隧道工程控制爆破技術的探討與應用分析

李冰

（中鐵十二局集團第一工程有限公司，陜西 西安 710000）

在隧道工程的施工過程中，隧道開挖過程往往會受到自然條件或人為因素的影響，直接影響到施工的進行。目前，在對隧道進行挖掘的過程中，控制爆破法是最為常用的一種方法，此方法的運用技術相對簡單，并且使用效果較好，然而在此方法的應用過程中，往往會對施工質量起到一定的影響，因此，對于控制爆破法的技術要求也比較高，既要根據巖土本身的物理性質來進行爆破技術的選用，同時對于爆破工藝以及炸藥的使用量上也需要做好控制。因此，必須熟練掌握控制爆破技術，保障隧道工程的質量。

1 控制爆破技術

1.1 具體含義

控制爆破技術主要是根據施工環境以及工程規模的大小來進行爆破的控制。通過各種爆破技術來對爆炸過程以及介質的破碎過程進行嚴格把控，保證爆破的方向、噪音、碎石的滾落以及產生沖擊波都能夠在有效的控制范圍之內，使爆破達到預期的效果，從而保障隧道工程施工安全有效的進行。

1.2 主要類型

1.2.1 微差爆破技術

微差爆破主要是利用毫秒延時雷管，從而實現延時爆破的效果。微差爆破的主要優勢是可以減小爆破所引起的沖擊力，使爆破的次數得以有效減少，增強爆破效果。

1.2.2 擠壓爆破技術

擠壓爆破技術在實際的應用過程中主要是通過預留殘渣進而提高炸藥的利用率以及破碎質量。通過此項技術在爆破過程中的應用，可以確保在有限的施工時間內控制好爆破的時間，降低爆破頻率。通過應用擠壓爆破技術，巖石在此過程中可以反復受到撞擊作用，進而有效的提高了巖石的破碎率，施工人員不再需要對其進行二次沖擊的工作，減少施工人員的施工強度。

1.2.3 光面爆破技術

光面爆破技術主要是保證了在開挖的巖石中，表面更加光滑并且不受到明顯的破壞。在應用光面爆破技術的過程中，首先要在開挖巖體的上面布置一部分小直徑的炮眼，盡量使其密集分布于巖體表面，采取不耦合裝藥的形式，或者在部分孔眼中裝藥，而另一部分不對其進行炸藥的填裝，一同引起爆破，使得爆破表面平整光滑。光面爆破技術的主要優勢就是可以對開挖巖體的穩定性做到有效的保障，從而降低施工成本。

1.2.4 預裂爆破技術

對于預裂爆破技術的應用則主要是人工開挖出一條分裂線，以此來保護圍巖，并且可以有效的降低因爆破而引起的地面震動危害。該技術的缺點主要是當炮孔的直徑較小時，孔痕率則會隨之增高，那么將會對爆破的效果產生一定的影響。

2 控制爆破技術在隧道工程施工中的主要應用

在隧道工程的施工過程中，控制爆破技術是整個施工過程的關鍵環節，在實際的隧道施工過程中，從施工方案到爆破參數的確定，再到施工設計中的每一個環節都必須做到嚴格的控制。

2.1 爆破技術在隧道工程中的施工方案設計

在隧道的施工過程中，洞身主要是泥巖夾頁巖、煤線，砂巖、泥巖、頁巖，玄武巖，灰巖等4套地層，1條斷層，其所處的地形環境十分復雜。經過整體的分析討論，最后在施工過程中，首先對地表注漿的方式就滑坡進行加固處理，然后再進洞進行施工。在實際的隧道工程的施工過程中，往往隧道隨處的實際地理環境相對復雜，在該隧道工程中，對于隧道進行開挖的實際斷面達到了123m2，經過實際的對比與分析，應該利用上下臺階法進行隧道的開挖工作，對于上端面的開挖面積為44m2，下斷面的開挖面積為56m2。

