浅谈光面爆破隧道进口中的应用

李树华

摘要：根据隧道“新奥法”施工需要，通过光面爆破试验，得出围岩的科学合理的光面爆破设计参数，形成光面爆破的方案，提出光面爆破的施工工序。控制欠超挖，确保初期支护和二衬厚度，降低工程成本，取得良好的效果。

关键词：光面爆破;施工;总结

前  言

在隧道掘进中，边墙及拱顶的超、欠挖爆破对围岩的破坏深度，直接决定着掘进施工质量的高低和喷锚或衬砌支护工程量的大小，进而影响掘进施工的经济效益和隧道的使用寿命。在隧道掘进，利用好光面爆破技术并尽可能提高光面爆破的质量是极为重要的。

一、光面爆破机理

光面爆破常采用空气间隙不耦合装药结构，当相邻两炮孔中的炸药同时起爆后，爆炸冲击波压缩间隙内的空气，峰压急剧衰减后，作用于炮孔内壁，并转变为应力波在岩石中传播，相向传播的应力波会在两炮孔连心面中央相遇并叠加，从而形成一个最大主拉应力区，其方向垂直于连心面，它也是一个应力集中区。因此，在采用不耦合装药结构和装药量适当的情况下，并且孔间距合理，又保证炮孔同时起爆，则炸药爆炸不会使炮孔壁破坏，而只在孔壁周围随机产生微小的径向初始裂纹，同时在炮孔连心面上产生最大拉应力区，然后初始裂纹在炸药爆炸产生的高温高压气体的“气楔”作用下，沿炮孔连心面扩展，直至相邻炮孔间的裂缝贯通，岩石断裂。这就是通常认为的光面爆破的破岩机理。

二、光面爆破设计

隧道开挖采用新奥法施工，根据围岩不同分类对不同的岩性采用不同的爆破方法和技术参数，并通过对围岩进行施工监测，按照监测获得的数据及时对拟定的爆破参数进行修改，遇到断层破碎带和不良地质段，则加强喷锚支护甚至采用钢拱架等支护措施，从而减少了超挖和塌方，确保施工安全。当开挖围岩为Ⅱ级、Ⅲ级围岩时采用光面爆破方法，其技术参数的确定采用理论计算和现场监测相结合，以期取得良好的爆破效果。

1.爆破器材及起爆顺序

选用爆速低的炸药，采用φ32mm乳化炸药药卷，规格为￠32mm×200mm，0.15千克/卷。为更好地实现微差爆破采用1～15段非电毫秒雷管。光面爆破时，从掏槽眼开始，一层一层从截面中心往外进行，最后是周边眼爆破。布置雷管段号时应注意：1）合理的段间隔时间。2）前一段的起爆要尽量为后一段爆破创造良好的临空面。

2.孔深进尺设计

一般随着眼深的增加，单循环的进尺越高，但钻眼的深度与钻眼机械有关，随着眼深的增加，钻眼效率降低，而且眼孔易出现弯曲，孔间误差过大，影响爆破效果，通过实践证明隧道在Ⅱ、Ⅲ级围岩条件下每循环进尺3m、3.2m、3.4m左右的炮眼深度比较理想。本隧道采用3.2m进尺，钻孔深度3.4m。

3.掏槽形式设计

掏槽是隧道爆破技术的关键，如果掏槽不成功，就不能为其他眼形成理想的临空面条件，且爆破后的留下的残眼很深，炮眼利用率低，掏槽眼周围的围岩震裂、破碎，钻眼时易卡钻。

4.爆破参数及全断面炮眼布置图

全断面一次光面爆破中，影响光面爆破效果的主要参数是：周边炮眼间距、周边眼密集系数、最小抵抗线、不偶合系数和装药集中度。实践证明这些参数是共同起作用的，只有这些参数都在某一正确的范围内时，爆破效果才是最理想的，各种参数中周边眼装药集中度是最重要的参数。所以对光面爆破来讲，根据地质条件、炸药品种、性能等因素，正确设计装药集中度，最为重要。

