隧道施工中的光面爆破技术运用与实施要点解读

楚静静



隧道施工中的光面爆破技术运用与实施要点解读

楚静静

（中铁十八局集团第四工程有限公司管片制作项目经理部 天津市 300222）

本文将就工程实例展开针对性分析，探讨某隧道施工中所采用的光面爆破技术机理及实际技术应用过程，指出相应技术实施要点，证明光面爆破技术之于隧道施工工程的重要价值体现。

隧道施工；光面爆破技术；爆破使用；成缝机理；实施要点

光面爆破技术对爆破参数选择非常苛刻，它严格遵循分区分段科学设计，是一种典型的微差爆破方法。它同时也具有强大的控制性，能够根据设计要求来控制爆破轮廓线，也能有效控制周边眼炸药的爆破能力范围，最大限度降低由于爆破作用力所造成的周边围岩结构扰动问题，保证围岩结构原始稳定性。目前，光面爆破技术已经被应用于对隧道控制断面的欠挖及超挖工程当中，始终保有着极高的爆破作业质量及效率。

一、光面爆破的基本成缝机理阐述

光面爆破成缝机理相对复杂，针对它的影响因素也非常之多。例如炮孔壁面在受到炸药爆破压缩应力以后就会衍生一种横切向应力作用，而相邻炮孔之间会由于这种横切向应力产生应力加强带，最终产生径向裂隙，这就是光面爆破成缝。当然，这种应力加强带也与炸药装药结构有关，因为某些不耦合装药及缓冲装药结构都会使得爆炸气体对孔壁造成长时间影响，形成炮孔孔壁之间由于爆轰气体所产生的横向应力加强带，威力较大时还会形成以炮孔间为主要区域的规则环向裂纹。

二、工程项目概况

以某地区铁路隧道建设项目为例，它的隧道洞长长度为1300m，是典型的双线隧道，整个隧道位于一条直线上，是按照新奥法原理进行设计的，且采用了复合式衬砌结构。隧道整体中存在III级围岩（800m），另外隧道建设施工还采用了C30混凝土，它的仰拱混凝土厚度达到50cm，拱墙部位为同心圆结构，净高度9m，净宽度12m。由于该隧道为III级围岩结构，整体稳定性相对较好，其岩性也主要以砂页岩互层为主，绝大部分为水平层理岩层。综上所述，结合该地区铁路隧道施工区段实际状况及各项指标属性，决定采用光面爆破方案来展开施工，以达到最好的的爆破效果。

三、工程项目隧道光面爆破技术的应用流程

（一）施工工艺流程

结合本工程项目地理环境实际指标以III及水平围岩段为主，所以采用光面爆破进行隧道开挖。要求施工过程要严格按照光面爆破设计标准来控制装药数量，最大限度减小爆炸爆轰波对周边围岩的扰动，保证隧道施工建设安全。隧道在开挖过程中还会利用到加工台架人工用风枪进行钻眼，同时为光面爆炸选择非电毫秒雷管微差起爆及多段起爆两种起爆方式。它的具体起爆顺序如下：

挖槽、扩槽——由低段向高段逐一起爆——爆破周边眼

基于上述3步流程，要事先考察待爆破围岩部位水平分层是否存在明显的互层现象，同时在布置周边眼过程中也要观察周边眼的实际间距，避免不平均分配现象。另外在明确了互层以后要适当增加炮孔，使炮孔间距密度变大，这也是为了均衡炸药能量分配，以达到较为显著的光面爆破效果。

由于光面爆破受到多种因素制约，例如围岩强度、节理、层理、整体性等地质因素，所以爆破现场围岩地质结构可能千差万别。基于此，必须对爆破参数进行细致的、动态的现场设计调整，将已经实施过的围岩爆破技术参数记录下来，作为新一轮爆破的技术依据，因此每一步爆破作业都是环环相扣的，而爆破方应该选择爆破数据最佳的一组参数来作为与设计试爆的主要参考，如图1。

图1施工现场光面爆破的技术设计流程示意图

（二）对爆破材料的选择

针对水平围岩的光面爆破设计分析

在完成爆破准备工作，了解基本爆破工艺流程以后，要对该工程项目的III级围岩进行节理发育水平检测，详细考虑围岩光面爆破参数设计中所涉及的水平层间及周边眼主炮孔装药量关系，并严格控制由主炮孔爆破所产生的裂隙破坏区域范围，要求其不可超过周边眼的实际裂隙破坏区范围，尤其是在分层最明显的顶板位置更要严格遵循该方面要求。然后，基于实际爆破振动速度来计算爆破振速范围，给出以下经验公式为：

这里，v表示振速（cm/s），Q表示单个炮孔的装药量（kg），R表示孔距（m），而该工程项目中爆破振速对周边炮孔眼所产生的危险振速范围在70~100cm（此处取70）。基于上述一系列光面爆破指定参数展开该项目的水平围岩爆破设计，以下给出该工程的具体光面爆破参数，如表1。

周边眼布置孔径/mm孔间距/mm线装药度/(g·m-1)最小抵抗线/cm药卷直径/mm装药结构雷管段别 上台阶45452205025不耦合装药12 中台阶45502305525不耦合装药12 下台阶45502405925不耦合装药12 仰拱45552606025不耦合装药11

表1III级围岩光面爆破参数表

通过上述设计参数来实施试验爆破和调整，再基于该工程隧道的主要围岩性质和钻孔直径来选择确切的炸药药卷直径及钻孔深度，整体对光爆参数进行动态调整和优化。在经过该技术流程后，就能一定程度上强化光爆效果[2]。

四、隧道施工工程项目中光面爆破的施工控制要点

关于该隧道施工工程项目的光面爆破施工环节，以下介绍3点技术控制要点。

首先，要对装药量及段间延时时差进行严格控制，要以达到控制爆破振速目标为标准，尽可能减小对周边围岩的扰动与破坏作用。

其次，在钻眼过程中，必须按照赵设计方案来进行例如钻眼时掘进眼应该保持与隧道轴线平行位置，特别是炮眼口相比于炮孔位置要底5cm左右，这样便于钻孔过程中岩粉能够自然流出。该工程在周边眼外部位置进行专门对外插角进行控制，令其保证在3°域内，且保证最大超挖量要小于7cm，另外底眼部分相比于其它炮眼设置要更深（20cm左右）。

第三，起爆过程中该工程也采用了电雷管配合塑料导爆管共同构成起爆网络。同时对雷管的联接进行检查，看其是否存在漏联雷管，在检查无误后才能发出起爆信号[3]。

总结：本文对隧道施工工程中的光面爆破技术进行了成缝机理、工艺流程阐述，并加以例证，实际证明光面爆破在实施过程中对技术要求的严谨性和精确性。施工技术人员应该在工程实践中实现动态数据参数调节及管理，才能确保光面爆破效果达到最佳。

[1]王建平.隧道施工的光面爆破应用研究[J].科技风,2015(17):168-169.

[2]邓鹏宇.光面爆破在片岩隧道开挖中的应用研究[J].企业导报,2014(6):136-137.

[3]伍灿,张涛.光面爆破技术在隧道施工中的应用研究[J].四川建筑,2014(6):124-124,127.

TU75

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1007-6344（2017）03-0249-01