光面爆破參數的調控

【摘 要】概述了目前隧道施工中普遍采用光面爆破技術的原因；結合工程實踐，詳細闡述了如何根據安全和環保法規、在光爆施工過程、“四新”應用中、根據圍巖變化和光爆效果調控光爆參數；指明了參數調控技術的發展趨勢；總結出提高光爆參數調控技術的重要途徑：采取發展智能優化控制決策管理技術等措施，以實現實時數據和信息的交流，使其朝著標準化、定量化、數字化、智能化與自動化的方向發展。

【關鍵詞】光爆參數 調控方法和步驟 發展趨勢

1引言

目前，隧道施工普遍采用光面爆破技術，以盡量降低對圍巖的振動，在隧道周邊形成一個光滑平整的邊壁，從而保持圍巖的完整性和自身承載力。為了保證光爆效果，避免超、欠挖現象，就必須對光爆參數進行及時有效地調控。方法和步驟如下。

2調控方法和步驟

2.1根據安全、環保法規調控

2.1.1爆破震動

從爆源到被保護物的距離應保證被保護物不受到爆破振動作用的破壞，這段距離稱為爆破地震安全距離。可按下式計算：

式中：R為爆源中心至被保護建筑物的最小距離，m；Q為炸藥總量，kg，齊發爆破取總炸藥量，秒差爆破或微差爆破取最大一段的炸藥總量；V為被保護建筑物基巖質點的允許安全振動速度，cm/s，可根據《爆破安全規程》確定，例如：一般磚房取V=2～3 cm/s，鋼筋混凝土框架房屋取V=5 cm/s；m為藥量指數，集中藥包取1/3；K、a為與爆破點地形、地質等條件有關的系數和衰減指數。

工程實際中，更多的情況是爆源與需要保護的建筑物之間的距離R一定，要求在爆破地震振動速度不超過建筑物的允許安全振動速度的前提下，計算齊發爆破允許的最大裝藥量或延期爆破藥量最大一段的允許裝藥量Qmax，可按下式計算：

2.1.2爆破飛石

（1）幾何相似公式。爆破場地位于山坡上，極易產生爆破飛石，對其危害必須進行預控。爆破飛石距離的計算公式，我國普遍采用的經驗公式：Rf=20Kn2W 式中：Rf為最遠拋擲距離； K為安全系數與地形、風向有關；n為爆破作用指數；W為最小抵抗線。

我國《爆破安全規程》（GB672222003）中指定，此公式在W<25m，n=1左右的硐室爆破中較為準確。

（2）Lundborg統計規律公式。

Lundborg統計規律公式： Rf =KTqdb 式中：KT為與爆破方式、堵塞長度、地質和地形條件有關的系數，取110～115；q為單位炸藥消耗量，kg/m3，加入此因數使計算精度超過了德湯尼克公式；db為炮眼直徑，mm。

2.1.3其它注意事項

例如：高壓線下的石方爆破。除了采用圍擋等防護設施外，在施爆前，調整藥量和布孔參數，選用微差及壓碴爆破，保證達到預期效果。

2.2加強光爆施工過程的控制

只有光爆工序的施工質量符合確定的參數要求，現場采集的數據才有參考性和可比性，才能作為參數的調整的依據。為此應采取的下列措施。

（1）準確的測量、放線是保證。測量員用全站儀測量出隧道中心線和拱頂高程，標出炮孔位置，用激光斷面儀測量出隧道開挖輪廓線，用紅漆畫出開挖輪廓線。推薦采用TM隧道斷面測量系統。

（2）嚴格的施工工序管理是關鍵。1）對鉆工進行技術交底，鉆周邊眼要做到“準、直、平、齊”。2）鉆眼要實行“定人、定機、定位、定質、定量”制度。3）獎罰措施除了考核進尺外，還要考慮超欠挖、炮孔殘留率等情況。