5.全断面炮眼布置

炮眼布置先布置掏槽眼、周边眼，然后是底板眼，最后布置掘进眼。装药结构。周边眼采用间隔装药，装药不偶合系数为1.6。其它眼采用连续装药。掏槽眼的首段采用正向装药起爆，其它炮眼采用反向装药起爆，炮泥堵塞长度不少于30cm。

三、光面爆破程序

1.放样布眼

钻眼前，用激光准直仪定位，经纬仪、水平仪、钢尺相配合，测量人员用红油漆准确绘出开挖断面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，误差不超过5cm。

2.定位开眼

采用钻孔台车或风动凿岩机钻眼，轴线与隧道轴线保持平行，就位后按钻眼布置图钻孔，掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求为控制在5cm以内。

3.钻眼、清孔

安排技术熟练的操作人员施做，严格按设计要求和具体情况、确定的设备进行施工。装药前，用炮钩和高压风将炮眼内石屑刮出吹净。

4.装药

按照炮眼设计图确定的装药量自上而下分片分组进行，雷管对号安设，要定人、定位、定段别，不得乱装药。所有炮眼按要求用炮泥堵塞。

5.连结起爆网络

对于导爆索的使用按设计联结网络操作，起爆网路为复式网路，充分保证起爆的可靠性和准确性。导爆管不能打结，各炮眼雷管连接次数相同，导爆索的连接方向准确、连接点必须牢固，引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以。

四、光面爆破控制关键

1.钻孔精确

钻孔技术对隧道超欠挖的影响主要是周边眼的外插角，首先外插角和钻孔深度主要取决于司钻工的操作水平和采用钻机的某些性能。通常，钻机都有一个外缘高度，为保证后续掘进能正常钻孔，就必须有一个超挖高度（即超挖控制下限），所以一定要努力提高司鉆工的技术水平和责任心。此外，由于钻孔作业覆盖空间有限，以及受隧道形状的影响，拱部180°范围内，则应控制上仰角，而在两侧边墙部位则应控制水平的外插角，对底板则应注意下插角。

2.爆破方法的影响及爆破方式

在控制爆破中，主要的技术参数包括：单位岩石炸药消耗量、周边孔位装药密度、周边炮孔布置等。合理地调整这些参数之间的配合，对减少超欠挖是至关重要的。周边孔的布置不应大于60cm，必要时应加密，在围岩变化较明显处或岩质坚硬时，应适当调整周边眼间距，必要时在周边眼处布置空眼作为切割眼。周边眼采用导爆索引爆质量高、成本低。周边眼采用了导爆索引爆，实现了周边眼空气间隔装药，爆炸时使和爆破力沿炮眼均匀分布，爆破后爆炸轮廓线圆滑、平顺。

3.测量放线

控制超欠挖的主要是开挖轮廓线（或周边孔线）的精度要控制好，为此，首先要保证中线和标高的准确，其次，是要保证轮廓线位置的准确。中线和标高的偏移将使断面的轮廓线向一侧偏移，造成开挖断面的一侧超挖一侧欠挖。通常隧道掌子面都是倾斜的，会引起放线误差。放线精确度不好就会引起断面的超欠挖。因此，应提高放线精度，减少对超欠的影响。

五、结束语

优质的光面爆破设计是保证隧道质量的基本前提，爆破参数的选择应根据围岩类别、开挖断面尺寸确定。通过加强施工现场的管理，在实际施工中的光爆效果为：实际钻眼深度3.2～3.4m，平均循环进尺3.0m，平均炮眼利用率90%，两茬炮衔接台阶拱部最大没有超过8cm，而且残眼前后基本在一条直线上，拱部炮眼残眼率达90%～93%。边墙两茬炮衔接台阶比较大，主要是由于打钻手1.5～2.0°外插角度掌握不好，残眼率80%～85%。爆破后岩碴堆高约4m，抛掷距离15～25m，石碴较破碎，底板平整，符合装碴要求。光面爆破的良好效果不仅提高了开挖质量，保证了防水板的挂设，而且提高了衬砌混凝土的质量，做到了不渗不漏。