浅谈光面爆破在秦岭特长隧道花岗岩地质中的应用

刘 刚

（山西振兴公路监理有限公司，山西 太原 030006）

1 工程概述

1.1 工程简介

秦岭特长隧道是蓝商高速公路三大关键性控制工程之一，隧道为上、下行分离式的隧道，全长5.3km，其中隧道单线长5185 m，隧道单面纵坡2.055%，最大埋深386 m，隧道穿大断面裂带左线105 m，右线120 m，可能产生二级岩爆区，单线长度2 880 m，Ⅱ类围岩415 m，Ⅲ类围岩1 725 m，Ⅳ类围岩3 045 m。

1.2 隧道地层岩性

本工程属强风化（弱风化）黑云斜长片麻岩、混合岩、花岗闪长岩岩体破碎，裂隙发育。

2 光面爆破

2.1 钻爆方案的比选

2006年10月，为了加快施工进度，降低施工成本，增加经济效益，在秦岭隧道右洞进行了光面爆破。经过10 d对左、右洞爆破效果的比较，发现采用光面爆破施工的右洞无论是进度还是效益，都比左洞理想（见表1，2），于是在后面的施工中全面实施了光面爆破。

表1 10 d内右洞掘进各类数据统计表

表2 10 d内左洞掘进各类数据统计表

2.2 光面爆破参数的选择

光面爆破参数的选择主要与地质条件有关，其次是炸药的品种与性能、隧道开挖断面的形状与尺寸、装药结构与起爆方法。

2.2.1 爆破参数的调整

现场围岩地质结构千变万化，爆破参数必须进行现场设计，动态调整。为合理设计爆破参数，进行了超前地质预报工作，为提高光面爆破效果提供了前提条件。炮眼间距E=50 cm，抵抗线W=50 cm，炮眼深度L=3.5 m，线装药密度R=150 g/m，周边孔装药集中度Q=600 g。

2.2.2 爆破器材的选择

隧道开挖作业根据不同围岩类别采取不同的开挖方法。Ⅱ、Ⅲ类围岩采用正长台阶法开挖，上、下台阶分部开挖，分段引爆；Ⅳ类围岩采用全断面开挖。本工程选用2#岩硝铵炸药和乳化炸药（富水地段采用），药卷直径Φ32 mm，主爆管为非电毫秒雷管，引爆管为火雷。联线方式为串、并联结合。

2.2.3 掏槽方式

采用直眼掏槽。

2.3 光面爆破的施工工艺

2.3.1 测量放样布眼

钻眼前，测量人员必须使用测量仪器用红油漆绘出隧道中心和开挖轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过±5 cm。周边眼原则上布置在设计轮廓线上，但由于受凿岩机的限制，不得不向外偏斜一定的角度，偏斜角3°～5°，偏斜角度的大小，可根据眼深加以调整，使眼底落在轮廓线外约100 mm处。

2.3.2 钻眼

钻眼采用YT28气腿式手持凿岩机。钻工要熟习炮眼布置图，熟练操纵凿岩机。两茬炮衔接处的台阶要小于150 mm，保证炮眼底均在同一平面上。为保证钻眼质量采取了一系列措施：实行“五定”岗位责任制，定人、定位、定机、定质、定量；分区按顺序钻孔，避免相互干扰、碰撞、拥挤；固定钻孔班，以便熟练技术、掌握规律，提高钻孔的速度和准确性。

2.3.3 装药

装药要分片、分组按设计装药，自上而下进行，非电毫秒延期雷管分段对应入座，所有炮眼均用炮泥堵塞，堵塞长度不得小于200 mm，炸药采用2#岩石硝铵炸药或乳化炸药。周边眼采用小药卷间隔装药，其余炮眼采用Φ32标准小药卷。

2.3.4 起爆方式

当各分组装药工作完成后，集中串、并联再联接火管引爆。

2.4 光面爆破取得的效果

秦岭隧道开挖掘进工作已经完成，隧道开挖大部分实行光面爆破，光爆效果良好。

①破后炮眼痕迹保存率达70%～80%，两茬炮衔接台阶最大尺寸为11 cm，超欠挖量仅为5%左右，比非光面爆破的超欠挖量（达20%）要低得多。②岩碴块度较小亦均匀，石碴最大块小于40 cm，碴堆集中，抛距小于20 m，利于装碴，节省装运时间。③减少支护投入，降低工程造价。④岩面平整，应力集中小，减少安全隐患。⑤节省时间。光面爆破施工钻眼及装药延长20 min，清理危石或补炮缩短20 min，初期支护缩短20 min，装碴及出碴缩短20 min，并方便了后续的挂土工布、防水板施工。从总体上缩短了工期，原计划2008年9月30日竣工，从完成情况来看，当年6月30日已经顺利完成施工，缩短了3个月的工期。

2.5 光面爆破的技术经济效益分析

隧道爆破质量会直接影响隧道施工的安全、掘进速度和经济效益。爆破对围岩的破坏范围过大，将威胁到施工安全；石渣块度过大，将会影响装运速度；眼底不平（不在同一平面内），使炮眼利用率不高等，都会影响掘进速度。爆破不好，超挖过大，是造成企业经济效益不好的直接原因。

光面爆破的技术经济效益，可以从两个方面来分析。首先是超挖量的大幅度降低，减少了开挖数量及回填数量和混凝土的超灌量。其次是保护围岩稳定免受破坏，延长隧道服务年限，把大断面开挖方法及大型施工机械的使用范围扩大到软弱围岩，避免了采用普通爆破方法开挖时，可能出现的大塌方事故损失等。以本工程2006年9月份中旬与10月份下旬的施工组织技术方案的执行情况比较，得到以下经济效益值：普通爆破开挖地段的平均超挖值为35.40 cm（检测4个断面，27个点），最大超挖60 cm，超灌凝土数量平均为196.7%。而采用光面爆破后，平均超挖降低为15 cm，混凝土超灌量113.3%。采用光面爆破施工，在很大程度上减少了隧道超挖，因而运渣、回填的工作量相应的减少。

光面爆破与喷锚支护相结合，促进了新奥法施工技术的发展。尤其是软弱围岩隧道，可以做到及时支护、及时封闭。所以光面爆破技术从保护围岩稳定的意义上讲，已成为软弱围岩隧道施工新技术的重要环节。

2.6 结束语

本文仅以秦岭特长隧道为例，实际施工中在同一隧道不同地质中常有岩石软硬不均、风化程度不同、节理发育不均等情况，应根据现场实际情况相应的调整光爆参数。在光面爆破施工中要不断总结经验，不断提高，以达到用较少的成本和用较短的时间，获得最佳光面爆破效果和理想的进尺。

[1]黄成光，于敦荣.公路隧道施工[M].北京：人民交通出版社.2003.

[2]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3]中华人民共和国交通部.J T J042—94 公路隧道施工技术规范[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.