公路工程隧道項目光面爆破施工技術(shù)

王國青

（山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041051）

0 引言

光面爆破指的是合理設(shè)計爆破參數(shù)，選取最佳施工工藝，通過分區(qū)分段式微差爆破，減小圍巖破壞程度，使巖面開挖輪廓呈現(xiàn)規(guī)則狀，且提升巖面平整度的一項爆破技術(shù)。公路隧道項目施工采用光面爆破技術(shù)，能夠降低爆破施工對圍巖結(jié)構(gòu)的擾動，防止發(fā)生坍塌等現(xiàn)象。同時光面爆破使用的炸藥量比較少，有利于控制超欠挖問題，顯著提升了施工效率，降低了施工成本，保證了隧道施工質(zhì)量及安全，值得在公路隧道項目建設(shè)中推廣使用。本文結(jié)合公路工程隧道項目實際情況，重點研究了光面爆破施工技術(shù)，可為后續(xù)類似項目施工中光面爆破技術(shù)的應(yīng)用提供參考與借鑒。

1 光面爆破技術(shù)的特點

公路隧道項目建設(shè)中采用光面爆破技術(shù)，能夠高效、快速進行隧道挖掘。光面爆破炮眼設(shè)計基本包括周邊眼、輔助眼及掏槽眼，其中斷面爆破中周邊眼設(shè)計尤為關(guān)鍵，通過科學布設(shè)周邊眼，能夠?qū)崿F(xiàn)爆破作用力的有效控制。光面爆破通常選擇的是不耦合炸藥，通過對不耦合系數(shù)進行合理調(diào)整，可以減小炮眼周圍壓力，降低爆破裂縫數(shù)量，從而提升隧道開挖質(zhì)量[1]。此外，光面爆破技術(shù)能夠解決人工機械超欠挖問題，提升施工效率，控制施工成本，確保圍巖結(jié)構(gòu)的整體性及穩(wěn)定性。

2 工程實例

某公路工程的全線長度為21.53km，起訖樁號為K10+338—K31+568，采用的是雙向四車道，設(shè)計的行車速度為60km/h，沿線包括一座隧道項目，長度為508.3m，隧道結(jié)構(gòu)選用的是襯砌斷面，結(jié)構(gòu)類型是馬蹄形斷面，其中Ⅴ級圍巖斷面的具體結(jié)構(gòu)尺寸是8.25m，寬度是11.58m；Ⅳ級圍巖的開挖斷面高度是8.19m，寬度是11.26m。結(jié)合公路工程隧道項目現(xiàn)場地質(zhì)條件及施工要求，通過多方討論、分析最后確定選用光面爆破施工技術(shù)，以保證隧道項目建設(shè)質(zhì)量及安全。

2.1 爆破設(shè)計

2.1.1 爆破材料

通過綜合分析公路工程隧道項目實際情況，確定選擇乳化炸藥及毫秒導爆雷管。其中乳化炸藥相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 乳化炸藥相關(guān)參數(shù)

2.1.2 爆破參數(shù)

此公路工程隧道項目光面爆破西南股爆破形式為平巷掘進，突出特點是需要自由面，同時必須嚴格控制炮眼深度（具體范圍是1.5～3.5m）。而在平巷掘進過程中應(yīng)結(jié)合項目實際情況，合理確定炮眼的孔位、孔徑、孔深以及孔角等參數(shù)。

（1）孔位。需要分析爆破面積、爆破深度以及爆破坡面大小等因素，尤其是炮孔對圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，合理確定炮孔孔位[2]。同時根據(jù)輔助眼、周邊眼具體設(shè)置情況，以及隧道圍巖結(jié)構(gòu)的巖性條件，科學設(shè)計炮孔的間隔距離，通常輔助眼的間隔距離是0.6～1.2m，而周邊眼的間隔距離是0.4～0.6m。

（2）孔徑。必須結(jié)合鉆進施工速度、炮眼數(shù)量與圍巖塊度等有關(guān)參數(shù)設(shè)計炮眼直徑。隨著炮眼直徑的增大，爆炸速度和爆炸穩(wěn)定性也會相應(yīng)提升。但是炮眼直徑比較大，也會造成鉆進施工速度減緩。若是炮眼數(shù)量設(shè)計比較少，可能會導致圍巖爆破作用力分布不均勻，從而嚴重影響圍巖破碎效果，無法達到隧道項目開挖施工要求?？紤]到此公路隧道項目鉆孔采用普通鉆機，為了能夠提升鉆進施工效率，結(jié)合項目實際及相關(guān)參數(shù)情況最后設(shè)計的炮眼直徑是42mm，裝藥直徑是32mm。

