高速公路隧道光面爆破施工技術(shù)及質(zhì)量控制探討

摘要：相對于傳統(tǒng)爆破方式，光面爆破能有效控制周邊眼炸藥爆破，減少圍巖的爆震裂縫，增強圍巖自身的承載力，保證施工安全、快速地進行，因而逐漸在隧道工程施工中得到廣泛應(yīng)用。文章分析了光面爆破施工中存在的問題，并結(jié)合工程實例，對高速公路隧道光面爆破施工技術(shù)及質(zhì)量控制進行探討。

關(guān)鍵詞：高速公路隧道;光面爆破;施工技術(shù);質(zhì)量控制

0 引言

光面爆破是指通過對爆破參數(shù)和施工工藝進行合理的選擇，分區(qū)分段微差爆破，使圍巖不受到嚴(yán)重破壞，并使爆破后開挖輪廓成形規(guī)則、巖面平整的爆破技術(shù)。光面爆破與噴錨支護、監(jiān)控量測都是新奧法施工中的一個重要組成部分。采用光面爆破施工，可以減少對圍巖的擾動，增強圍巖的自承能力，能夠極大程度地防止因振動干擾過大而導(dǎo)致塌方等不利現(xiàn)象，增強了施工安全性，特別是對于松軟破碎巖層其作用和效果尤為顯著。采用光面爆破施工，不僅可以減少炸藥的使用量和出碴的數(shù)量，而且能減少隧道的超欠挖和支護的工作量，節(jié)省大量混凝土施工，加快施工進度，降低工程成本。采用光面爆破施工，圍巖的壁面平整、凹凸很少，可以避免局部坍落，減弱應(yīng)力集中，提高圍巖的穩(wěn)定，減少隧道的維護量，并為支護施工創(chuàng)造有利條件。但是光面爆破是一個綜合過程，涉及到許多方面，在光面爆破開挖的過程中，稍不注意，就容易出現(xiàn)兩炮銜接臺階大，凸凹度大，炮痕率低，對圍巖的破壞性和擾動性大，嚴(yán)重的會影響到圍巖的穩(wěn)定，而且超挖現(xiàn)象較為嚴(yán)重，造成出渣量、混凝土用量超方嚴(yán)重等問題，直接影響到施工質(zhì)量、施工進度和施工成本。因此在光面爆破過程中，應(yīng)進行爆破參數(shù)設(shè)計及優(yōu)化，改進施工工藝，加強施工質(zhì)量控制，確保整個施工階段的安全和質(zhì)量。

1 工程概況

本案例高速公路隧道為分離式長隧道，左線長1 989 m，右線長1 990 m。隧道范圍內(nèi)中線地面高程為615.5～909.5 m，最大相對高差為294 m。隧道軸線走向方位角約為230°，屬中低山地貌，地形起伏較大。本隧道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高，沉降控制要求嚴(yán)，施工環(huán)境復(fù)雜，施工展開困難。隧道地質(zhì)差，Ⅳ、Ⅴ級圍巖占隧道累計長度的37.5%，且存在斷層、淺埋，施工中存在坍塌、冒頂、涌水等施工風(fēng)險。因此，本工程隧道開挖掘進采用光面爆破，有[KG（0.05mm]利于降低對圍巖的擾動，充分利用圍巖的自穩(wěn)能力，提高開挖質(zhì)量，確保施工安全。光面爆破施工能有效地控制超欠挖，在保證開挖質(zhì)量的同時，減少支護的工程量和防水材料的浪費，從而降低生產(chǎn)成本。

2 光面爆破施工技術(shù)及質(zhì)量控制

2.1 光面爆破設(shè)計

本工程隧道光面爆破施工工藝流程如圖1所示。

2.2 光面爆破設(shè)計

本工程根據(jù)不同的圍巖類型及開挖工法進行初步爆破設(shè)計，并對圍巖實際爆破效果進行監(jiān)測和分析，根據(jù)現(xiàn)場的實施效果不斷優(yōu)化爆破設(shè)計，以便達到理想的爆破效果。

