淺談光面爆破技術在隧道施工工程中的應用

【摘要】文章簡述了光面爆破技術的特點及適用范圍，并基于多年的隧道施工經驗，對光面爆破施工技術進行了研究，以拋磚引玉。

【關鍵詞】隧道；光面爆破；施工

光面爆破是一種科學的控制周邊輪廓并能維持圍巖穩定的爆破方法，其適用范圍很廣，優越性很多，尤其是在隧道爆破中具有較明顯的優點。在隧道掘進過程中，采用一般的方法會使圍巖受到一定程度的破壞，影響圍巖穩定性，并產生嚴重的超欠挖。光面爆破是能控制爆破的作用范圍并維持圍巖穩定的一種施工技術，它通過調整周邊眼的各爆破參數，使爆破先沿各孔的中心連線形成貫通的破裂縫，然后內圍巖體裂解，并向臨空面方向拋擲。這種爆破在圍巖中產生的裂縫較少，使爆破后的巖石表面能按照設計輪廓線成型，表面平順，超欠挖很少。

一、光面爆破概述

光面爆破的實質就是在隧道掘進設計斷面的輪廓線上布置加密的周邊眼，減少藥包直徑，減少裝藥量，采用低密度和低爆速的炸藥，以控制炸藥爆破能量及其作用，降低爆炸沖擊波的峰值作用，削減它在巖石中引起的應力波強度，避免在炮孔周圍產生壓碎區，而使爆破作用集中到需要爆落的一側巖體上，減弱對原巖體的破壞作用。光面爆破具有以下優點：（1）減少超欠挖，減少炸藥用量，減少支護混凝土用量。（2）爆破后巖面平整，巖碴塊度較小，利于裝碴，為后期鋪掛防水板及二次襯砌施工縮短時間。（3）減少支護投入，節約施工成本，增加效益。（4）爆破后巖壁平整，巖面上應力集中現象減少，在深埋巖壁表面可減少巖爆危險。（5）配合錨噴支護，光面爆破使開挖面平整、準確，便于錨噴成形并減少回彈量。

二、適用的范圍條件

光面爆破技術適用于石灰巖地區隧道開挖施工。主要圍巖級別為Ⅲ級、Ⅳ級。巖質主要為：下伏石炭系下統灰巖、角礫狀灰巖局部夾有炭質頁巖、灰巖夾泥質灰巖、下伏石炭系下統石蹬子組灰巖、弱風化巖；石炭系下統巖關階灰巖、下伏石炭系下統灰巖、泥質條帶灰巖、鈣質頁巖、粉砂巖和石英砂巖。

三、施工工藝

1．工藝流程。測量放樣→鑿巖準備→鉆眼→裝藥放炮→通風→排險→出渣→初期支護→下一循環。

2．放樣布眼。采用全站儀定出開挖斷面放樣，依據施工方案所定的孔數、間距等，通過測量控制定點出每個孔眼位置，并用紅油漆標識誤差不得超過5cm。測量放樣完畢后方可進行鉆孔，嚴禁利用殘眼位置鉆孔。掏槽眼深度、角度按設計施工，眼口間距誤差及眼底間距誤差不得大于5cm。輔助眼深度、角度按設施工，眼口排距、行距誤差均不得大于10cm。周邊眼開眼位置在設計斷面輪廓線上，允許沿輪廓線調整其誤差不得大于5cm，炮眼方向可以3%～5%的斜率外插，眼底不得超出開挖斷面輪廓線l0cm。

3．定位鉆眼。采用自制施工臺車鉆眼且臺車與隧道軸線要保持平行。臺車就位后按炮眼布置圖正確鉆孔。對于掏槽眼和周邊眼的鉆眼精度要求比其他眼要高，開眼誤差分別要控制在3cm和5cm以內。鉆工要熟悉炮眼布置圖，要能熟練地操縱鑿巖機械，特別是鉆周邊眼，一定要有豐富經驗的老鉆工司鉆，以確保周邊眼有準確的外插角（眼深3m時，外插角小于3°；眼深5m時，外插角小于2°），盡可能使兩茬炮交界處臺階小于15cm。同時，應根據眼口位置及掌子面巖石的凹凸程度調整炮眼深度，以保證炮眼底在同一平面上。

