隧道水压聚能光面爆破与常规光面爆破对比分析

裴巧巧　申铁军

摘要 首先，分析了隧道水压聚能爆破施工技术，具体包括炮眼的布置、水袋的制作、聚能管的制作、炮泥的制作及装填。其次，分析了某隧道Ⅴ级、Ⅳ级、Ⅲ级围岩爆破参数与常规光面爆破效果。再次，分析了隧道水压聚能光面爆破后效果。最后，结合经济成本，对两者进行比较。研究表明，隧道水压聚能光面爆破更为先进合理，具有推广应用价值。

关键词 静态；爆破；预裂；破岩；试验

中图分类号 U455.4文献标识码 B文章编号 2096-8949（2023）24-0148-03

0 引言

隧道施工建设，施工难度较大，属于高风险作业，其爆破施工是重要的环节之一。爆破施工在一定程度上对围岩进行破坏，会降低围岩稳定性，常见的表现是隧道轮廓形成严重的超欠挖现象。该文研究总结水压聚能爆破，根据项目实际使用情况，对常见两种爆破工艺进行总结。

1 隧道水压聚能爆破施工技术

1.1 炮眼的布置

（1）先布置掏槽眼，其方向上岩层层理明显时应尽量垂直于层理，掏槽眼应比其他眼加深10%～20%[1]。

（2）周边眼严格按设计开挖轮廓线布置，若周边眼的眼口在断面设计轮廓线上，眼底超出轮廓线小于10 cm[2]。

1.2 水袋的制作

水袋分为内外两种，施工中内外结合使用。炮眼注水工艺是先把水灌入到特制的内塑料袋中密封，然后把内水袋装入外水袋中，外水袋起到保护内水装不被划破的作用。水袋制作完成后装车运到掌子面，吹孔完成后就可以填入炮眼所设计的位置。水袋要灌满且封口严实，绝不能漏水、渗水，合格的水袋坚实挺拔，能很方便地放入炮眼中[3]，见图1、图2。

1.3 聚能管的制作

聚能管采用一种抗静电阻燃的特种塑料管，异形双槽聚能管。

1.4 炮泥的制作及装填

待掌子面吹孔完毕即可以将炮泥和水袋一同运抵掌子面，把炮泥放入指定位置，可以用力將炮泥挤压使之与炮眼壁紧贴，起到严密堵塞的作用[4]，见图3、图4。

2 项目应用

山西省临汾霍州至长治黎城高速公路2020—2022年应用此项技术，取得了第一手的数据，得出了围岩爆破参数。

2.1 工程的特点

（1）桥隧构造物多：全线桥梁1 680 m/4座，隧道9 612 m（单洞）/3座，涵洞通道30道，桥隧比达68.1%。构造物点多面广，施工难度大，施工组织要求高。

（2）土石方工程量大：全线包括挖土方1 002 400 m3，挖石方1 052 100 m3，路基填土方776 300 m3，填石方312 400 m3。土石方数量较大且集中于沁源北互通区和服务区段落。

（3）水保环保要求高：路线区域森林覆盖率较高，植被茂密，且属于沁河水源地，地方政府对环境保护要求高，加之部分路基段落距离村庄较近，对施工噪音和环保扬尘控制较严格。

2.2 重点工程

（1）沁源北互通、服务区土石方工程：该项目包括沁源互通1处，互通区涵洞设计较多，须抓紧涵洞与路基土石方的施工进度，确保预制T梁能够通过A、B、C匝道运输至互通区前后的各个桥梁进行架设。

该项目预制场计划建设于沁源服务区B场区内，该服务区和路基段落的涵洞与土石方工程进度直接影响预制场的建设和T梁预制任务。以上两处路基土石方工程的施工进度，影响后续桥梁和预制场的施工，属该项目的重点工程。

（2）隧道施工：该段范围丁家湾1号隧道、丁家湾2号隧道进口端施工段落单洞施工长度3 569 m，围岩较差且需完成6个洞口的施工任务，是制约全线整体任务按期完成的重点工程。

（3）K100+334盖板涵、K100+365箱形通道工程：两道涵洞距离丁家湾2号隧道和田家岭隧道洞口较近，涵洞需突击施工，提前完成涵顶填方后才能为隧道施工创造二衬台车拼装场地，属该段重点工程。

（4）狼尾河大桥：该项目狼尾河大桥左幅第三联和右幅第二联的上部结构为单跨50 m的钢箱梁，属于设计单位进行优化的补充设计。对钢箱梁的制作、安装、检测等各项工作，均需要安排专业队伍来完成，属该项目重点工程。

2.3 隧道围岩现状

（1）项目隧道群围岩设计有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，其中Ⅳ级围岩占比66%，Ⅴ级围岩占比21%，Ⅲ级围岩占比13%。

（2）Ⅴ级围岩以碎石土及强—中风化凝灰岩。围岩自稳性差，开挖易掉块、坍塌。地下水以渗水或点滴状出水为主，雨季呈淋雨状；岩体极破碎影响，掘进时拱部及侧壁易坍塌掉块，围岩不稳。

