隧道光面爆破施工技術研究

殷 橋

(貴州路橋集團有限公司，貴州 貴陽 550001)

1 工程概況

隧道為分幅式隧道，左幅起迄樁號為ZK35+297～ZK40+474，全長5 177.00 m，我合同段施工樁號ZK38+000至出口，該段最大埋深411.49 m。右幅起迄樁號為YK35+279～YK40+465.00，全長5 160.00 m，我合同段施工樁號YK38+000至出口，該段最大埋深406.00 m。

2 地質條件

地層巖性：場區巖性為主要石英砂巖夾泥巖，分布于隧道進口段及洞身段，其次為泥巖，分布于出口淺埋段。

地形地貌：隧場區地處云貴高原的東南斜坡，隧道穿越地段海拔896.5～1 534.5 m，相對高差638.0 m，隧道軸線通過段高程地勢陡峭，基巖大部裸露，地貌類型屬低中山侵蝕構造地貌。

不良地質現象：合同段設計圖顯示地質構造簡單，無不良地質現象。但均為IV、V級圍巖，須加強超前地質預報，發現不良地質現場及時處理。

3 隧道光面爆破施工技術

此隧道圍巖大部分均為Ⅳ～Ⅴ級，屬軟質圍巖，為確保施工安全和地面建筑物的安全，在開挖施工中全部采用光面爆破，盡可能地降低爆破產生的震動。

3.1 光面爆破施工方案

鉆爆設計原則：根據圍巖特點合理選擇周邊眼間距E及周邊眼的最小抵抗線W，輔助炮眼交錯均勻布置，周邊炮眼與輔助炮眼眼底在同一垂直面上。嚴格控制周邊眼的裝藥量，借助導爆索進行間隔裝藥，使藥量沿炮眼均勻分布。以確保隧道周邊成形良好，并減少對圍巖的擾動。根據爆破效果，調整掏槽眼形式，并適當加深掏槽眼深度，以保證掏槽效果，一般采用掏槽眼向內傾斜以達到較好的進尺效果。合理分布掘進眼，以達到炮眼數量最少、材料最省；同時碴塊又不致過大，便于裝卸。

合理選擇循環進尺：根據工期要求及機械能力等因素來綜合考慮。

合理選擇爆破材料：采用安全性能好的塑料導爆管，防水乳膠炸藥進行非電微差爆破。

控制單段最大裝藥量：爆破震動的振速與單段最大裝藥量有關，因此，控制每段最大裝藥量來確保爆破最大振速在鄰近建筑物小于25 mm/s。臺階法鉆爆設計技術參數：光爆眼取30～45 cm，最小抵抗線取用60 cm，采用斜眼環形掏槽。炮眼直徑38 mm，電毫秒延期雷管起爆。周邊眼裝藥均采用φ20的小藥卷間隔裝藥。

裝藥結構及堵塞方式：裝藥結構周邊眼；用小直徑藥卷間隔裝藥；堵塞方式所有裝藥炮眼用炮泥堵塞，周邊眼堵塞長度不小于26 cm。

爆破效果監測及爆破設計優化爆破效果檢查：超欠挖檢查；開挖輪廓圓順，開挖面平整檢查；爆破進尺是否達到爆破設計要求；爆出石碴塊是否適合裝碴要求；爆破震動速度的監測結果是否小于25 mm/s。

爆破設計優化：每次爆破后檢查爆破效果，分析原因及時修正爆破參數，提高爆破效果，改善技術經濟指標。根據巖層節理裂隙發育、巖性軟硬情況，修正眼距，用藥量，特別是周邊眼。眼偏少，用藥量過大。根據爆破振速監測，調整單段起爆炸藥量及雷管段數。根據開挖面凹凸情況修正鉆眼深度，眼底基本上落在同一斷面上。

3.2 光面爆破施工工藝

測量放出開挖線→上臺階①開挖(或爆破)→出渣→拱部Ⅰ初期支護→下臺階②開挖→邊墻Ⅱ支護→下臺階③開挖→邊墻Ⅲ支護→仰拱④開挖→仰拱Ⅳ初期支護→仰拱Ⅵ鋼筋混凝土施工→仰拱Ⅶ混凝土回填施工→仰拱⑤開挖→仰拱Ⅴ初期支護→仰拱Ⅵ鋼筋混凝土施工→仰拱Ⅶ混凝土回填施工。隧道爆破開挖主要控制外圈爆破質量，故只對外圈進行鉆爆設計，內圈、低排、掏槽、下導按常規鉆爆施工即可。裝藥時周邊眼不耦合裝藥， 炮泥堵塞30 cm，85 cm深裝20 cm長藥卷、孔底裝10 cm藥卷。

3.3 光面爆破主要施工方法

測量放樣出開挖弧線，采用光面爆破，以控制圍巖超欠挖。周邊眼間距為40～60 cm，深度2.0 m～3.0 m，每循環進尺為2 m。開挖出渣完畢，立即初噴4 cm厚的混凝土以封閉新開挖巖面。測量定位格柵拱架，施工超前支護及拱部系統錨桿、鋼筋網、復噴混凝土。開挖下臺階采用預裂爆破，下臺階分兩側錯位開挖，錯位距離5 m，挖至邊墻底部，開挖距離控制在4～5 m。測量定位鋼架，邊墻支護(噴、錨、網、鋼架連接)跟隨下臺階開挖順序前進。測量定位仰拱與回填混凝土的高程，仰拱采用半幅開挖，交叉前進的方法，開挖距離不超過15 m，開挖后立即施工初期支護、仰拱鋼筋混凝土及混凝土回填，以便保證上下臺階施工的通行。對局部松散破碎、富水地段，圍巖自身穩定性較差，易發生圍巖失穩，采用縮短進尺距離的方法，短進尺、弱爆破、強支護，并及時施作二次襯砌。

3.4 光面爆破施工的質量控制

最大段允許裝藥量控制：以允許爆破震動速度來控制，由薩道夫斯基公式進行計算：Q=R1/m(V/K)1/αm。式中：Q—最大一段允許用藥量kg；V—振動帶安全控制標準，按照招標文件和爆破安全規程標準控制；R—爆源中心到振速控制點距離；K—與爆破技術、地震波傳播途徑介質的性質有關的系數；α—爆破振動衰減指數；其中K、α需在施工過程中對小藥量爆破實測的數據進行回歸分析重新標定，標定前爆破設計時K、α則按爆破安全規程根據巖層狀況選取。

爆破器材選擇：炸藥采用乳化油炸藥，周邊眼爆破采用專用光爆炸藥，雷管采用非電毫秒雷管。

裝藥結構：周邊眼采用不耦合裝藥結構，輔助眼采用耦合裝藥結構。

起爆方式：采用非電起爆方式，高段位分段微差控制爆破。

爆破參數確定：在參數選取過程中綜合運用工程類比、計算兩種方法，結合我公司承建工程的成功爆破經驗和本次招標文件予以確定，爆破參數還將在以后施工中根據現場試驗調整。

4 結束語

綜上所述，光面爆破技術的應用中，先要設計出準確的爆破施工方案，然后依據科學的施工工序，采用合適的施工方法，以嚴格的質量控制措施進行，才能不斷提高光面爆破技術使用水平。從而不斷提升隧道施工中支護的質量，提升巖壁的穩定性，避免周邊區域圍巖受到擾動，達到巖體開挖輪廓的科學控制水平，有利于提升隧道施工整體水平。