淺談光面爆破在秦嶺特長(zhǎng)隧道花崗巖地質(zhì)中的應(yīng)用

劉 剛

（山西振興公路監(jiān)理有限公司，山西 太原 030006）

1 工程概述

1.1 工程簡(jiǎn)介

秦嶺特長(zhǎng)隧道是藍(lán)商高速公路三大關(guān)鍵性控制工程之一，隧道為上、下行分離式的隧道，全長(zhǎng)5.3km，其中隧道單線長(zhǎng)5185 m，隧道單面縱坡2.055%，最大埋深386 m，隧道穿大斷面裂帶左線105 m，右線120 m，可能產(chǎn)生二級(jí)巖爆區(qū)，單線長(zhǎng)度2 880 m，Ⅱ類圍巖415 m，Ⅲ類圍巖1 725 m，Ⅳ類圍巖3 045 m。

1.2 隧道地層巖性

本工程屬?gòu)?qiáng)風(fēng)化（弱風(fēng)化）黑云斜長(zhǎng)片麻巖、混合巖、花崗閃長(zhǎng)巖巖體破碎，裂隙發(fā)育。

2 光面爆破

2.1 鉆爆方案的比選

2006年10月，為了加快施工進(jìn)度，降低施工成本，增加經(jīng)濟(jì)效益，在秦嶺隧道右洞進(jìn)行了光面爆破。經(jīng)過10 d對(duì)左、右洞爆破效果的比較，發(fā)現(xiàn)采用光面爆破施工的右洞無論是進(jìn)度還是效益，都比左洞理想（見表1，2），于是在后面的施工中全面實(shí)施了光面爆破。

表1 10 d內(nèi)右洞掘進(jìn)各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

表2 10 d內(nèi)左洞掘進(jìn)各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

2.2 光面爆破參數(shù)的選擇

光面爆破參數(shù)的選擇主要與地質(zhì)條件有關(guān)，其次是炸藥的品種與性能、隧道開挖斷面的形狀與尺寸、裝藥結(jié)構(gòu)與起爆方法。

2.2.1 爆破參數(shù)的調(diào)整

現(xiàn)場(chǎng)圍巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，爆破參數(shù)必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)調(diào)整。為合理設(shè)計(jì)爆破參數(shù)，進(jìn)行了超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，為提高光面爆破效果提供了前提條件。炮眼間距E=50 cm，抵抗線W=50 cm，炮眼深度L=3.5 m，線裝藥密度R=150 g/m，周邊孔裝藥集中度Q=600 g。

2.2.2 爆破器材的選擇

隧道開挖作業(yè)根據(jù)不同圍巖類別采取不同的開挖方法。Ⅱ、Ⅲ類圍巖采用正長(zhǎng)臺(tái)階法開挖，上、下臺(tái)階分部開挖，分段引爆；Ⅳ類圍巖采用全斷面開挖。本工程選用2#巖硝銨炸藥和乳化炸藥（富水地段采用），藥卷直徑Φ32 mm，主爆管為非電毫秒雷管，引爆管為火雷。聯(lián)線方式為串、并聯(lián)結(jié)合。

2.2.3 掏槽方式

采用直眼掏槽。

2.3 光面爆破的施工工藝

2.3.1 測(cè)量放樣布眼

鉆眼前，測(cè)量人員必須使用測(cè)量?jī)x器用紅油漆繪出隧道中心和開挖輪廓線，標(biāo)出炮眼位置，其誤差不得超過±5 cm。周邊眼原則上布置在設(shè)計(jì)輪廓線上，但由于受鑿巖機(jī)的限制，不得不向外偏斜一定的角度，偏斜角3°～5°，偏斜角度的大小，可根據(jù)眼深加以調(diào)整，使眼底落在輪廓線外約100 mm處。

2.3.2 鉆眼

鉆眼采用YT28氣腿式手持鑿巖機(jī)。鉆工要熟習(xí)炮眼布置圖，熟練操縱鑿巖機(jī)。兩茬炮銜接處的臺(tái)階要小于150 mm，保證炮眼底均在同一平面上。為保證鉆眼質(zhì)量采取了一系列措施：實(shí)行“五定”崗位責(zé)任制，定人、定位、定機(jī)、定質(zhì)、定量；分區(qū)按順序鉆孔，避免相互干擾、碰撞、擁擠；固定鉆孔班，以便熟練技術(shù)、掌握規(guī)律，提高鉆孔的速度和準(zhǔn)確性。

