高速公路隧道光面爆破施工技術(shù)探討

陳量 黃劍

摘 要：光面爆破隧道施工中應(yīng)用十分廣泛，通過(guò)有效控制周邊眼炸藥來(lái)減少圍巖的爆震裂縫，增強(qiáng)圍巖自身的承載力，從而確保隧道施工安全快速進(jìn)行。文章分析了光面爆破施工工藝流程、光面爆破施工設(shè)計(jì)及施工方法，并提出了相應(yīng)的質(zhì)量和安全控制措施。

關(guān)鍵詞：高速公路;光面爆破;隧道施工

中圖分類號(hào)：U455.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

采用光面爆破施工，不僅可以增強(qiáng)施工安全性，還能減少隧道的超欠挖和支護(hù)的工作量，節(jié)省大量混凝土施工，降低工程成本。但是光面爆破操作流程多，注意事項(xiàng)雜，容易出現(xiàn)兩炮銜接臺(tái)階大，凸凹度大，炮痕率低、超挖現(xiàn)象嚴(yán)重等問(wèn)題，對(duì)圍巖的破壞性和擾動(dòng)性大，嚴(yán)重的會(huì)影響到圍巖的穩(wěn)定，同時(shí)也增加了混凝土噴射成本。因此在光面爆破過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)行爆破參數(shù)設(shè)計(jì)及優(yōu)化，改進(jìn)施工工藝，加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，確保整個(gè)施工階段的安全和質(zhì)量。

1 光面爆破施工工藝流程

2 光面爆破的設(shè)計(jì)

不同隧道地質(zhì)情況應(yīng)根據(jù)不同的圍巖類型及開挖工法進(jìn)行初步爆破設(shè)計(jì)，并對(duì)圍巖實(shí)際爆破效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)施效果不斷優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)，以便達(dá)到理想的爆破效果。

2.1 爆破方案的選定

在實(shí)際施工中我們常采用的是壓頂式光面爆破，斜眼掏槽法，掏槽眼布置在掌子面的中間部位。斜眼掏槽需要的槽眼個(gè)數(shù)較少，同時(shí)可以根據(jù)巖層的實(shí)際情況選擇掏槽角度和掏槽方式，更方便拋出巖石。

2.2 光面爆破參數(shù)的選擇

爆破參數(shù)需要通過(guò)爆破試驗(yàn)來(lái)確定，在試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格參照相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)修正。一般光面爆破參數(shù)如表1所示。

2.3 爆破裝置的選用

對(duì)于鑿巖設(shè)備的選擇，則需要結(jié)合實(shí)際施工情況（開挖輪廓線地層結(jié)構(gòu)），選擇適當(dāng)規(guī)格型號(hào)的鑿巖機(jī)械設(shè)備，設(shè)備的鉆頭直徑大小、鉆桿長(zhǎng)度（同時(shí)配置多種不同長(zhǎng)度的鉆桿）均需考慮實(shí)際施工要求。同樣也需要結(jié)合實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)恼ㄋ幏N類。對(duì)于裝藥結(jié)構(gòu)而言，需要選擇與所鉆鑿光爆孔相匹配的特殊裝藥結(jié)構(gòu)，如普遍選擇配置不耦合裝藥結(jié)構(gòu)。對(duì)于雷管和傳爆結(jié)構(gòu)而言，需要優(yōu)先配置非電毫秒微差雷管，并使用導(dǎo)爆索傳爆裝置。

2.4 掏槽方式

掏槽按斜眼楔型進(jìn)行可以減少鉆孔的數(shù)量，同時(shí)縮短鉆孔時(shí)間，從而保證隧道開挖速度。

3 爆破施工方法

3.1 放樣布眼

鉆眼前，測(cè)量人員先測(cè)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(jì)高程，確定隧道開挖斷面輪廓線，將炮眼位置標(biāo)出，要求誤差控制在5 cm范圍內(nèi)，檢查布眼各項(xiàng)事項(xiàng)均符合要求后才能開始鉆眼，直線段可以通過(guò)激光導(dǎo)向儀來(lái)控制開挖方向和開挖輪廓線，從而提高測(cè)量精度、減少測(cè)量時(shí)間。

3.2 定位開眼

在鉆眼的施工過(guò)程中，要注意鉆孔臺(tái)車始終與隧道軸線保持平行，將臺(tái)車擺放就位以后，按照炮眼布置圖進(jìn)行鉆孔施工，周邊眼與掏槽的眼實(shí)際精度應(yīng)符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的具體要求，鉆孔誤差控制在3 cm內(nèi)。