2.2 爆破參數的確定

通過對該隧道工程的具體情況分析可知，利用楔形溝槽法，對此工程中的溝槽最為合適，利用不同級別的毫秒雷管進行光面的控制爆破。

2.2.1 炮孔數量以及炮孔直徑的計算

在進行炮孔數量及直徑的判斷計算過程中，首先必須要充分結合實際環境以及其中包含的巖石堅硬度，從而做出初步的判斷。通常情況下的計算公式為：

N=3．3×（f×s2）1/3

其中，N為炮孔的數量，個；f為巖石堅固性系數；s為掘進斷面積，m2。

根據此公式，將相關數據帶入其中，可以準確的計算出炮孔數量。

2.2.2 裝藥量及其具體的分配

裝藥量的多少直接影響爆破的效果，因此，對于具體的裝藥量必須進行準確的計算，并通過對炸藥性能與質量等多方面因素的分析來確定合理的炸藥數量。目前，在對炸藥容量進行計算時，普遍采用公式：

Q=qV。

2.2.3 炮眼直徑在隧道爆破施工過程中所起到的影響

通過實踐分析研究可以看出炮眼直徑增大，使得裝藥量增加，爆破的威力也會隨之增強，這一點是大炮眼的優勢，其不足之處主要是炮眼直徑越大，鑿巖的下降速度也會隨之增加，此時圍巖的平整度以及巖石的碎片程度都會受到一定的影響。

2.3 爆破工程的主要施工設計

2.3.1 對于上臺階的施工設計

（1）炮眼的布置。目前，對于炮眼的布置通常是從距離底板50cm的位置開始進行布置。沿著中心線的兩側進行垂直楔形掏槽孔的布置，對于頭排的輔助掏槽孔和中甲的輔助掏槽孔，必須要與掏槽孔之間保持40cm的距離；與此同時，炮孔鉆眼要向外傾斜5°左右，在底部邊界上直接布置底板孔，并且鉆孔時保持向下傾斜10°左右，孔與孔之間保持85cm的距離。

（2）確定裝藥結構與單孔的裝藥量。在布置好炮眼的大小位置以及確定好炮眼數量之后，下一步則是根據施工過程的具體要求來確定裝藥結構及裝藥量，根據施工工程中的實際經驗，在周圍孔應選擇軸向間隔裝藥的結構，其他的炮孔應采用連續裝藥的結構，在不同的施工位置上，對于炸藥進行挑選的過程中也會存在一定的不同，底板孔應采用直徑為32mm、長度為20cm、重量為200g的乳化炸藥；拱部周圍孔間應采用直徑25mm、長度20cm、重量100g的卷狀乳化炸藥；其余孔則應選用直徑32mm、長度20cm、重量為150g的卷狀2#巖石炸藥。單孔裝藥具體可以參照圖 1。

（3）起爆順序及方法。在爆破過程中，為了更好的實現爆破的預期效果，應盡量控制各個炮孔，使其同時引爆，并盡力引起的地表震動速度控制在2cm/s以內，具體引爆順序為：掏槽孔→輔助孔→崩落孔→邊墻周邊孔→底板孔→拱部孔。主要采用并聯的連接方式進行連接，對于主傳導爆管的引爆主要是通過電雷管來完成。

2.3.2 下臺階的施工設計

（1）設置炮孔。在下斷面的橫截面上布置3個主爆孔，主爆孔中的3個頭排爆孔上的抵抗線應該長度為1．1m，然后在布置兩排階段0．8m的主爆孔，同時要做到每排4個孔距1m的炮孔，在兩側邊墻上一樣要布置4個孔距0．7m的周邊孔。

（2）單孔裝藥量及裝藥的結構。在裝藥結構上，下斷面與上端面相同，在單孔裝量上有所改變，只有底孔板采用單卷重量為200g的乳化炸藥，其他孔均為單卷重量150g的2#巖石炸藥。單孔裝藥量在各炮孔中的多少如圖2。

圖1 上半階炮示意圖

隨著社會的高速發展，交通事業的快速進步，隧道工程的建設也隨之增加。在隧道工程的施工建設過程中，控制爆破技術的應用對于工程質量的控制以及施工成本的控制起到了關鍵的作用，科學有效的控制爆破技術使得工程的質量得以提高，施工成本得以降低，為隧道工程施工的順利進行提供了保障。因此，在爆破施工前期，為了更好的保證爆破施工方案的設計質量，則必須要充分考察實際的爆破環境，結合實際環境以及施工條件進行施工方案的設計，并且準確計算炸藥的使用量、炮孔的布置數量及位置等，從而保證爆破施工的順利進行，促進隧道工程質量以及速率的提高。

圖2 下半臺階炮孔示意圖

3 結語