2.2.1 光面爆破參數(shù)的選擇

通過爆破試驗確定爆破參數(shù)，按照經(jīng)驗進行適當(dāng)修正。本工程光面爆破參數(shù)表如表1。

根據(jù)圍巖特點，本工程爆破設(shè)計周邊眼按照Ⅲ級50～55 cm、Ⅳ級45～50 cm、Ⅴ級40～45 cm間距布置。

2.2.2 進尺與鉆眼深度的選擇

隨著鉆眼深度的增加，鉆眼速度會下降得越快，使孔間誤差過大，影響爆破效果。根據(jù)本工程隧道斷面、圍巖地質(zhì)條件、機械設(shè)備能力等，Ⅲ級圍巖地段開挖依據(jù)新奧法原理采用全斷面法開挖施工，每循環(huán)為3 m左右比較理想;正洞Ⅳ級圍巖地段采用臺階法開挖施工，每循環(huán)進尺1.5～2 m比較理想;正洞Ⅴ級圍巖地段采用臺階法加臨時橫撐法或加臨時仰拱法開挖施工，每循環(huán)進尺0.5～1.0 m比較理想。

2.2.3 掏槽方式

根據(jù)實際操作效果及圍巖特性不同采用楔形掏槽。

2.2.4 爆破器材的選定

（1）根據(jù)常用的火工品比較，該隧道使用32乳化炸藥。該類炸藥主要性能如下：

藥卷密度：0.951.25 g/cm3;

殉爆距離：≥3 cm;猛度：≥12 mm;

爆速：≥3 200 m/s;爆力：≥320 mL。

（2）雷管使用非電毫秒導(dǎo)爆管雷管，起爆的時差間隔為50～75 ms。該類雷管主要性能如下：

起爆能力：能炸穿厚度為5 mm的鉛板;

抗水能力：普通型在1 m水深容器中可保持8 h起爆;

起爆感度：40 ℃～50 ℃溫度范圍內(nèi)用一發(fā)工業(yè)8號雷管可同時起爆20發(fā)導(dǎo)爆雷管;

雷管跳段使用共分17段，其中為加強掏槽效果加大掏槽眼間間隔段數(shù)。

2.2.5 裝藥結(jié)構(gòu)

為了增加不偶合系數(shù)和爆炸力對開挖輪廓處圍巖的緩沖作用，本工程周邊眼采用小直徑藥卷（32 mm）空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)，空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.3 爆破施工

2.3.1 放樣布眼

鉆眼前，測量人員先測量出隧道中心位置并用紅油漆準(zhǔn)確繪出，放出拱頂設(shè)計高程，并定出隧道開挖斷面輪廓線，標(biāo)出炮眼位置，其誤差不得超過5 cm，經(jīng)檢查合格后方可進行鉆眼。在直線段可用激光導(dǎo)向儀控制開挖方向和開挖輪廓線，以減少測量時間和提高測量精度。

2.3.2 定位開眼

采用鉆孔臺車鉆眼時，應(yīng)根據(jù)鉆爆設(shè)計，確定臺車施工區(qū)域，確保鉆孔不發(fā)生相互干擾而有序進行，同時臺車要與隧道軸線保持平行，確保鉆眼精度。

2.3.3 鉆眼

鉆孔時嚴(yán)格按操作規(guī)程作業(yè)，確保鉆眼鉆進方向和角度。周邊眼沿隧道斷面開挖輪廓線上按周邊孔間距均勻布置，控制好內(nèi)圈炮眼與周邊眼的距離。確保周邊眼有準(zhǔn)確的外插角，以避免出現(xiàn)作業(yè)凈空或欠挖。盡可能使炮眼底不超過隧道斷面開挖輪廓線15 cm，便于下一循環(huán)鉆孔。對開挖面平整性進行觀察，可按實際情況適時調(diào)整炮眼深度，以保證炮眼底在同一平面上。掏槽眼采用楔形掏槽，鉆孔精度要高，誤差在3 cm之內(nèi)，炮眼的深度和角度符合設(shè)計要求。