3.3 鉆眼

圍巖開挖鉆孔采用的是人工手持風(fēng)鉆鉆眼，鉆孔質(zhì)量直接影響到開挖輪廓的圓順和平整，也是影響隧道爆破質(zhì)量和進(jìn)度的一個(gè)重要因素，因此必須按照“定人、定鉆、定位”的要求，做到“準(zhǔn)、平、直、齊”，這就要求鉆孔工人不能隨意調(diào)整位置，如某一工人負(fù)責(zé)的部位鉆孔爆破后效果差，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員、施工隊(duì)組織查找原因并總結(jié)，必要時(shí)更換鉆孔工人。

炮眼布置的深度和開挖角度是影響鉆爆的重要因素，必須滿足鉆爆要求。掏槽眼眼底間距誤差不能超過(guò)5 cm，眼口間距誤差不能超過(guò)3 cm，輔助眼眼口行距、排距誤差不能超過(guò)5 cm，周邊眼眼口誤差不能超過(guò)3 cm，眼底不能超過(guò)開挖斷面輪廓線3 cm/m～5 cm/m（深眼取大值，淺眼取小值）。

當(dāng)掌子面出現(xiàn)較大凹凸時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整炮眼深度，使輔助眼和周邊眼在同一垂直面上，對(duì)鉆爆后不符合要求的炮眼應(yīng)重新鉆爆，檢查符合要求后再進(jìn)行裝藥。

3.4 成孔檢查及清孔

鉆孔完成后，由專人對(duì)成孔進(jìn)行檢查驗(yàn)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(yàn)收的同時(shí)，根據(jù)開挖面的平整情況局部修正裝藥量。裝藥前采用高壓風(fēng)進(jìn)行鉆孔清理，吹走孔內(nèi)石屑，吹干孔內(nèi)的積水，再用炮棍檢查孔內(nèi)是否有雜物堵塞空洞等。

3.5 裝藥

圍巖光爆周邊眼采用不耦合裝藥，專用紅繩導(dǎo)爆索形式裝藥結(jié)構(gòu)，其余炮眼采用連續(xù)裝藥，裝藥后的所有炮眼都采用炮泥機(jī)制作的粘土炮泥進(jìn)行堵塞，炮眼堵塞材料嚴(yán)禁采用除炮泥外的其他材料，在堵塞前先制作一條略小于炮孔直徑的炮泥條作為備用，堵塞長(zhǎng)度應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定，當(dāng)炮眼直徑為φ25 mm或φ50 mm時(shí)，堵塞長(zhǎng)度不能小于18 cm和45 cm。周邊孔采用導(dǎo)爆索、竹片、藥卷間隔捆綁的裝藥結(jié)構(gòu)。

3.6 連接起爆網(wǎng)絡(luò)

在高速公路隧道開挖環(huán)節(jié)中，施工人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際施工情況，構(gòu)建適當(dāng)?shù)墓饷姹破鸨W(wǎng)絡(luò)（如構(gòu)建復(fù)合式起爆網(wǎng)絡(luò)、族式起爆網(wǎng)絡(luò)等）。而在起爆網(wǎng)絡(luò)連接環(huán)節(jié)中，施工人員需要注意以下兩點(diǎn)：避免對(duì)導(dǎo)爆管進(jìn)行拉結(jié);不同炮眼之間的雷管連接數(shù)量應(yīng)保持相同。施工管理人員與相關(guān)技術(shù)人員要組織開展全面的光面爆破質(zhì)量檢測(cè)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決所存在的問(wèn)題，隨后做好人員與設(shè)備的清場(chǎng)作業(yè)，擺放安全警示裝置，開展起爆作業(yè)。

3.7 警戒和起爆

對(duì)爆破網(wǎng)絡(luò)檢查合格后，由警戒人員對(duì)爆破區(qū)域進(jìn)行清場(chǎng)，待所有設(shè)備和人員撤離至安全地點(diǎn)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。

3.8 爆后檢查

爆破后必須經(jīng)過(guò)15 min通風(fēng)排煙后，檢查人員方可帶防護(hù)器材進(jìn)入爆破地點(diǎn)，檢查是否存在瞎炮及可疑現(xiàn)象，并對(duì)鉆爆效果進(jìn)行檢查。當(dāng)出現(xiàn)瞎炮時(shí)，要對(duì)放炮現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查，分析瞎炮產(chǎn)生的原因，如果是因?yàn)榭淄夤芷茡p引起的，則需要切除破損部位并將導(dǎo)爆管二次連接處理，需要注意的是接頭與炮眼要盡可能接近;如果瞎炮是因?yàn)榭字泄芷茡p產(chǎn)生的，則要保護(hù)好放炮現(xiàn)場(chǎng)，由專業(yè)工程師查看現(xiàn)場(chǎng)后討論、制定處理方案，不允許放炮人員私自處理。

