光面爆破技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用分析

李勝強(qiáng)

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550000）

在光面爆破施工技術(shù)的應(yīng)用中，要求選擇正確的爆破參數(shù)，并且應(yīng)用科學(xué)有效的方式使得光面爆破可沿周邊的巖石裂開，并且不對隧道工程周圍巖石表面造成損壞，能夠保證巖石的穩(wěn)定性，進(jìn)而呈現(xiàn)出開挖的輪廓圖，保證隧道開挖施工效果。因此，對其在隧道工程施工中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 光面爆破技術(shù)的原理概述

光面爆破技術(shù)是挖掘施工中的常見類型，通過將其應(yīng)用于隧道工程施工中，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、高效的挖掘。在隧道工程光面爆破施工中，炮眼的類型有三種，即即周邊眼，輔助眼以及掏槽眼。在進(jìn)行隧道工程挖掘施工過程中，光面爆破技術(shù)要求在斷面的輪廓設(shè)置周邊眼，通過對周邊眼進(jìn)行合理布置，有利于對火藥的威力以及爆發(fā)度進(jìn)行有效控制，避免對炮孔周邊造成不良影響。在光面爆破技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，對于炸藥，一般需要采用不耦合的裝炸藥方式，在炸藥爆炸后，炮眼周圍的壓力顯著降低，此時(shí)，炸藥可發(fā)揮準(zhǔn)靜壓力的作用。在爆破施工中，如果炮孔自身的壓力不足巖石自身的抵壓力，則會(huì)產(chǎn)生壓碎現(xiàn)象，而通過應(yīng)用光面爆破施工方式，只會(huì)產(chǎn)生少量裂縫，有利于保證隧道工程施工效果。

2 工程概況

某隧道工程口里程為DK243+255，出口里程為DK254+925，全長11670m。隧道進(jìn)口至DK244+603.69 位于R=9000 m 的曲線上，其他地段位于直線上；隧道內(nèi)設(shè)人字坡，DK243+255～DK249+500（6245 m） 為9.2‰的上坡，DK249+500～DK254+914（5425 m） 為4.6‰的下坡，隧道最大埋深780m。全隧Ⅱ級圍巖1825 m，占15.6%；Ⅲ級圍巖5355 m，占45.9%；Ⅳ級圍巖3385 m，占29.0%；Ⅴ級圍巖1105 m，占9.5%。

3 光面爆破設(shè)計(jì)

3.1 施工技術(shù)程序

光面爆破受到多種因素的制約，其中地質(zhì)因素主要有圍巖層理、節(jié)理、整體性和強(qiáng)度，施工現(xiàn)場圍巖的情況非常復(fù)雜，因此爆破參數(shù)需要在施工現(xiàn)場進(jìn)行動(dòng)態(tài)整合。以相同圍巖試爆參數(shù)為基礎(chǔ)，在開展爆破作業(yè)時(shí)，需要聘請經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師進(jìn)行操作，對圍巖的實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析，從而獲得最佳的爆破技術(shù)參數(shù)。下一次循環(huán)施工需要以上一次循環(huán)施工的技術(shù)參數(shù)為基礎(chǔ)。光面爆破設(shè)計(jì)流程如圖1 所示。

圖1 光面爆破設(shè)計(jì)流程圖

3.2 炮眼直徑

對所處位置的地質(zhì)情況、炸藥性能、配套設(shè)備使用和鑿巖設(shè)備等情況進(jìn)行全面的分析，得知單線地鐵隧道的斷面為中等水平。在鉆孔時(shí)，使用的主要辦法為人工手持風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)與多功能設(shè)備一起使用。影響炮眼的因素有很多，具體包括炸藥的性能、炮眼的直徑以及巖石的性質(zhì)等等。爆破效果與鉆孔數(shù)量的多少有著非常直接的關(guān)系，可以使用式（1）進(jìn)行計(jì)算：

在公式（1） 種，N 為全斷面炮眼的數(shù)量，不包括周邊眼；K 為單位巖石體積所需要使用的炸藥劑量，通過對以往的工程進(jìn)行仔細(xì)研究，結(jié)合多年的施工經(jīng)驗(yàn)，在試驗(yàn)階段單耗炸藥量的標(biāo)準(zhǔn)可以設(shè)定為1.5kg/m3，通過對爆破效果進(jìn)行認(rèn)真分析后，不斷調(diào)整炸藥消耗量；S 為挖掘面積；n 為炮眼裝藥系數(shù)的平均值；r 為炸藥的密度值，在選擇炸藥時(shí)，一定要以實(shí)際施工情況為基礎(chǔ)；L 為炮眼的挖掘深度；Qg 為周邊眼使用炸藥的劑量。

