高速公路隧道光面爆破施工技術應用研究

朱 豪 （中鐵四局第七工程分公司，安徽 合肥 230000）

0 前言

在隧道工程建設的過程中施行爆破作業時，常會出現坑道表面的輪廓線不平整的現象，究其根本原因，是因在實際施工的過程中，未進行欠挖，故造成較大的超挖，最終不僅影響了施工的正常進度，也進一步加大了工作量，給后續施工的有序進行造成了極大的影響。在高速公路隧道工程的爆破施工中，采用傳統的爆破施工技術，會給圍巖造成極大的擾動，進而降低其穩定性。為解決上述問題，滿足噴錨支護的需求，應用光面爆破施工技術。

1 工程概況

高速公路工程中的隧道段內具有沖溝發育、山高坡陡與地形起伏法的特點，呈現中低山地貌。因沖溝的主要走向是南北，次為東西方向，故溝谷呈V字型。隧道軸線與地段地面之間的距離為1043.23m，經過測量，其地形的坡度變化范圍在之間。320m是本次工程中隧道的最大埋深。隧道施工地點位于植被與山坡較多的地段，該地段基巖多裸露，以灌木叢與松木這兩種植物數量較多。隧道施工所處的區域屬于亞熱帶濕潤氣候，具有夏無酷暑與冬無嚴寒的氣候特征，年平均氣溫不超過18℃，7月是一年中氣溫最高的一個月，最高的一天氣溫可達到27℃。元月氣溫最低，為5℃左右。下雨情況頻繁，降水量較多，根據相關數據調查顯示，年降水量在1000～1600m之間，最高一天的降雨量在180mm。12月到次年2月降水量最低，成為枯季，5～8月為雨季。年均日照時長近1117h，無霜時最長，一年至少有260d是無霜天，自歷史記載，最大積雪深度接近20cm。隧道施工所處的區域周圍僅存在少量的地表水體分布，地下水主要是通過大氣降水進行補給。在對鉆孔內地下水位觀測隧道表面過程中，得到以下相關信息：①地下水位的變化與季節的轉換有著非常緊密的聯系，在雨季，地下水位出現不斷上升的跡象，且水量也在增大，而在旱季，地下水位明顯降低，其水量也相應地減小；②地形與地下水位之間存在一定的關聯性，地形切割強烈地段，地下水位埋深度增加，同時地下水位的波動幅度也開始出現上升的趨勢，而在平緩地段地下水位埋藏相對要淺許多，水位波動幅度也不明顯。從上述的內容中，了解到隧道地表水主要由大氣降水補給，根據當地工程的隧道施工經驗，隧道的地下水與地表水的水質對混凝土不會構成腐蝕。

2 光面爆破施工原理

光面爆破亦稱控制性爆破，是一種將平整度控制與隧道開挖輪廓超欠挖這兩種技術進行有機結合的爆破技術[1]。光面爆破施工的具體操作是先進行底板眼、輔助眼、掏槽眼與周邊眼的布置，然后根據起爆的順序，并利用每個起爆環節的微差時間構建臨空面，最后采用壓頂的爆破手段，進而提高爆破施工的效果[2]。在光面爆破施工的過程中，還可以采用不連續且不耦合裝藥的方式，根據雷管的位置進行分斷布設，并引用高速公路隧道爆破施工中專用的紅線爆索形式構建裝藥結構，進而實現周邊眼同一時間內起爆的目標。同時，還可以通過分散裝藥量的方式，降低爆破施工對圍巖的擾動，確保其穩定性，進而獲得平整巖面與巖面光滑的施工技術。在確定地質條件下進行光面爆破施工，爆破參數選擇的合理性直接影響到光面爆破的效果。因此，在實際施工中，必須嚴格按照高速公路中隧道爆破參數施工炮眼，同時還要結合圍巖的具體情況，對爆破參數進行適當調整，確保光面爆破可達到理想的效果。

3 光面爆破施工設計

3.1 鑿巖機具選取

圖1 隨便光面爆破施工流程

按照施工現場的實際情況，制定爆破方案，本次隧道爆破施工中選用的爆破機具為YT28型號氣腿式鑿巖機，該鑿巖機的鉆頭直徑為42mm，主要材料為硬質合金鋼，呈一字型。中空六棱形是該機具鉆桿的主要規格，其鉆桿的長度主要由3.5m、2.5m、2.0m與1.5m這4種。

