。

3.1 光面爆破施工方案

钻爆设计原则：根据围岩特点合理选择周边眼间距E及周边眼的最小抵抗线W，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上。严格控制周边眼的装药量，借助导爆索进行间隔装药，使药量沿炮眼均匀分布。以确保隧道周边成形良好，并减少对围岩的扰动。根据爆破效果，调整掏槽眼形式，并适当加深掏槽眼深度，以保证掏槽效果，一般采用掏槽眼向内倾斜以达到较好的进尺效果。合理分布掘进眼，以达到炮眼数量最少、材料最省；同时碴块又不致过大，便于装卸。

合理选择循环进尺：根据工期要求及机械能力等因素来综合考虑。

合理选择爆破材料：采用安全性能好的塑料导爆管，防水乳胶炸药进行非电微差爆破。

控制单段最大装药量：爆破震动的振速与单段最大装药量有关，因此，控制每段最大装药量来确保爆破最大振速在邻近建筑物小于25 mm/s。台阶法钻爆设计技术参数：光爆眼取30～45 cm，最小抵抗线取用60 cm，采用斜眼环形掏槽。炮眼直径38 mm，电毫秒延期雷管起爆。周边眼装药均采用φ20的小药卷间隔装药。

装药结构及堵塞方式：装药结构周边眼；用小直径药卷间隔装药；堵塞方式所有装药炮眼用炮泥堵塞，周边眼堵塞长度不小于26 cm。

爆破效果监测及爆破设计优化爆破效果检查：超欠挖检查；开挖轮廓圆顺，开挖面平整检查；爆破进尺是否达到爆破设计要求；爆出石碴块是否适合装碴要求；爆破震动速度的监测结果是否小于25 mm/s。

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。根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距，用药量，特别是周边眼。眼偏少，用药量过大。根据爆破振速监测，调整单段起爆炸药量及雷管段数。根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，眼底基本上落在同一断面上。

3.2 光面爆破施工工艺

测量放出开挖线→上台阶①开挖(或爆破)→出渣→拱部Ⅰ初期支护→下台阶②开挖→边墙Ⅱ支护→下台阶③开挖→边墙Ⅲ支护→仰拱④开挖→仰拱Ⅳ初期支护→仰拱Ⅵ钢筋混凝土施工→仰拱Ⅶ混凝土回填施工→仰拱⑤开挖→仰拱Ⅴ初期支护→仰拱Ⅵ钢筋混凝土施工→仰拱Ⅶ混凝土回填施工。隧道爆破开挖主要控制外圈爆破质量，故只对外圈进行钻爆设计，内圈、低排、掏槽、下导按常规钻爆施工即可。装药时周边眼不耦合装药， 炮泥堵塞30 cm，85 cm深装20 cm长药卷、孔底装10 cm药卷。

3.3 光面爆破主要施工方法

测量放样出开挖弧线，采用光面爆破，以控制围岩超欠挖。周边眼间距为40～60 cm，深度2.0 m～3.0 m，每循环进尺为2 m。开挖出渣完毕，立即初喷4 cm厚的混凝土以封闭新开挖岩面。测量定位格栅拱架，施工超前支护及拱部系统锚杆、钢筋网、复喷混凝土。开挖下台阶采用预裂爆破，下台阶分两侧错位开挖，错位距离5 m，挖至边墙底部，开挖距离控制在4～5 m。测量定位钢架，边墙支护(喷、锚、网、钢架连接)跟随下台阶开挖顺序前进。测量定位仰拱与回填混凝土的高程，仰拱采用半幅开挖，交叉前进的方法，开挖距离不超过15 m，开挖后立即施工初期支护、仰拱钢筋混凝土及混凝土回填，以便保证上下台阶施工的通行。对局部松散破碎、富水地段，围岩自身稳定性较差，易发生围岩失稳，采用缩短进尺距离的方法，短进尺、弱爆破、强支护，并及时施作二次衬砌。

3.4 光面爆破施工的质量控制

最大段允许装药量控制：以允许爆破震动速度来控制，由萨道夫斯基公式进行计算：Q=R1/m(V/K)1/αm。式中：Q—最大一段允许用药量kg；V—振动带安全控制标准，按照招标文件和爆破安全规程标准控制；R—爆源中心到振速控制点距离；K—与爆破技术、地震波传播途径介质的性质有关的系数；α—爆破振动衰减指数；其中K、α需在施工过程中对小药量爆破实测的数据进行回归分析重新标定，标定前爆破设计时K、α则按爆破安全规程根据岩层状况选取。

爆破器材选择：炸药采用乳化油炸药，周边眼爆破采用专用光爆炸药，雷管采用非电毫秒雷管。

装药结构：周边眼采用不耦合装药结构，辅助眼采用耦合装药结构。

起爆方式：采用非电起爆方式，高段位分段微差控制爆破。

爆破参数确定：在参数选取过程中综合运用工程类比、计算两种方法，结合我公司承建工程的成功爆破经验和本次招标文件予以确定，爆破参数还将在以后施工中根据现场试验调整。

4 结束语

综上所述，光面爆破技术的应用中，先要设计出准确的爆破施工方案，然后依据科学的施工工序，采用合适的施工方法，以严格的质量控制措施进行，才能不断提高光面爆破技术使用水平。从而不断提升隧道施工中支护的质量，提升岩壁的稳定性，避免周边区域围岩受到扰动，达到岩体开挖轮廓的科学控制水平，有利于提升隧道施工整体水平。