（3）操作規程要科學合理。1）為了保證周邊孔軸向不耦合且中心不耦合裝藥，可將藥卷捆綁于竹片上。2）周邊眼應選用小直徑藥卷和低猛度、低爆速的炸藥。采用反向起爆可以增加應力波和爆炸氣體的作用時間，故周邊孔采用反向起爆。3）采用非電起爆網路，掏槽孔、輔助孔均采用非電組合雷管； 由于周邊孔是最后起爆，故采用高段延期雷管與導爆索的雙重起爆法。如圖1。

圖1掏槽孔、輔助孔、周邊孔裝藥結構圖

2.3“四新”應用中的參數調整

“四新”是指新材料、新設備、新工藝、新技術。一般前三種應重新確定光爆參數的計算公式和經驗數據，下面介紹一例能提高參數調控效率的新技術。

TM隧道斷面測量系統可采集每循環光爆的圍巖斷面數據和超欠挖數據，以及初支、二襯斷面及其厚度等尺寸，通過現場檢查、分析，找出影響光爆質量的主要原因，據此調整光爆參數，提高光爆質量，并以此作為獎罰依據，加強現場量化管理。

TM隧道斷面測量系統的基本原理：采用免棱鏡型全站儀確定基點與斷面若干點距離，并由TMF隧道斷面測量PDA版將數據采集入庫，計算和繪圖，通過TMO隧道斷面測量分析系統軟件對所有數據分析處理，形成各種報表和文件。此系統具有操作獨立性強，每斷面僅需2～4分鐘，比傳統的人工斷面測量、激光隧道檢測儀等方法更精確、迅速。[1]

2.4根據圍巖變化調整

光爆參數應針對圍巖變化情況而調整。例如：掌子面圍巖出現左側較破碎，右側掌子面圍巖整體性較好，可加大左側周邊孔孔距與光爆層厚度，減少左側炮孔的數量和裝藥量。

2.5根據光爆效果調整

爆破效果如果不理想，就應對光爆參數進行調整。如果出現欠挖，需減小周邊孔距和光爆層厚度，增加炮孔的數目和炸藥量；出現超挖，需加大周邊孔距和光爆層厚度，減少炮孔的數目和炸藥量。如果石碴塊度小，說明輔助眼布置偏密；塊度大說明炮眼偏疏，用藥量過大。還根據開挖面凹凸情況修正鉆眼深度，使炮眼眼底基本落在同一斷面上。通常經過二三個鉆爆循環的參數調整，就能達到最佳效果。

3 參數調控技術的發展展望

開發手持式（如iPad）的隧道及地下工程光面爆破智能優化控制管理決策系統，對地質構造環境、巖石性質等地質信息進行準確快速采集與分析，利用網絡技術實現實時數據和信息的交流，對光面爆破過程中各參數與巖體是否匹配進行智能分析，在綜合判斷前期現場試驗爆破過程是否合理的基礎上，及時反饋分析并修正優化各爆破參數，以預測后續工程爆破過程中可能出現的新行為、新動態，排除工程爆破過程中可能出現的超、欠挖情況和險情。

4結語

發展智能優化控制決策管理技術，制定光爆質量評定指標體系與技術標準，開發基于無線網絡技術的光面爆破智能優化控制管理決策系統，以實現實時數據和信息的交流，使其朝著標準化、定量化、數字化、智能化與自動化的方向發展。[2]這是提高光爆參數調控技術的重要途徑。

參考文獻：

[1]陶坤，何小平.TM隧道斷面測量系統在施工質量控制中的應用[J].施工技術，2008，37 （11）：73-76.

[2]王建秀，鄒寶平，胡力繩.隧道及地下工程光面爆破技術研究現狀與展望[J].地下空間與工程學報，2013，9（4）：804.

作者簡介：趙亮（1971—），男，漢族，山東牟平縣人，本科，工程師，國家一級建造師，項目技術負責人，從事隧道、土石方開挖爆破、工民建施工技術和管理方面的研究。