在對炮眼的深度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要對巖石的強(qiáng)度、循環(huán)作業(yè)的時(shí)間、操作技術(shù)的水平以及鑿巖使用的機(jī)械設(shè)備情況等進(jìn)行認(rèn)真分析，從而獲得最佳的炮眼挖掘深度，使光爆面以外的圍巖不會(huì)受到大范圍的干擾，使單循環(huán)的支護(hù)時(shí)間得到有效控制，使因孔深過大而導(dǎo)致的周邊眼底超挖的情況得到有效抑制，使工程的經(jīng)濟(jì)效益得到不斷提高。

3.3 周邊眼和裝藥結(jié)構(gòu)

通過對國外的大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行認(rèn)真分析可知，光面爆破層的厚度與周邊眼的間距之間的比值保持在0.8 左右時(shí)效果最為理想，通常選取≤1.0。周邊眼抵抗線對于光面爆破能夠起到非常重要的促進(jìn)作用。

在保證周邊眼爆破后形成的孔面不會(huì)對圍巖壁造成嚴(yán)重?fù)p壞方面，裝藥結(jié)構(gòu)和炸藥的性能起到了非常重要的作用。通過對大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，在光面爆破后，未來確保所形成的周邊眼的完整性，搜索使用的炸藥必須是高爆破力的炸藥。裝藥形式有很多種，經(jīng)常使用的有混合裝藥、反向裝藥和正向裝藥3 種，根據(jù)實(shí)踐研究分析發(fā)現(xiàn)，光面爆破最好采用反向裝藥的辦法。爆破效果主要會(huì)受到不耦合裝藥系數(shù)的直接影響，同時(shí)與巖層的性能和炸藥的性能有著直接的關(guān)系。在選擇光面爆破不耦合系數(shù)時(shí)，孔壁上作用的壓力必須小于巖石的抗壓強(qiáng)度。光面爆破裝藥的情況如圖2 所示。

圖2 裝藥結(jié)構(gòu)圖示

4 隧道光面爆破施工技術(shù)

在本工程鉆孔施工過程中，需要采用人工風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆孔。將孔眼固定好，安排專人對拱部輔助眼和周邊眼進(jìn)行鉆孔，一定要控制好周邊眼和外插角的間距。拱部周邊眼鉆孔結(jié)束后，使用裝藥平臺對裝藥聯(lián)線進(jìn)行操作。

4.1 準(zhǔn)備階段

在開始施工前，一定要將“四查”工作落實(shí)好，具體包括以下幾點(diǎn)：（1） 鉆機(jī)油管所有部件、鉆臂和鉆機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況；（2） 水、電和管線的連接情況；（3） 鉆桿和鉆頭配件的準(zhǔn)備情況；（4） 耗材的準(zhǔn)備情況。

4.2 鉆孔定位

在掌子面上將炮眼高程、中線和位置標(biāo)記好，用“十”字線作為記號，對鉆孔的范圍進(jìn)行確定，對鉆孔的施工先后順序進(jìn)行安排。

4.3 開口施工

鉆眼時(shí)，使用人工風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)進(jìn)行作業(yè)，隧道中線與鉆桿方向形成的夾角一定要滿足外插角的要求。

4.4 鉆孔移位

在鉆好第一個(gè)炮孔后，開始第二個(gè)炮孔的鉆進(jìn)，在鉆孔時(shí)，一定要做到“齊、平、順、準(zhǔn)”。其中，“齊”是指孔底一定要保持在同一水平面上，爆破后的斷面一定要平整，這樣下一循環(huán)施工就會(huì)比較便利；“平”主要是指所有的炮眼之間一定要保持平行，孔底與孔口的間距一定要相等；“順”主要是指側(cè)墻孔的孔口一定要順開挖掘，孔底的位置一定要控制在設(shè)計(jì)允許的范圍之內(nèi)；“準(zhǔn)”主要是指以周邊孔參數(shù)要求為基礎(chǔ)，對孔位進(jìn)行精確挖掘。

4.5 鉆孔質(zhì)量

在光爆鉆孔時(shí)，爆破設(shè)計(jì)師對鉆孔作業(yè)進(jìn)行統(tǒng)一指揮，按照“五定”崗位責(zé)任制認(rèn)真開展鉆孔作業(yè)。所有的分區(qū)施工一定要保證有條不紊，防止出現(xiàn)擁擠、碰撞或互相干擾的情況。在鉆孔時(shí)，一定要對施工規(guī)律進(jìn)行詳細(xì)掌握，從而使鉆孔的準(zhǔn)確性和速度得到不斷提升。

5 結(jié)語

綜上所述，本文主要對光面爆破技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用方式進(jìn)行了詳細(xì)探究，在具體的施工過程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況確定爆破參數(shù)，嚴(yán)格控制爆破施工環(huán)節(jié)，并結(jié)合實(shí)際情況不斷調(diào)整，進(jìn)而保證光面爆破施工效果。