高速公路隧道光面爆破施工技术的应用

易威良

（四川公路桥梁建设集团，四川 成都 610000）

0 引言

利用光面爆破技术进行挖掘作业的过程中，容易出现两炮衔接台阶大，凸凹度大，炮痕利用率降低，对围岩造成破坏，严重时还会危害到围岩的稳定性。超凿严重，导致出渣率提升、水泥用量超方，直接影响到施工质量、施工进度和施工成本。所以，在光面爆破过程中，要做好相关参数设计和改进，完善施工工艺，做好施工质量管理，确保整个施工阶段的安全和质量。本文以某分离式高速公路长隧道为例，对高速公路隧道光面爆破施工技术应用进行研究，着重解析高速公路隧道光面爆破施工中的不足之处，为该技术的推广应用及质量控制提供参考。

1 高速公路隧道项目简介

某分离式高速公路长隧道，左线长1989m，右线长1990m。隧道整体区域内，中线地面高程是615.5～909.5m，高差相距为294m，隶属于低山地貌，且地势高低不平，自然环境恶劣，不利于施工。地质探测较差，时常发生断层与浅埋现象，最终出现垮塌、冒顶与涌水等潜在安全危险。基于此，该项目严格按照光面爆破施工技术标准执行，高效化解了围岩扰动，缩减支护数量与防水原料过度损耗，不仅强化了隧道稳定性，且缩减费用投入，最终保证完工，且全面提升了工程质量。

2 高速公路隧道光面爆破施工流程

光面爆破通常被称为控制性的爆破，其主要针对公路、铁路隧道开挖以及平整度调整。该技术利用起爆顺序的微差时间，形成临空面，且与压顶式爆破结合，以此达到理想的控制爆破效果。另外，还需借助连续不耦合装药，采用分段的方法进行雷管布置，利用专用红线导爆索形式，使周边炮眼同时引爆。分散装药量，利于降低爆破给附近围岩带来的破坏程度，使得爆破后的岩面光滑平整[2]。在实际施工过程中，还需严格遵循高速公路隧道爆破参数来进行炮眼施工，同时还需要观察隧道围岩的现状，适当地调整爆破参数，提高光面爆破效果。

光面爆破施工的操作流程如下（见图1）：钻爆设计→测量放样→炮眼布设→钻孔施工→测量孔距及孔深→清孔→计算装药量及装药结构→装药堵塞→起爆→出碴→检查爆破效果。

图1 高速公路隧道光面爆破施工工艺流程图

3 光面爆破施工技术及其质量管控

3.1 爆破方案的选择

该项目针对不同的围岩种类和开挖工法作出初步爆破方案设计，对围岩的实际爆破效应进行检测与分析，从而进一步优化爆破方案设计。爆破方案的规划需依照下述步骤展开工作：

（1）派遣专业人员勘测现场，并记录施工场地的地形地貌。

（2）根据勘测结果，选择恰当的爆破方式以及施工工艺，形成完整的爆破方案。

该项目选择助压顶式光面爆破技术方案，该施工方法选用压顶式将掏槽眼布置在正面的中间部位。

3.2 调整光面爆破参数

开展爆破实验，并明确爆破参数，结合过往经验对参数进行合理调整。该工程光面爆破参数如表1。

表1 光面爆破参数

（1）不耦合系数。该指标需要考虑有关要求，即炮孔压力要在岩壁动抗压强度与动抗拉强度之间，根据这一要求再结合具体情况完成不耦合系数的设定，通过相关计算可知，这一系数值的范围在1.5～2.0之间为宜。

（2）最小抵抗线W。以炮孔直径（Φ40mm）为参照基准，一般取值时会取其10～20倍，详细取值情况要结合实际地质情况进行合理优化。若施工过程中碰到坚硬的岩石，则W值要在合理化的基础上调低，反之亦然。在该项目中，W的取值应该为60cm。

（3）光面炮眼间距E。以炮孔直径（Φ40mm）为参照基准，一般取值时会取其8～15倍，详细取值情况要结合实际地质情况进行合理优化。按照围岩特性，此项目爆破设计四周边眼遵照Ⅲ级50～55cm，Ⅳ级45+～50cm、V 级40～45cm间距来设定。