2.3.4 成孔檢查及清孔

鉆孔完成后，由專人對成孔進行檢查驗收，應(yīng)逐孔檢查孔深、孔的角度和孔間距，發(fā)現(xiàn)有不符合要求的炮眼應(yīng)重新鉆孔。在檢查驗收的同時，根據(jù)開挖面的平整情況局部修正裝藥量。裝藥前用高壓風(fēng)清孔，吹干凈孔內(nèi)積水和石屑，并用炮棍檢查孔內(nèi)是否有堵塞物等。

2.3.5 裝藥

裝藥時，要按鉆爆設(shè)計的裝藥結(jié)構(gòu)及藥卷規(guī)格、藥量裝藥，藥裝到孔底，用炮棍將藥卷緩慢送入，使炮眼內(nèi)的各藥卷間彼此密接，雷管要“對號入座”。所有炮眼裝藥后，用炮泥進行堵塞，堵塞長度≥20 cm?？刹捎萌斯し謱訐v實法進行堵塞，堵塞過程要妥善保護網(wǎng)路。

2.3.6 聯(lián)結(jié)起爆網(wǎng)路

對裝藥檢查無誤，開始連結(jié)網(wǎng)路。保證起爆的可靠性和準(zhǔn)確性。本工程起爆網(wǎng)路為復(fù)式網(wǎng)路，采用電雷管起爆。連結(jié)時盡可能靠近眼孔，連結(jié)系統(tǒng)盡量短，不能打結(jié)和拉細(xì)，防止損壞導(dǎo)爆管。網(wǎng)路聯(lián)結(jié)好后應(yīng)有專人負(fù)責(zé)檢查驗收，應(yīng)認(rèn)真檢查每個眼孔的起爆藥卷連結(jié)是否正確，檢查是否有網(wǎng)路漏聯(lián)等現(xiàn)象。

2.3.7 警戒和起爆

對爆破網(wǎng)絡(luò)檢查合格后，由警戒人員對爆破區(qū)域進行清場，待所有設(shè)備和人員撤離至安全地點后，再將起爆網(wǎng)絡(luò)與起爆器連接，并做好爆破警戒后，方可由爆破工起爆。

2.3.8 爆后檢查

爆破后必須經(jīng)過15 min通風(fēng)排煙后，檢查人員方可帶防護器材進入爆破地點，檢查有無“盲炮”及可疑現(xiàn)象，在妥善處理并確認(rèn)無誤后，其他工作人員方可進入開挖面工作。

2.3.9 爆破效果檢查

每次爆破通風(fēng)排煙后，指派專人對鉆爆效果進行檢查。對爆破進尺、炮痕保存率、超欠挖、爆方石塊大小、拋擲距離、圍巖的損壞程度等情況進行綜合分析。效果欠佳時應(yīng)分析原因及時優(yōu)化鉆爆設(shè)計，以達到滿意的鉆爆效果。

2.4 施工效果

本隧道的光面爆破施工過程中，采取相應(yīng)的施工控制措施，在開挖地段取得了良好的施工效果：（1）孔壁沒有明顯的爆震裂縫，超挖量得到有效控制，較以往減少了4%～6%;（2）爆破后的輪廓線圓順平整，應(yīng)力集中小，巖碴塊度較小亦均勻，石碴塊徑一般≤40 cm，利于裝碴，節(jié)省裝運時間;（3）節(jié)約炸藥，降低振動，不致造成對圍巖的嚴(yán)重破壞，保證整個施工階段的安全和質(zhì)量。

本隧道的光面爆破施工已經(jīng)順利完成，得到了建設(shè)單位、監(jiān)理單位和設(shè)計單位的一致好評，取得了較好的社會和經(jīng)濟效益。

3 結(jié)語

總之，光面爆破效果直接影響到高速公路隧道的施工質(zhì)量和成本控制，要取得理想的爆破效果，就要在施工過程中，根據(jù)工程地質(zhì)條件選擇合理的爆破參數(shù)和施工工藝，采取有效的控制措施，提升爆破施工效果，確保按期優(yōu)質(zhì)安全高效完成施工任務(wù)。

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作者簡介：文志榮（1983—），工程師，主要從事高速公路隧道工程施工管理工作。