光面爆破在片巖隧道開挖中的應用研究

鄧鵬宇

摘 要：在隧道施工中，片巖節理、片理較發育的地質容易發生坍塌事故、并且超欠挖控制難度大，往往是成為制約施工生產的難題。以湖北省鄖十高速公路平地院隧道工程為例，本文探討了在片巖地質條件下的隧道工程施工中，通過采用光面爆破技術，取得了隧道工程開挖施工安全，并有效控制隧道塌方、改善開挖輪廓面、加快施工進度、降低生產成本等方面起到了積極而關鍵的作用。

關鍵詞：隧道工程；光面爆破；開挖施工；片巖地質；應用研究

一、工程概況

（一）工程簡介。新建平地院隧道為分離式特長隧道，是本標段重點控制工程，也是鄖十高速公路的控制工程。隧道右線全長3311m，Ⅲ級圍巖2100m，占63.5%，Ⅳ級圍巖690m，占20.8%，Ⅴ級圍巖521m，占15.7%；左線全長3295m，Ⅲ級圍巖2278m，占69.1%，Ⅳ級圍巖579m，占17.6%，Ⅴ級圍巖438m，占13.3%。我標段負責隧道進口端約1700m段落的施工。

（二）工程地質。隧道區屬構造—剝蝕低山地貌區，穿越區微地貌地形有山峰、山脊、分水嶺、沖溝。隧道區主要地層為元古代武當群片巖，鱗片變晶結構，片狀結構；斜坡坡面零星覆蓋第四系殘坡積含礫粉質粘土層。主要工程地質問題則是溪流—魏家凹韌—脆性剪切帶和青山—黑山嶺扭性斷裂2條區域斷裂引發的4條破碎帶。

隧道穿越地段按圍巖分級劃分為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖。Ⅲ級圍巖武當群中風華片巖，鱗片變晶結構，片狀構造，節理裂隙不發育，巖體較完整，穩定性較好。Ⅳ級圍巖武當群中風華片巖，鱗片變晶結構，片狀構造，節理裂隙較發育，巖體較破碎，穩定性較差。

武當群片巖，在已完成的施工段落中爆破效果不理想，需要調整爆破參數，找出適合的爆破開挖方法。該隧道武當群片巖片理面較發育，巖體常常在受到沖擊力后，從片理面分離，形成很光滑的，有規則的超挖面。這是該類圍巖的特性。本次主要以光面爆破在Ⅲ級、Ⅳ級圍巖中的試驗為主。

武當群片巖中片理面照片

二、隧道光面爆破施工的重要性

（1）減少圍巖的超欠挖，減少噴射混凝土工作量，減少支護投入，節約施工成本，增加效益。（2） 減少爆破掘進對圍巖的擾動，有利于隧道整體穩定性，確保施工安全。（3） 爆破后，巖渣塊度均勻、塊徑較小，減少或避免二次解小工作量，利于出渣。

三、光面爆破設計方案

平地院隧道開挖采用人工鉆爆施工方法， Ⅲ、Ⅳ級圍巖段主要為臺階法進行開挖，光面爆破技術，鉆孔設備為YT-28式氣腿式鑿巖機，鉆眼孔徑為40mm。上臺階每循環開挖進尺：Ⅲ級圍巖3.0m；Ⅳ級圍巖2.0m，采用裝載機配合載重自卸車運輸至棄渣場。

（一）光面爆破設計。根據本合同段工程地質狀況和武當群片巖特性，爆破設計由圍巖的巖性和斷面外輪廓線作適當調整。Ⅲ級圍巖上臺階每循環開挖進尺為3.0m，凈高6.35m，凈寬12.7m，開挖土方量為178.23m3。

（1）根據施工中常用爆破器材，選用以下火工品作為隧道施工的爆破器材。

（三）裝藥、填塞和起爆網路設計。周邊眼裝藥結構采用間隔裝藥；掏槽孔、擴槽孔、輔助孔和底板孔采用連續裝藥結構。

裝藥作業應由爆破員進行。安裝、聯接起爆體的作業，應由爆破員進行，安裝前應再次確認起爆體的雷管段別是否正確。

炮孔采用人工堵塞，堵塞材料為粘性土卷，用木制炮棍壓緊。堵塞長度一般不小于25～30厘米；嚴禁不堵孔爆破。

網絡設計及起爆方法：起爆網絡采用并簇連法，按如下順序連接：

孔內雷管分組→周邊孔導爆索并接→同段非電雷管雙發簇連→雙導爆索雷管起爆。

現場光爆效果照片

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