每次爆破進(jìn)行通風(fēng)排煙后，要對(duì)當(dāng)次爆破效果進(jìn)行檢查，主要查看炮痕保存率、爆方石塊大小、拋擲距離、超欠挖、爆破進(jìn)尺、圍巖的損壞程度等方面，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行綜合評(píng)估分析，尤其是效果欠佳時(shí)應(yīng)分析原因及時(shí)優(yōu)化鉆爆設(shè)計(jì)，以總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到滿意的鉆爆效果。

4 光面爆破施工技術(shù)的質(zhì)量與安全控制措施

4.1 質(zhì)量控制措施

在各次光面循環(huán)爆破作業(yè)完成后，施工人員應(yīng)及時(shí)借助相關(guān)施工機(jī)械設(shè)備開展現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)處理作業(yè)，待爆破作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)可視程度較高時(shí)，再對(duì)光面爆破作業(yè)效果進(jìn)行檢查、記錄，并在其基礎(chǔ)上對(duì)后續(xù)光面爆破作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。在發(fā)現(xiàn)各類施工質(zhì)量問(wèn)題時(shí)（如出現(xiàn)光面爆破作業(yè)對(duì)，隧道圍巖結(jié)構(gòu)造成過(guò)渡擾動(dòng)破壞等問(wèn)題），應(yīng)及時(shí)分析問(wèn)題成因，并采取有效解決措施，待問(wèn)題解決后再組織開展后續(xù)光面爆破作業(yè)。

在放樣布眼作業(yè)環(huán)節(jié)中，施工人員需要對(duì)不同光爆孔進(jìn)行排序編號(hào)，并做好標(biāo)識(shí)信息，為后續(xù)鉆孔作業(yè)的開展提供明確的施工參照信息。在設(shè)計(jì)的光爆孔位置與分布?xì)埩艨籽郫B合（或是二者間隔距離過(guò)?。r(shí)，應(yīng)適當(dāng)移動(dòng)孔位，避免殘留孔眼對(duì)后續(xù)鉆孔作業(yè)的施工質(zhì)量造成干擾。

在鉆孔環(huán)節(jié)中，施工人員應(yīng)嚴(yán)格控制孔位、鉆鑿角度等參數(shù)的誤差范圍，并在鉆孔作業(yè)完成后及時(shí)開展質(zhì)量檢查工作，最大限度地避免漏鉆、多鉆等施工問(wèn)題的出現(xiàn)，并及時(shí)解決出現(xiàn)的問(wèn)題。在鉆孔作業(yè)完成后，施工人員需要使用木楔等材料封堵孔眼，避免孔眼內(nèi)混入重量過(guò)大的物體，例如，在孔眼內(nèi)落入石塊時(shí)，很難用常規(guī)的高壓吹風(fēng)方式將光爆孔內(nèi)的雜質(zhì)清理干凈。

在裝藥作業(yè)環(huán)節(jié)中，施工人員應(yīng)提前將藥卷在導(dǎo)爆索裝置上進(jìn)行串聯(lián)綁扎（將藥卷綁扎在強(qiáng)度系數(shù)較高的竹片等材料上），并確保將綁有藥卷的竹片放置在周邊孔內(nèi)（藥卷緊靠巖石內(nèi)側(cè)，竹片緊貼圍巖外側(cè)）。這一措施的落實(shí)，可在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)爆破效果的加強(qiáng)（在充分保護(hù)隧道圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上）。

4.2 安全控制措施

隧道施工是一項(xiàng)危險(xiǎn)性大、風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)高的工作，施工前應(yīng)提前勘測(cè)地址條件，動(dòng)態(tài)掌握隧道內(nèi)掌子面發(fā)生的變化，及時(shí)調(diào)整施工方案，盡短時(shí)間內(nèi)做好初支和超前支付。在施工過(guò)程中，要嚴(yán)格按照先支護(hù)頂部，再進(jìn)行開挖施工的基本原則進(jìn)行作業(yè)，開挖過(guò)程中要嚴(yán)格控制每循環(huán)進(jìn)尺，開挖成型以后立即進(jìn)行初支，并盡可能早的進(jìn)行仰拱施工，以改善受力條件，同時(shí)保證各項(xiàng)施工工序能有效銜接。遇到特殊地段，則要適當(dāng)縮短鋼格柵之間的距離，并對(duì)超前錨桿進(jìn)行加密處理。同時(shí)要加強(qiáng)隧道施工過(guò)程中的數(shù)據(jù)量測(cè)和監(jiān)測(cè)，初支完成后，要對(duì)拱頂實(shí)際下沉量與墻腰實(shí)際收斂進(jìn)行準(zhǔn)確量測(cè)，并對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，當(dāng)數(shù)據(jù)顯示存在異常時(shí)，不可進(jìn)行下一步開挖，而要先對(duì)數(shù)據(jù)異常的原因進(jìn)行分析，必要時(shí)要采取有效措施對(duì)圍巖進(jìn)行加固處理。

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