隧道施工中的光面爆破技術運用與實施要點解讀

楚靜靜

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隧道施工中的光面爆破技術運用與實施要點解讀

楚靜靜

（中鐵十八局集團第四工程有限公司管片制作項目經理部 天津市 300222）

本文將就工程實例展開針對性分析，探討某隧道施工中所采用的光面爆破技術機理及實際技術應用過程，指出相應技術實施要點，證明光面爆破技術之于隧道施工工程的重要價值體現。

隧道施工；光面爆破技術；爆破使用；成縫機理；實施要點

光面爆破技術對爆破參數選擇非常苛刻，它嚴格遵循分區分段科學設計，是一種典型的微差爆破方法。它同時也具有強大的控制性，能夠根據設計要求來控制爆破輪廓線，也能有效控制周邊眼炸藥的爆破能力范圍，最大限度降低由于爆破作用力所造成的周邊圍巖結構擾動問題，保證圍巖結構原始穩定性。目前，光面爆破技術已經被應用于對隧道控制斷面的欠挖及超挖工程當中，始終保有著極高的爆破作業質量及效率。

一、光面爆破的基本成縫機理闡述

光面爆破成縫機理相對復雜，針對它的影響因素也非常之多。例如炮孔壁面在受到炸藥爆破壓縮應力以后就會衍生一種橫切向應力作用，而相鄰炮孔之間會由于這種橫切向應力產生應力加強帶，最終產生徑向裂隙，這就是光面爆破成縫。當然，這種應力加強帶也與炸藥裝藥結構有關，因為某些不耦合裝藥及緩沖裝藥結構都會使得爆炸氣體對孔壁造成長時間影響，形成炮孔孔壁之間由于爆轟氣體所產生的橫向應力加強帶，威力較大時還會形成以炮孔間為主要區域的規則環向裂紋。

二、工程項目概況

以某地區鐵路隧道建設項目為例，它的隧道洞長長度為1300m，是典型的雙線隧道，整個隧道位于一條直線上，是按照新奧法原理進行設計的，且采用了復合式襯砌結構。隧道整體中存在III級圍巖（800m），另外隧道建設施工還采用了C30混凝土，它的仰拱混凝土厚度達到50cm，拱墻部位為同心圓結構，凈高度9m，凈寬度12m。由于該隧道為III級圍巖結構，整體穩定性相對較好，其巖性也主要以砂頁巖互層為主，絕大部分為水平層理巖層。綜上所述，結合該地區鐵路隧道施工區段實際狀況及各項指標屬性，決定采用光面爆破方案來展開施工，以達到最好的的爆破效果。

三、工程項目隧道光面爆破技術的應用流程

（一）施工工藝流程

結合本工程項目地理環境實際指標以III及水平圍巖段為主，所以采用光面爆破進行隧道開挖。要求施工過程要嚴格按照光面爆破設計標準來控制裝藥數量，最大限度減小爆炸爆轟波對周邊圍巖的擾動，保證隧道施工建設安全。隧道在開挖過程中還會利用到加工臺架人工用風槍進行鉆眼，同時為光面爆炸選擇非電毫秒雷管微差起爆及多段起爆兩種起爆方式。它的具體起爆順序如下：

挖槽、擴槽——由低段向高段逐一起爆——爆破周邊眼

基于上述3步流程，要事先考察待爆破圍巖部位水平分層是否存在明顯的互層現象，同時在布置周邊眼過程中也要觀察周邊眼的實際間距，避免不平均分配現象。另外在明確了互層以后要適當增加炮孔，使炮孔間距密度變大，這也是為了均衡炸藥能量分配，以達到較為顯著的光面爆破效果。

由于光面爆破受到多種因素制約，例如圍巖強度、節理、層理、整體性等地質因素，所以爆破現場圍巖地質結構可能千差萬別。基于此，必須對爆破參數進行細致的、動態的現場設計調整，將已經實施過的圍巖爆破技術參數記錄下來，作為新一輪爆破的技術依據，因此每一步爆破作業都是環環相扣的，而爆破方應該選擇爆破數據最佳的一組參數來作為與設計試爆的主要參考，如圖1。

圖1施工現場光面爆破的技術設計流程示意圖

（二）對爆破材料的選擇

針對水平圍巖的光面爆破設計分析

在完成爆破準備工作，了解基本爆破工藝流程以后，要對該工程項目的III級圍巖進行節理發育水平檢測，詳細考慮圍巖光面爆破參數設計中所涉及的水平層間及周邊眼主炮孔裝藥量關系，并嚴格控制由主炮孔爆破所產生的裂隙破壞區域范圍，要求其不可超過周邊眼的實際裂隙破壞區范圍，尤其是在分層最明顯的頂板位置更要嚴格遵循該方面要求。然后，基于實際爆破振動速度來計算爆破振速范圍，給出以下經驗公式為：

這里，v表示振速（cm/s），Q表示單個炮孔的裝藥量（kg），R表示孔距（m），而該工程項目中爆破振速對周邊炮孔眼所產生的危險振速范圍在70~100cm（此處取70）。基于上述一系列光面爆破指定參數展開該項目的水平圍巖爆破設計，以下給出該工程的具體光面爆破參數，如表1。

周邊眼布置孔徑/mm孔間距/mm線裝藥度/(g·m-1)最小抵抗線/cm藥卷直徑/mm裝藥結構雷管段別 上臺階45452205025不耦合裝藥12 中臺階45502305525不耦合裝藥12 下臺階45502405925不耦合裝藥12 仰拱45552606025不耦合裝藥11

表1III級圍巖光面爆破參數表

通過上述設計參數來實施試驗爆破和調整，再基于該工程隧道的主要圍巖性質和鉆孔直徑來選擇確切的炸藥藥卷直徑及鉆孔深度，整體對光爆參數進行動態調整和優化。在經過該技術流程后，就能一定程度上強化光爆效果[2]。

四、隧道施工工程項目中光面爆破的施工控制要點

關于該隧道施工工程項目的光面爆破施工環節，以下介紹3點技術控制要點。

首先，要對裝藥量及段間延時時差進行嚴格控制，要以達到控制爆破振速目標為標準，盡可能減小對周邊圍巖的擾動與破壞作用。

其次，在鉆眼過程中，必須按照趙設計方案來進行例如鉆眼時掘進眼應該保持與隧道軸線平行位置，特別是炮眼口相比于炮孔位置要底5cm左右，這樣便于鉆孔過程中巖粉能夠自然流出。該工程在周邊眼外部位置進行專門對外插角進行控制，令其保證在3°域內，且保證最大超挖量要小于7cm，另外底眼部分相比于其它炮眼設置要更深（20cm左右）。

第三，起爆過程中該工程也采用了電雷管配合塑料導爆管共同構成起爆網絡。同時對雷管的聯接進行檢查，看其是否存在漏聯雷管，在檢查無誤后才能發出起爆信號[3]。

總結：本文對隧道施工工程中的光面爆破技術進行了成縫機理、工藝流程闡述，并加以例證，實際證明光面爆破在實施過程中對技術要求的嚴謹性和精確性。施工技術人員應該在工程實踐中實現動態數據參數調節及管理，才能確保光面爆破效果達到最佳。

[1]王建平.隧道施工的光面爆破應用研究[J].科技風,2015(17):168-169.

[2]鄧鵬宇.光面爆破在片巖隧道開挖中的應用研究[J].企業導報,2014(6):136-137.

[3]伍燦,張濤.光面爆破技術在隧道施工中的應用研究[J].四川建筑,2014(6):124-124,127.

TU75

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1007-6344（2017）03-0249-01