（3）孔深。循環(huán)鉆眼、裝渣量與掘進效率等直接關(guān)系到炮眼深度。炮眼深度設(shè)計必須以保證圍巖結(jié)構(gòu)及掌子面安全性、穩(wěn)定性為前提，然后考慮鉆機鉆進作業(yè)效率與爆破施工效果，從而確定最大進尺[3]。此公路工程隧道項目中V 級圍巖與IV 級圍巖的開挖進尺均是2.0m，所以V 級圍巖中掏槽眼深度是2.2m，IV 級圍巖中掏槽眼的深度是3.2m。

（4）孔角?？v觀公路工程隧道項目中光面爆破施工技術(shù)的實踐應(yīng)用情況，掏槽眼采用的形式基本包括傾斜式、平行式以及混合式。其中傾斜式掏槽眼的特點為與工作面處于相交狀態(tài)，包括單向掏槽眼、錐形掏槽眼與楔形掏槽眼等。在進行光面爆破技術(shù)方案設(shè)計時，若斷面寬度尺寸相對比較大，同時炮眼的深度比較深，則應(yīng)優(yōu)先選擇楔形掏槽眼，同時將掏槽眼的間隔距離嚴格控制在1.0～4.0m，眼底的間距控制在0.1～0.3m[4]。此隧道項目中V 級圍巖的開挖進尺是2.0m，所以設(shè)計采用單層掏槽眼，而IV 級圍巖的開挖進尺是3.0m，因此設(shè)計采用雙層掏槽眼，而其余炮眼設(shè)計為平行布設(shè)方式。

（5）裝藥。光面爆破施工技術(shù)選擇的為不耦合裝藥方式，一般不耦合系數(shù)范圍處于1.5～2.0，在進行炮眼裝藥時應(yīng)選取專用設(shè)備，以提升裝藥效果。為了能夠有效解決炮眼摩擦阻力，需要從炮眼底部安裝半個標準藥卷，促使光爆層可以有效與巖體脫離。此外，裝藥量指的是單個炮孔內(nèi)的炸藥使用量，以確保圍巖爆破施工效果為基礎(chǔ)，適當減少裝藥量，以免對外圍圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成不利影響。此隧道項目中各塊巖石的裝藥量需要控制為20～300g/m，針對硬度級別較大的巖石，則保證裝藥量處于300～350g/m 之間[5]。同時在具體設(shè)計過程中應(yīng)根據(jù)實際情況合理調(diào)整，以顯著提升光面爆破施工質(zhì)量。

2.2 測量放樣

此公路工程隧道項目爆破孔鉆進施工前，應(yīng)組織測量技術(shù)人員完成測量放樣，通過全站儀設(shè)備進行爆破孔精準定位，然后采用劃線的方式標記開挖輪廓線，根據(jù)設(shè)計要求從開口位置標點。待各項測量工作完成之后，需要安排專業(yè)人員負責檢測，以保證各項數(shù)據(jù)信息精準無誤，從而保證公路隧道爆破施工的有序進行。

2.3 鉆孔

在鉆孔過程中必須嚴格按照設(shè)計方案進行，保證鉆孔鉆進方向及角度符合要求。順著隧道斷面中的開挖輪廓線進行周邊眼布設(shè)，確保周邊孔間隔距離滿足設(shè)計要求，同時對內(nèi)圈炮眼和周邊眼間距進行合理控制。此外，結(jié)合項目實際情況調(diào)整周邊眼外插角，以免發(fā)生開挖凈空或者是欠挖現(xiàn)象[6]。安排專人負責開挖面平整度觀測，根據(jù)實際變化狀況對炮眼深度進行調(diào)整，使所有炮眼底部處于同一平面之上。此外，掏槽眼選擇的為楔形掏槽眼，鉆孔施工精度誤差必須小于3cm，同時炮眼深度與角度滿足設(shè)計基本要求。

2.4 成孔檢查與清孔

待鉆孔作業(yè)結(jié)束之后，需要組織專業(yè)人員對成孔質(zhì)量進行全面檢查驗收，嚴格貫徹逐孔檢查的基本原則，保證成孔深度、孔角以及間隔距離等符合設(shè)計要求，若是不合格則必須重新進行鉆孔。此外，需要結(jié)合隧道開挖面的平整度狀況對局部裝藥量進行合理調(diào)整。在正式裝藥之前通過高壓風實施清孔處理，將孔內(nèi)的石屑、積水等清理干凈，同時以炮棍方式檢查成孔內(nèi)部是否存在堵塞物等問題。

2.5 裝藥

在裝藥過程中必須根據(jù)光面爆破設(shè)計方案進行作業(yè)，以保證裝藥結(jié)構(gòu)、選用的藥卷類型以及裝藥量等參數(shù)符合設(shè)計要求，而且炸藥需要裝入孔的底部，采用炮棍把藥卷緩慢裝入，從而使炮孔內(nèi)的藥卷緊密銜接。與此同時，雷管一定要確?！皩μ柸胱?。當各炮孔裝藥完成之后，選擇炮泥實施堵塞處理，確定的堵塞長度不大于20cm，主要通過人工方式分層搗實并堵塞，但是需要注意保護網(wǎng)絡(luò)[7]。此項目中連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)

