巖溶隧道光面爆破施工工藝

李唐軍，王占強

(中交一公局第四工程有限公司，廣西 南寧 530031)

0 引言

在隧道爆破開挖施工中，光面爆破工藝能夠有效減少對周邊圍巖擾動，降低施工風險，并能有效控制超欠挖，提高工效等效果。為了保證施工安全，提高經濟效益，加快施工進度，采用光面爆破施工工藝現已成為鐵路、公路、市政、水利工程隧道開挖的主流施工工藝。

1 巖溶隧道工程概況

貴州雞冠山隧道左洞長3 772 m，其中Ⅳ級810 m，Ⅲ級2 423 m；右線長3 800 m，其中Ⅳ級836 m，Ⅲ級2 420 m。Ⅲ、Ⅳ級圍巖比例占隧道總長的86%，隧道巖溶裂隙發育，巖溶裂隙水量大，為低瓦斯隧道，巖性以玄武巖、灰巖為主。

2 光面爆破適應條件

隧道Ⅲ～Ⅳc采用光面爆破施工工藝，爆破參數根據現場圍巖特點動態設計。

3 光面爆破設計

光面爆破專項設計重點是爆破參數動態調整，不同圍巖的“單位用量、周邊眼間距、最小抵抗線”設計均不相同。

3.1 爆破參數

(1)孔深：掏槽L=3～5 m、底板、周邊、掘進孔深L=3.5 m；

(2)孔徑：d=50 mm；

(3)周邊眼間距：E=40 cm、45 cm、50 cm、55 cm(不周圍巖地質情況)；

(4)光爆孔抵抗線：W=45 cm、50 cm、55 cm、60 cm(不周圍巖地質情況)；

(5)周邊眼線裝藥密度：q=320 g/m；

(6)裝藥結構：周邊眼間隔裝藥；

(7)起爆方法：非電毫秒微差起爆。

Ⅲ級圍巖爆破參數見表1，炮眼參數及布置見下頁圖1～3。

表1 爆破裝藥參數表

(1)圖2全斷面開挖炮眼布置圖有小掏槽，如圍巖脆性不大，則必須使用，否者會掏槽不完整造成圍巖大面積掛口，帶來不必要的經濟損失。但如果圍巖脆性較好，則可考慮不使用小掏槽，但掏槽藥量需適當增加，以增加0.4 kg/眼為宜。

(2)因貴州省為典型卡斯特地形，其溶蝕區域分布較廣，圍巖變化也相對頻繁，所以圖示爆破結構可作適當調整，以求達到最佳爆破效果。

(3)圖2、圖3周邊眼裝藥結構均可使用，在實際效果中圖2所示結構的炮眼殘留率更佳，但圖2遇裂隙相對發育的圍巖時，容易拉裂壁面，導致壁面不夠平整，圖3效果在這方面表現的相對較好，具體情況可根據實際圍巖選擇對應的裝藥結構。

圖1 雞冠山隧道光面爆破炮眼布置平面圖

圖2 雞冠山隧道光面爆破周邊眼裝藥結構(1)示意圖

圖3 雞冠山隧道光面爆破周邊眼裝藥結構(2)示意圖

3.2 掏槽形式

雞冠山隧道掏槽炮眼布置方式見圖4。

圖4 雞冠山隧道光面爆破掏槽炮眼布置圖

3.3 起爆方式

隧道周邊眼必須采用導爆索引起爆。

4 光面爆破施工工藝及效果

4.1 隧道地質描述

雞冠山隧道圍巖以玄武巖、灰巖為主，巖石硬度為f=4～6，圍巖級別有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 級，巖溶裂隙發育。

4.2 光面爆破施工工藝及質量控制流程(見圖5)

圖5 光面爆破工藝流程圖

4.2.1 測量放樣

鉆孔施工前應提前進行測量放樣，鉆孔位置應用油漆標出，位置偏差應控制在5 cm以內，開挖斷面中線及輪廓線要應用噴漆標示出來。

4.2.2 鉆眼

鉆眼是光面爆破尤為重要的一道關鍵工序，除基本要求“平、直、齊”外，鉆眼工人的態度和經驗也決定了光面爆破是否成功，特別是開挖臺車每臺架銜接位置的周邊眼，必須要求工人鉆桿扶平，蹲身彎腰進行鉆眼工作，否則會超挖過大。掏槽眼和周邊眼施工應選擇爆破經驗豐富、責任心強的炮工，鉆孔間距與角度必須滿足施工方案要求。

4.2.3 清孔

爆破作業人員裝藥前，炮孔應用高壓風將炮孔內泥漿、石粉、雜物吹洗干凈。

4.2.4 裝藥

裝藥必須在專人監督下進行，裝藥量、裝藥結構、雷管裝填應嚴格參照爆破方案進行，所有裝藥的炮孔必須堵塞炮泥，周邊眼堵塞長度滿足設計要求(≥20 cm)。

4.2.5 起爆

為確保爆破效果，避免瞎炮以及飛石炸斷未爆雷管腳線，聯線工作由專人負責，采用復式網絡，每簇腳線采用兩發低段位雷管反向捆綁，作并網聯接雷管，但每簇起爆雷管數量不得超過20發，起爆采用兩發火雷管擊發引爆。

4.2.6 光面爆破效果

(1)光面爆破質量標準

隧道施工過程中，一般通過炮眼殘留率和壁面平整兩個指標來衡量是否達到光面爆破的效果，雖然這兩項指標能給人帶來很好的視覺效果，但實際上這是個誤區，更應重視的是隧道超、欠挖指標，控制超欠挖是隧道經濟效益的決定性因素。

通過斷面儀實測雞冠山隧道YK73+296～293段圍巖炮眼殘留率>93%，平均線性超挖<9.0 cm。YK73+267～264從炮眼殘留率和壁面平整度都已達到光面爆破的效果，但由于外插角過大，兩炮銜接位置錯臺遠遠大于了規范要求的15 cm，導致超挖，造成噴射混凝土及二襯超挖，帶來了直接經濟損失。

因此光面爆破的質量標準是一個綜合體，要從炮眼殘留率、壁面平整、平均線性超挖量及局部欠挖量等因素綜合考慮，光面爆破質量標準可參照表2。

表2 光面爆破質量標準表

(2)光面爆破效果及結論

通過不斷的調整炮眼布置和裝藥參數，以及在對施工人員鉆眼施工的嚴格要求下，達到了比較理想的光面爆破效果。隧道爆破設計是開挖的關鍵技術，在爆破設計過程中應根據實際圍巖的巖石強度及構造、破碎情況、節理發育程度等具體情況，制定合適的爆破參數，以求獲得良好的光面爆破效果。合理的爆破參數設計需要施工人員端正的態度和項目技術支持，才能保證鉆眼的“平、直、齊”提高鉆眼的精確度，成果詳見表3。

表3 雞冠山隧道出口光面爆破超、欠挖數據

5 結語

通過在隧道施工中反復摸索實踐，分析總結，雞冠山隧道出口掌子面平均循環進尺達3.0 m，炮眼利用率達95%以上，炮眼痕跡保存率達92%以上，整體輪廓清晰，無明顯超挖、欠挖處，斷面控制良好，有效控制了噴射混凝土的浪費，單個工作面最大月進度達200 m掘進速度，創造了隧道掘進新紀錄。