3.2 爆破器材選取

爆破器選取以下幾個方面進行。

①炸藥。一般情況下，在高速公路的隧道光面爆破施工中，選用2號巖石乳化炸藥與32mm的標準藥卷。

②雷管。在光面爆破施工中，雷管主要用于孔內，作為連接各控的一種工具。在選用雷管的過程中，應當采用非電毫秒微差雷管，這種雷管一般有15段，在起爆雷管用電雷管中，發揮著重要的作用。

③導爆索。主要引用導爆索進行傳爆，周邊眼間隔裝藥[3]。

④裝藥結構。在布置周邊眼的過程中，可以通過間隔不耦合裝藥的方式，在使用導爆索連結各藥卷的過程中，必須結合施工現場的實際情況，選用合理的堵塞與裝藥方式。同時，周邊眼也可以采用非電雷管起爆32mm巖石乳化炸藥，可應用空氣間隔裝藥與堵塞的方式進行起爆作業。其他炮孔均采用孔底正向進行起爆。

3.3 頁巖夾炭質泥質粉砂巖層爆破設計

①炮眼根據臺車的分布進行設計。沿開挖臺車一架二架的布置方式相同，均是采用4排掏心眼的形式進行布置。壓頂炮眼的布置分2排進行。在底板眼、周邊眼與輔助眼各布置1排。如圖1所示，開挖上臺階炮眼布置。

②在上臺階光面爆破設計中，可以通過毫秒延時的方式，并利用雷管順序起爆之間的微差時間，選用單數段位13段。在掏槽眼布置中，可以選用1、3、5、7與9段，頂層壓頂眼與底板眼均選用9段，輔助眼應用11段，周邊眼選用13段，底層壓頂眼使用7段。毫秒管凝土密實度，同時還要確保新的混凝土結構與原有的混凝土結構相同，確保施工的安全性。

③以40cm為周邊眼間距的主要設計標準。而輔助眼與周邊眼之間的排間距均設計為30cm，唯有這樣才能形成光爆結構。起爆作業必須嚴格按照高速公路隧道光面施工的標準要求進行，先進行掏槽眼、擴槽眼與掘進眼起爆，然后再進行底板眼與內圈眼起爆，最后再對剩下的周邊眼與輔助眼進行起爆。

圖2 開挖上臺階炮眼布置示意圖

4 質量保證措施

①項目單位要專門設立一個光面爆破小組，并在此基礎上，實行TQC科技公關，對高速公路隨便光面爆破施工的質量目標進行統一，確保各項施工責任落到實處。②做好技術交底工作，并完善技術交底制定，在施工前，要發放關于光面爆破施工作業指導書，確保每一位參與施工作業的工作人員明確自身需承擔的施工責任與施工內容[3]。③堅持持證上崗制度，在施工前，要對施工人員進行全面的崗前培訓，提高施工人員自身的專業施工技術水平。④對各施工工序的過程進行全方面的控制，同時做好相關的施工記錄工作，堅持三檢制度。⑤根據施工現場的具體情況與爆破效果，對光爆設計參數進行科學、合理的修正，為施工班組及時提供準確的指導意見。

5 光爆后效果

圖3 爆破效果

在經過多次的優化與試驗后，發現光面爆破可以對周邊眼炸藥的爆破效果進行有效的控制，且在巖壁上新形成的孔跡非常清晰，在爆破施工中對圍巖未造成明顯的擾動，圍巖的穩定性得到了有效的保障。同時，超挖量也減少了4%～6%。此外，在提高施工安全的同時，又相應地減少了欠挖與超挖，使工程的進度與質量得到大幅度的提高，進而減少了支護、回填與裝運的費用與工程量。如圖3為爆破后的效果。

6 結語

綜上所述，隧道施工是高速公路工程中重要的組成部分，其施工質量直接影響到高速公路后續的正常使用，而爆破施工又是影響施工安全性與穩定性的關鍵。因此，在隧道爆破施工中，選擇光面爆破施工技術，不僅可以降低施工過程中對圍巖的擾動，還可以確保后續施工活動有序進行。