3.4 确定进尺与钻眼深度

随着钻眼深度的增加，钻眼速度就下降得越快，使孔间误差较大，导致爆破效果不够理想。根据本项目隧道断面、围岩地质情况、机械设备等，Ⅲ级围岩区域掘进根据新奥法基本原理，利用全断面开挖法，每循环开挖进尺3m左右为宜；台阶法适用于正洞Ⅳ级围岩区域挖掘，每循环开挖进尺1.5～2m为宜；随后利用台阶法加上临时横撑法或加临时仰拱法开挖正洞V级围岩区域，每循环开挖进尺0.5～1m为宜。

3.5 选择爆破机械设备

（1）根据常用的火工品比较，该隧道使用Φ32乳化炸药。其药卷密度为0.962.45g∕cm2，殉爆距离≥3cm，猛度≥12mm，爆力≥320mL，爆速≥3200m∕s。

（2）雷管使用非电毫秒导爆管雷管，起爆的时差间隔为50～75ms。其雷管能炸穿厚度为5mm的铅板，普通型雷管在浸入水深1m的充水容器中可保持8h后起爆；在40～50℃温度范围内用一发雷管可同时起爆20发导爆雷管；其跳段使用共为17段，可加大掏槽眼间间隔段数从而加强掏槽效果。

3.6 装药结构

该项目周边眼采用小直径药卷空气间隔装药结构，其余炮眼采用标准药卷连续装药结构。

4 隧道光面爆破施工技术关键点

4.1 放样布眼流程与侧重点

钻眼前，筛选适合的全站仪等测出隧道中心方位，并在显著位置设置警示标志，明确光爆孔方位，并复查达标后才可实施钻眼。借助基准点与各坐标创建坐标系，设置分布轴线，便于操控爆破开裂的延伸趋势。周边轮廓线的主要放样误差应不超过2cm，在直线段可利用激光导向仪操控挖掘方向与挖掘廓线，进一步缩减测量，全面提升测量精确度。

4.2 定位开眼

利用钻孔台车进行钻眼操作，应结合钻爆设计，明确台车具体的作业范围，避免钻孔发生相互干扰，确保施工作业正常进行。此外还要注意台车与隧道轴线间需保持平行，提高钻眼精度。

4.3 钻眼

钻孔作业时要遵循施工流程，明确钻眼的方向及角度。此外，在高速公路隧道施工实践中，施工技术员务必取得相应特种操作技能证书，且遵照规章制度完成工作内容，才可确保钻眼钻进方向与角度相关数据的精确度。另外，周边眼顺着隧道断面挖掘，且轮廓线上严格遵照四周边孔相互间距离平均分布设置，将内圈炮眼与周边眼间距控制在合理范围内。保证周边眼有精准的外插角，防止发生净空或欠挖情况。尽可能确保炮眼底不超出隧道断面挖掘轮廓线15cm，更有利于钻孔往复工作。仔细勘查开挖面的平整性，按照实况来微调炮眼深度，方可确保炮眼底保持在相同水平面上。

4.4 成孔筛查与清孔

待钻孔工作达成之后，派遣专业技术员再次复查成孔质量，注意检查孔深、孔角度与间距，同时保证现场装药数量与设计方案保持一致，一旦出现炮眼数量不匹配，则要二次钻孔。在复查过程中，要检查开挖面的平整情况和局部修正装药量，装药前需利用高压风清除孔内杂物，比如：积水、石屑等，随后利用炮棍复检孔道有无异物堵塞等。待清孔及装药工作完工后，施工技术员按需分配套风管与高压吹风机，随即针对孔洞实施全面清洁工作，清理干净孔内残渣。

4.5 装药

装药结构选择不耦合方式，检查过程中需着重考虑不耦合装药系数，系数取值范围要保持在1.5～2.0之间。并且在孔外导爆管上，明确标出雷管段数，安排专业人员进行复核，保证雷管段数无误。此外，药卷规格和装药长度均应符合要求。只有保证检查工作的全面性、详细性，才能为接下来的堵塞、爆破等环节提供良好的作业条件，利于提升爆破施工质量。

堵塞方案选取“水袋+炮泥”，该方案综合性强。堵塞材料需由机械加工而成，可利用炮棍将该类材料顶进，从而确保堵塞的严密性。堵塞长度应不低于20cm。在堵塞施工中，防止出现空隙等问题，以免无法约束炸药，影响炸药的爆破性能。