4．清孔裝藥。裝藥前炮跟用高壓風吹干凈，檢查炮眼數量。裝藥時派專人分好雷管段別，按爆破設計順序裝藥，裝藥作業分組分片進行，定人定位，確保裝藥作業有序進行，防止雷管段別混亂，影響爆破效果。每眼裝好藥后用炮泥堵塞。裝藥前先用高壓風將孔中巖粉吹凈，并用炮棍檢查孔內是否有堵塞物，裝藥分片分組，嚴格按爆破參數表及炮孔布置圖規定的單孔裝藥量、雷管段別“對號入座”。周邊眼孔口堵塞長度不小于25cm，爆破網絡連接，采用“一把抓”法，分片分束連接，每12根塑料導爆管為一束，每束安裝兩個即發雷管。

5．接起爆網路。（1）連接盡可能靠近眼孔，但對孔口起爆的周邊眼連接盡量遠一點，以保證有穩定的沖擊波，連接要整齊以便直觀檢查網路，連接網路應盡量的短，但不許拉緊、打結，以保證最小的延期時間。（2）凡帶雷管和導爆管，最短不少于1.5m，引爆雷管應包扎在離導爆管自由端不小于10cm處，對多于10根的簇聯，可采用同段時的雙雷管保險。（3）必須接長導爆管時，應用連接套或連接塞并纏上膠布接牢，并將導爆管彎成桃形環，以免脫落。（4）網路連接就由里向外，并避免起爆雷管附近其他簇聯件交錯，以防傳爆雷管打斷導爆管。（5）整個網路的起爆，是靠擊發導爆管傳爆分流到導爆管末端起爆雷管引爆藥包的。

6．爆破順序。光面爆破的分區起爆順序為：掏槽眼→輔助眼→周邊眼→底板眼。輔助眼應由里向外逐層起爆，非電毫秒雷管跳段使用。

7．通風找頂。爆破后，先通風排煙、灑水30分鐘，等到基本沒有炮煙后，作業人員方可進入。先用高壓水沖洗開挖面，用挖掘機除去大危石后，再用鋼釬、木棍把小塊危石撬凈。

8．初噴混凝土。利用爆破堆碴的高度，在碴堆上對拱部進行初噴混凝土封閉巖面。

9．出碴。使用反鏟式挖掘機配合側卸式輪胎裝載機裝碴，采用大型自卸汽車運碴，棄碴場長期設2臺推土機隨時進行場地平整和碾壓，并保持道碴道路暢通。

四、質量檢驗標準

（1）超欠挖：爆破后的圍巖面應圓順平整無欠挖；超挖量控制，局部超挖不得大于10cm，全斷面超挖不得大干15cm。（2）半眼痕保存率：圍巖為整體性好的堅硬巖石時，半眼痕保存率應大于80%，中硬巖石應大于70%，軟巖應大于50%。（3）對圍巖的破壞程度：爆破后圍巖上無粉碎巖石和明顯的裂縫，也不應有浮石（巖性不好時應無大浮石），炮眼利用率應大于90%。

五、爆破安全注意事項

（1）爆破安全距離。根據不同圍巖、斷面特點制定不同的爆破方案，并認真驗算空氣沖擊波、地震波、飛石的影響范圍，確保周圍結構物安全。爆破主要危害是地震波及飛石對周圍結構物的影響，進行爆破時，所有人員必須撤離現場，其安全距離為：獨頭掘進不少于200m；相鄰的平行坑道、橫通道及橫洞間不少于50m；全斷面開挖進行深孔爆破（3m～5m）時，不少于500m。（2）淺孔爆破盲炮的處理。發現盲炮或懷疑有盲炮，應立即報告并及時處理。若不能及時處，應在附近設明顯標志，并采取相應的安全措施；應在危險區邊界設警戒，危險區內禁止進行其他作業；經檢查確認起爆線路完好時可重新起爆；起爆線已被炸斷時可選用在距炮孔不小于30cm處打平行眼進行起爆；可用木制、竹制或其他不發生火星的材料制成的工具輕輕地將炮眼內大部分填塞物掏出，用聚能藥包引爆；在安全距離外用遠距離操縱的風水噴管吹出炮孔填塞物及炸藥，但必須采取措施，回收雷管。

近年來，隨著我國城市化進程的不斷加快，城市規模的日益擴大，地上交通的擁擠和當前復雜的國際形勢，必然促進地隧道工程的蓬勃興起。在隧道施工中采用光面爆破技術，不但可以提高工程質量、加快施工進度、保證施工安全，而且還能取得較好的經濟效益。

參考文獻

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