（3）Ⅳ级围岩以中风化凝灰质砂岩为主，岩石较坚硬，节理裂隙密集发育，岩体节理裂隙极发育，岩体极易破碎，工程地质条件差，地下水以点滴状出水为主，雨季呈淋雨状为主，掘进时拱部及侧壁易坍塌掉块，围岩稳定性较差。

Ⅲ级围岩为D3tb中风化凝灰质砂岩，为较坚硬岩，为物探解译阻值较高区，节理裂隙较发育，岩体较完整，工程地质条件一般，地下水以点滴状出水为主，雨季呈淋雨状，掘进时拱部易坍塌掉块，围岩稳定性一般。

3 常规光面爆破

3.1 Ⅲ级围岩爆破参数

隧道开挖采用光面爆破，根据地质情况，采用楔形掏槽，掏槽孔长度比辅助孔深0.15～0.20 m。周边孔间距0.5 m，线装药集中度q为0.15～0.25 kg/m，见表1。

单段药量不能满足要求时可增加分段数（即增加雷管段数），或者减小循环进尺。

3.2 Ⅳ级围岩爆破参数

Ⅳ级围岩段隧道采用上下台阶法爆破施工，隧道断面按15.2 m×9.621 m设计爆破参数，采用台阶法浅眼微差爆破，非电导爆管用电雷管起爆。钻孔采用自制凿岩台车配合气推式凿岩机钻孔，孔径φ42 mm，循环进尺为1.2 m，见表2。

3.3 Ⅴ级围岩爆破参数

Ⅴ级围岩段隧道采用环形开挖预留核心土爆破施工。见表3。

3.4 光面爆破后效果分析

（1）Ⅲ级围岩爆破后效果分析。Ⅲ级围岩爆破后，隧道轮廓面比较平顺光滑，爆破后得到的轮廓可以看出炮眼的残留率较为理想，约在70%左右，周围裂隙较小，很少出现掉块、脱落情况，但掌子面超挖情况仍然比较严重。

（2）Ⅳ级围岩爆破后效果分析。通过对隧道光面爆破后得到的轮廓可以看出炮眼的殘留率不太理想约在55%左右，无法得到平滑圆顺的壁面，且有明显的爆生裂隙，隧道实际爆破开挖过程中，隧道超挖大多发生在拱部，几乎无炮痕保存，爆破后岩体极易沿拱部某一层理面脱落，导致隧道掌子面出现超挖情况。

（3）Ⅴ级围岩爆破后效果分析。通过对隧道光面爆破后得到的轮廓可以看出炮眼的残留率很不理想，约在35%左右，无法得到平滑圆顺的壁面，且有明显的爆生裂隙，隧道拱部多发生超挖，爆破后的岩层破碎，岩体极易沿拱部某一层理面脱落，导致隧道掌子面出现超挖情况。

4 隧道水压聚能光面爆破后效果分析

4.1 Ⅲ级围岩爆破后效果分析

使用聚能水压光面爆破后围岩面平顺光滑，并且围岩稳定，无剥落现象，辅助眼和掏槽眼爆破后无残留哑炮，石渣细碎，炮眼痕迹保留率提高到90%，超欠挖控制较好。

4.2 Ⅳ级围岩爆破后效果分析

开挖轮廓成型质量较好，炮眼痕迹保留率提高到85%，使轮廓面更加平顺整齐，超欠挖得到有效改善。

4.3 Ⅴ级围岩爆破后效果分析

爆破后得到的轮廓可以看出炮眼的残留率不太理想，约在40%～50%左右，无法得到平滑圆顺的壁面，且有明显的爆生裂隙，爆破后的岩层较破碎，岩体有脱落情况，导致隧道掌子面出现超挖情况。

5 不同围岩地质爆破工艺分析

采用水压聚能光面爆破技术与常规光面爆破参数对比见表4。

6 结束语

综上所述，项目隧道工程主要以Ⅳ级围岩为主，Ⅳ级围岩主要通过采用聚能水压光面爆破施工技术，爆破后超欠挖经断面测量仪检测，开挖轮廓成型质量较好，炮眼痕迹保留率提高到85%，轮廓面更加平顺整齐，超欠挖得到有效的改善，在节约成本方面均得到了理想的控制效果，且保证了施工质量。

参考文献

[1]白俊林， 郭永伟， 张治飞， 等. 一种隧道拱顶稳定性检测装置：CN115586521A[P]. 2023-01-10.

[2]郭永伟， 白俊林， 王永山， 等. 一种高寒地区隧道排水结构：CN116122902A[P]. 2023-05-16.

[3]郑重， 邓平， 申彦双， 等. 一种爆破用钻孔装置：CN213297821U[P]. 2021-05-28.

[4]申彦双， 艾振喜， 王志刚， 等. 一种新型防爆破飞石装置：CN212806782U[P]. 2021-03-26.