岩溶隧道光面爆破施工工艺

李唐军，王占强

(中交一公局第四工程有限公司，广西 南宁 530031)

0 引言

在隧道爆破开挖施工中，光面爆破工艺能够有效减少对周边围岩扰动，降低施工风险，并能有效控制超欠挖，提高工效等效果。为了保证施工安全，提高经济效益，加快施工进度，采用光面爆破施工工艺现已成为铁路、公路、市政、水利工程隧道开挖的主流施工工艺。

1 岩溶隧道工程概况

贵州鸡冠山隧道左洞长3 772 m，其中Ⅳ级810 m，Ⅲ级2 423 m；右线长3 800 m，其中Ⅳ级836 m，Ⅲ级2 420 m。Ⅲ、Ⅳ级围岩比例占隧道总长的86%，隧道岩溶裂隙发育，岩溶裂隙水量大，为低瓦斯隧道，岩性以玄武岩、灰岩为主。

2 光面爆破适应条件

隧道Ⅲ～Ⅳc采用光面爆破施工工艺，爆破参数根据现场围岩特点动态设计。

3 光面爆破设计

光面爆破专项设计重点是爆破参数动态调整，不同围岩的“单位用量、周边眼间距、最小抵抗线”设计均不相同。

3.1 爆破参数

(1)孔深：掏槽L=3～5 m、底板、周边、掘进孔深L=3.5 m；

(2)孔径：d=50 mm；

(3)周边眼间距：E=40 cm、45 cm、50 cm、55 cm(不周围岩地质情况)；

(4)光爆孔抵抗线：W=45 cm、50 cm、55 cm、60 cm(不周围岩地质情况)；

(5)周边眼线装药密度：q=320 g/m；

(6)装药结构：周边眼间隔装药；

(7)起爆方法：非电毫秒微差起爆。

Ⅲ级围岩爆破参数见表1，炮眼参数及布置见下页图1～3。

表1 爆破装药参数表

(1)图2全断面开挖炮眼布置图有小掏槽，如围岩脆性不大，则必须使用，否者会掏槽不完整造成围岩大面积挂口，带来不必要的经济损失。但如果围岩脆性较好，则可考虑不使用小掏槽，但掏槽药量需适当增加，以增加0.4 kg/眼为宜。

(2)因贵州省为典型卡斯特地形，其溶蚀区域分布较广，围岩变化也相对频繁，所以图示爆破结构可作适当调整，以求达到最佳爆破效果。

(3)图2、图3周边眼装药结构均可使用，在实际效果中图2所示结构的炮眼残留率更佳，但图2遇裂隙相对发育的围岩时，容易拉裂壁面，导致壁面不够平整，图3效果在这方面表现的相对较好，具体情况可根据实际围岩选择对应的装药结构。

图1 鸡冠山隧道光面爆破炮眼布置平面图

图2 鸡冠山隧道光面爆破周边眼装药结构(1)示意图

图3 鸡冠山隧道光面爆破周边眼装药结构(2)示意图

3.2 掏槽形式

鸡冠山隧道掏槽炮眼布置方式见图4。

图4 鸡冠山隧道光面爆破掏槽炮眼布置图

3.3 起爆方式

隧道周边眼必须采用导爆索引起爆。

4 光面爆破施工工艺及效果

4.1 隧道地质描述

鸡冠山隧道围岩以玄武岩、灰岩为主，岩石硬度为f=4～6，围岩级别有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 级，岩溶裂隙发育。

4.2 光面爆破施工工艺及质量控制流程(见图5)

图5 光面爆破工艺流程图

4.2.1 测量放样

钻孔施工前应提前进行测量放样，钻孔位置应用油漆标出，位置偏差应控制在5 cm以内，开挖断面中线及轮廓线要应用喷漆标示出来。

4.2.2 钻眼

钻眼是光面爆破尤为重要的一道关键工序，除基本要求“平、直、齐”外，钻眼工人的态度和经验也决定了光面爆破是否成功，特别是开挖台车每台架衔接位置的周边眼，必须要求工人钻杆扶平，蹲身弯腰进行钻眼工作，否则会超挖过大。掏槽眼和周边眼施工应选择爆破经验丰富、责任心强的炮工，钻孔间距与角度必须满足施工方案要求。

4.2.3 清孔

爆破作业人员装药前，炮孔应用高压风将炮孔内泥浆、石粉、杂物吹洗干净。

4.2.4 装药

装药必须在专人监督下进行，装药量、装药结构、雷管装填应严格参照爆破方案进行，所有装药的炮孔必须堵塞炮泥，周边眼堵塞长度满足设计要求(≥20 cm)。

4.2.5 起爆

为确保爆破效果，避免瞎炮以及飞石炸断未爆雷管脚线，联线工作由专人负责，采用复式网络，每簇脚线采用两发低段位雷管反向捆绑，作并网联接雷管，但每簇起爆雷管数量不得超过20发，起爆采用两发火雷管击发引爆。

4.2.6 光面爆破效果

(1)光面爆破质量标准

隧道施工过程中，一般通过炮眼残留率和壁面平整两个指标来衡量是否达到光面爆破的效果，虽然这两项指标能给人带来很好的视觉效果，但实际上这是个误区，更应重视的是隧道超、欠挖指标，控制超欠挖是隧道经济效益的决定性因素。

通过断面仪实测鸡冠山隧道YK73+296～293段围岩炮眼残留率>93%，平均线性超挖<9.0 cm。YK73+267～264从炮眼残留率和壁面平整度都已达到光面爆破的效果，但由于外插角过大，两炮衔接位置错台远远大于了规范要求的15 cm，导致超挖，造成喷射混凝土及二衬超挖，带来了直接经济损失。

因此光面爆破的质量标准是一个综合体，要从炮眼残留率、壁面平整、平均线性超挖量及局部欠挖量等因素综合考虑，光面爆破质量标准可参照表2。

表2 光面爆破质量标准表

(2)光面爆破效果及结论

通过不断的调整炮眼布置和装药参数，以及在对施工人员钻眼施工的严格要求下，达到了比较理想的光面爆破效果。隧道爆破设计是开挖的关键技术，在爆破设计过程中应根据实际围岩的岩石强度及构造、破碎情况、节理发育程度等具体情况，制定合适的爆破参数，以求获得良好的光面爆破效果。合理的爆破参数设计需要施工人员端正的态度和项目技术支持，才能保证钻眼的“平、直、齐”提高钻眼的精确度，成果详见表3。

表3 鸡冠山隧道出口光面爆破超、欠挖数据

5 结语

通过在隧道施工中反复摸索实践，分析总结，鸡冠山隧道出口掌子面平均循环进尺达3.0 m，炮眼利用率达95%以上，炮眼痕迹保存率达92%以上，整体轮廓清晰，无明显超挖、欠挖处，断面控制良好，有效控制了喷射混凝土的浪费，单个工作面最大月进度达200 m掘进速度，创造了隧道掘进新纪录。