2.3.3 裝藥

裝藥要分片、分組按設(shè)計(jì)裝藥，自上而下進(jìn)行，非電毫秒延期雷管分段對(duì)應(yīng)入座，所有炮眼均用炮泥堵塞，堵塞長(zhǎng)度不得小于200 mm，炸藥采用2#巖石硝銨炸藥或乳化炸藥。周邊眼采用小藥卷間隔裝藥，其余炮眼采用Φ32標(biāo)準(zhǔn)小藥卷。

2.3.4 起爆方式

當(dāng)各分組裝藥工作完成后，集中串、并聯(lián)再聯(lián)接火管引爆。

2.4 光面爆破取得的效果

秦嶺隧道開挖掘進(jìn)工作已經(jīng)完成，隧道開挖大部分實(shí)行光面爆破，光爆效果良好。

①破后炮眼痕跡保存率達(dá)70%～80%，兩茬炮銜接臺(tái)階最大尺寸為11 cm，超欠挖量?jī)H為5%左右，比非光面爆破的超欠挖量（達(dá)20%）要低得多。②巖碴塊度較小亦均勻，石碴最大塊小于40 cm，碴堆集中，拋距小于20 m，利于裝碴，節(jié)省裝運(yùn)時(shí)間。③減少支護(hù)投入，降低工程造價(jià)。④巖面平整，應(yīng)力集中小，減少安全隱患。⑤節(jié)省時(shí)間。光面爆破施工鉆眼及裝藥延長(zhǎng)20 min，清理危石或補(bǔ)炮縮短20 min，初期支護(hù)縮短20 min，裝碴及出碴縮短20 min，并方便了后續(xù)的掛土工布、防水板施工。從總體上縮短了工期，原計(jì)劃2008年9月30日竣工，從完成情況來看，當(dāng)年6月30日已經(jīng)順利完成施工，縮短了3個(gè)月的工期。

2.5 光面爆破的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析

隧道爆破質(zhì)量會(huì)直接影響隧道施工的安全、掘進(jìn)速度和經(jīng)濟(jì)效益。爆破對(duì)圍巖的破壞范圍過大，將威脅到施工安全；石渣塊度過大，將會(huì)影響裝運(yùn)速度；眼底不平（不在同一平面內(nèi)），使炮眼利用率不高等，都會(huì)影響掘進(jìn)速度。爆破不好，超挖過大，是造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益不好的直接原因。

光面爆破的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，可以從兩個(gè)方面來分析。首先是超挖量的大幅度降低，減少了開挖數(shù)量及回填數(shù)量和混凝土的超灌量。其次是保護(hù)圍巖穩(wěn)定免受破壞，延長(zhǎng)隧道服務(wù)年限，把大斷面開挖方法及大型施工機(jī)械的使用范圍擴(kuò)大到軟弱圍巖，避免了采用普通爆破方法開挖時(shí)，可能出現(xiàn)的大塌方事故損失等。以本工程2006年9月份中旬與10月份下旬的施工組織技術(shù)方案的執(zhí)行情況比較，得到以下經(jīng)濟(jì)效益值：普通爆破開挖地段的平均超挖值為35.40 cm（檢測(cè)4個(gè)斷面，27個(gè)點(diǎn)），最大超挖60 cm，超灌凝土數(shù)量平均為196.7%。而采用光面爆破后，平均超挖降低為15 cm，混凝土超灌量113.3%。采用光面爆破施工，在很大程度上減少了隧道超挖，因而運(yùn)渣、回填的工作量相應(yīng)的減少。

光面爆破與噴錨支護(hù)相結(jié)合，促進(jìn)了新奧法施工技術(shù)的發(fā)展。尤其是軟弱圍巖隧道，可以做到及時(shí)支護(hù)、及時(shí)封閉。所以光面爆破技術(shù)從保護(hù)圍巖穩(wěn)定的意義上講，已成為軟弱圍巖隧道施工新技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。

2.6 結(jié)束語

本文僅以秦嶺特長(zhǎng)隧道為例，實(shí)際施工中在同一隧道不同地質(zhì)中常有巖石軟硬不均、風(fēng)化程度不同、節(jié)理發(fā)育不均等情況，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相應(yīng)的調(diào)整光爆參數(shù)。在光面爆破施工中要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高，以達(dá)到用較少的成本和用較短的時(shí)間，獲得最佳光面爆破效果和理想的進(jìn)尺。

[1]黃成光，于敦榮.公路隧道施工[M].北京：人民交通出版社.2003.

[2]關(guān)寶樹.隧道工程施工要點(diǎn)集[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3]中華人民共和國(guó)交通部.J T J042—94 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2006.

[4]王毅才.隧道工程[M].北京：人民交通出版社，2000.