4.6 连接起爆与警戒

在高速公路隧道施工实践中，施工技术员全面掌握起爆网络组建方法，综合施工现场不同条件，复查装药数量准确无偏差，随后连接相关起爆路径，方可确保起爆的精准性与稳定性。当起爆网络连接时，务必防止导爆管结节，且安放同等数量的雷管连接在炮眼间。在起爆网络连接工作过程中应对质量进行动态管理，全面进行质量检测工作。针对已完工区域实施二次复检，及时找出问题，进行改进与调整，疏散工作人员，组织有关安全演练与提示工作，随后待一切就绪，完成起爆任务。

当爆破网络复查达标后，安保人员尽快疏散爆炸范围内的工作人员，等到机械设备与技术员安全撤出之后，才能实行起爆工作。此高速公路隧道施工项目采取了复式路径，利用了电雷管起爆。连接最佳位置接近孔眼，连接路径以短为宜，不可出现结节与细拉，避免导管受损。待路径连接完成后，专业技术员需再次进行检查，务必仔细复查各个孔眼起爆药卷连接节点有无纰漏，复查有无发生路径遗漏问题。

4.7 爆破后效果复查

等待爆破之后，则需排烟通风，时长为15min，随后复查技术员穿戴好防护器具走入爆破位置，复查是否出现盲炮与疑似状况，待善后处置到位且复查无漏洞之后，其他工种的技术员才能走入挖掘施工现场。此外，当不同场次爆破通风排烟之后，派遣专业技术员针对钻爆成效进行复查。全面探析爆破进度、炮痕迹储存率、超欠挖、爆方石块大小、投射间距、围岩受损情况等不同状况。一旦发现无法达到预期效果，则立即分析原因，尽快改进设计爆破方案，以达到满意的爆破效果。

4.8 处置瞎炮

光面爆破施工实践中，一旦发生瞎炮现象，其在指定时间段内未发生爆炸，施工技术员务必在保证自身安全条件下，迅速高效实施场地勘查任务，做好技术解析工作，找寻瞎炮发生原因，拟定改进措施，积极指导实际操控。比如：通过场地勘查与起因解析得出结论，导致瞎炮的起因为孔外管壁开裂，施工技术员需及时将受损位置再次组装连接炸药，采取二次爆破，同时参照场地状况来做出准确的数据调配，进一步改进爆破设计方案。

5 提高光面爆破施工技术的管理策略

在高速公路隧道光面爆破施工中，做好质量保障工作同样是施工中的重要措施。要想做好施工质量保障工作，应重点做好以下几方面的工作：

（1）建筑施工单位应设置具有高度专业化的光面爆破小组，以此对建筑安全要求加以明确，并使之真正地落到实处。

（2）抓好施工人员的技术交底工作，具体来说，也就是在公路隧道的爆破工程建设进行以前，把爆破施工作业指导书下发给所有施工人员，并借此帮助所有施工人员对自己的所担负的责任与工作任务加以认识，使每一个施工人员都能以高度的社会责任感，投身于本职工作之中。

（3）应确保每一名爆破施工者持证上岗，并同时进行适当的技术培训教学，使操作技术人员的建筑操作技能得以进一步提高，带动建筑领域工程质量的总体上升。另外，在具体实施过程中，施工单位还应对全部施工环节进行全面的管理，并由此来进一步提高工程建设质量。

（4）光面爆破小组还应根据施工现场情况和爆破效果对有关参数作出科学、合理地调整，使参数达到国家标准，才能更好地提高施工的总体质量。

6 结束语

高速公路隧道施工中，光面爆破施工技术使用效果、质量和费用投入之间有着密切联系，若想提高爆破效果，在具体施工中，需明确光面爆破的原理，且结合实际情况制定合理的施工方案。

该工程隧道采取光面爆破施工，取得了良好的开挖效果：首先，隧道孔壁无显著爆震开裂，高效把控了超挖数量，最终缩减了4%～6%；其次，轮廓线在爆破后平顺光滑，应力较小，岩碴块度均匀细小，石碴块直径≤40cm，装碴便捷，节约大量的运送时长；最后，节省大量炸药，且振动频率下降，围岩受损率呈现下降趋势，确保施工质量与安全。总之，该项目隧道利用光面爆破施工受到各单位的一致认可，个中经验值得相似工程参考。