2.6 連接起爆網(wǎng)絡(luò)

裝藥檢查合格后，緊接著就要連接起爆網(wǎng)絡(luò)，而且必須確保起爆的安全性、可靠性以及準確性。此公路工程隧道項目起爆網(wǎng)絡(luò)選擇的是復式網(wǎng)絡(luò)，通過電雷管進行起爆。在起爆網(wǎng)絡(luò)連接的過程中需要靠近眼孔，同時連接網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)盡可能短，無任何打結(jié)與“拉細”現(xiàn)象，以免造成導爆管破損。除此之外，起爆網(wǎng)絡(luò)連接后必須安排專業(yè)人員進行檢查驗收，逐孔檢查起爆藥卷連接的有效性與準確性。

2.7 警戒與起爆

待起爆網(wǎng)絡(luò)檢查達標之后，由項目警戒人員負責爆破施工區(qū)域范圍清場處理，當施工人員與機械設(shè)備撤離到安全區(qū)域之后，按照規(guī)定要求連接起爆網(wǎng)絡(luò)和起爆器，最后在指令下進行起爆[8]。

2.8 盲炮處理

此公路工程隧道項目爆破施工完成1h 之后，需要安排專業(yè)人員負責盲炮檢查。一旦發(fā)現(xiàn)盲炮，則必須由技術(shù)人員實施處理。若盲炮具備再次引爆條件，就需要擴大警戒范圍；若盲炮不具備引爆條件，則采用高壓風等措施清除炮渣，然后拆除起爆雷管與炸藥，并做好相應(yīng)安全處理措施。在盲炮處理階段禁止振搗起爆筒，重新確定警戒范圍，然后安裝鮮明標志，保證全體人員及設(shè)備撤離到安全區(qū)，由專業(yè)人員處理盲炮，待確認無風險之后，才能夠解除警戒。

2.9 注意事項

（1）此公路工程隧道項目光面爆破施工階段，需要高度重視各項設(shè)備的檢查及維護，加強爆破器材的性能質(zhì)量管控，從而保證光面爆破施工有序進行。針對爆破施工過程中隧道容易出現(xiàn)變形的部位，應(yīng)提前編制應(yīng)對方案措施，通過合理采用設(shè)備及措施減小爆破沖擊力，以實現(xiàn)隧道結(jié)構(gòu)變形的有效控制。

（2）光面爆破施工階段，施工技術(shù)人員應(yīng)采用經(jīng)緯儀精準確定爆破方向，然后采用水準儀進行高程控制，從而提升爆破施工效果。

（3）高度重視隧道光面爆破施工的安全距離控制，在爆破過程中施工人員與機械設(shè)備必須撤離到安全區(qū)域，以免被爆破沖擊力損傷。與此同時，從爆破波能夠沖擊到的最遠距離位置布設(shè)警戒線，待光面爆破結(jié)束且風險解除之后，才能恢復通行。

3 質(zhì)量控制

3.1 優(yōu)化爆破設(shè)計

綜合考慮隧道項目地質(zhì)條件與爆破效果選用適宜的爆破施工技術(shù)，并且根據(jù)施工變化情況對爆破參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整，從而提升隧道爆破施工質(zhì)量。比如根據(jù)隧道項目輪廓開挖過程中的超欠挖變化情況，合理調(diào)整炮眼間距、裝藥量與不耦合系數(shù)等，以確保隧道爆破效果達到預期要求。

3.2 提升鉆孔質(zhì)量

炮眼間距必須符合光面爆破設(shè)計基本要求，其中炮眼偏差必須小于5cm，輔助眼間距誤差小于5cm，周邊眼斜率偏差小于5cm/m，所有炮眼必須處在同一平行線上，同時炮孔底部處在同一平面。待鉆孔施工結(jié)束后，需要安排專業(yè)人員負責孔底雜質(zhì)清理工作，然后以炮泥為材料將孔口密實封堵，以提升裝藥效果。

4 結(jié)語

光面爆破施工效果直接關(guān)系到公路工程隧道項目的建設(shè)質(zhì)量及安全，為了能夠顯著提升光面爆破效果，就必須結(jié)合隧道項目現(xiàn)場地質(zhì)條件及施工要求，對爆破參數(shù)進行科學、合理設(shè)計，同時做好爆破施工技術(shù)流程及要點的精準把控，嚴格落實有效的質(zhì)量、安全控制措施。本文結(jié)合某隧道項目實例，通過光面爆破施工技術(shù)的規(guī)范應(yīng)用，保證了隧道項目的施工質(zhì)量及安全。