高速公路隧道光面爆破施工技术应用

霍明远

（中交一公局第五工程有限公司，河北 廊坊 065201）

光面爆破技术应用在公路工程中可以在一定程度上缩短工期、节约成本，并在公路开挖作业阶段产生爆破漏斗，形成光滑的壁面，高质量地完成隧道工程。但由于光面爆破技术的工序流程较为复杂，技术要求较高，极易受到环境因素、技术设计因素、施工因素等的影响，造成隧道施工中轮廓线的不完整性及超挖和欠挖等工程误差和缺陷，对高速公路的整体工程产生不利影响，从而影响工程进度和质量。鉴于此，光面爆破施工需要施工人员熟悉施工流程，针对实际情况制订准确的爆破计划方案，采用科学合理的质量控制措施，让光面爆破技术发挥其最大的价值。

1 光面爆破施工技术的原理

光面爆破技术指通过合理选择爆破参数与施工技术和方法，分区、分段微差爆破的一种爆破方式。该技术遵循临空面平整的规则，能够达到爆破轮廓线的设计要求。在高速公路工程中，光面爆破具有有效控制周边眼炸药的爆破作用，能够减少对围岩的干扰，保持隧道的稳定，充分发挥围岩的自承作用，确保施工安全，同时减少超挖和欠挖，在保障工程质量的前提下，节约成本，使效益最大化。总体来讲，光面爆破存在三方面的技术要求，即隧道超欠挖、爆破过程及爆破面的平整度。若要保障光面爆破技术的正确应用和技术要求以及施工安全，需要从以上三个方面入手，有效控制各施工步骤的正确性和科学性，以保证施工质量。

2 光面爆破施工技术的主要应用特征

爆破施工时，爆破会破坏隧道断面轮廓，对岩壁和岩体造成一定程度的破坏。而光面爆破技术的应用会使爆破轮廓光滑平整，保持岩面岩壁的光滑性和规整性，保留岩壁自身的承重特征，使其不被破坏，并且减少隧道开凿的工作量和排渣量。在光面爆破作业会减少爆破的破坏力，不会大面积的爆震裂隙，即使受到人为因素的影响也仅会出现少量的裂隙，能够保障岩体原本的裂隙不会因受到爆破影响而造成二次扩展。相对传统爆破而言，光面爆破具有保持岩体稳定性的作用，可以提高施工的安全性。

3 光面爆破施工技术在高速公路隧道开凿中的应用

3.1 施工方案设计

（1）爆破形式。施工单位应综合考虑施工的工期、环境、人工条件和技术条件，制订科学合理的并适合具体工程的光面爆破施工方案，并选择恰当的爆破形式。如在某工程项目中，项目设计组根据施工各方面的因素选择压顶式爆破作业，并将爆破孔设定在承重支柱的中间区域，钻凿垂直楔形光爆孔，并根据岩层结构和施工设备等情况，选择正确的施工方案，进而保证了爆破孔隙的延伸方向向着有利于施工的方向延伸，同时减少了光爆孔的数量，并在一定程度上减少了工作量，控制了施工危险系数。

（2）爆破设备选择。选择爆破设备之前，应先对当地地质进行勘测，确定岩体主体结构和开挖轮廓线上的地质结构及特性，从而选择正确的凿岩设备，并根据实际情况选择适合的炸药种类。如在开挖某隧道工程时，所选设备为气腿式凿岩设备，无论是钻头特点还是设备需要均符合开挖工程的需求；在炸药的选择上，利用2号岩石乳化炸药，并配备不耦合装药结构。对于雷管和传爆结构则选择非电毫秒微差雷管，并使用导爆索传爆装置，以保证施工工作的安全性。

（3）设计参数的设定。最后是设定设计作业参数。设计参数是项目正常、顺利施工的重要保证。周边眼距参数的设定需要参考光爆孔的直径和抵抗线，如在较稳定的岩层结构施工时，需要根据实际情况加大周边的眼间距参数；而隧道的跨度较小时，则需要结合实际情况及光爆孔具体的直径数值来计算周边眼距参数。对于抵抗线而言，在设计时不仅要考虑光爆孔间距参数，还应考虑周边眼的装药量和耗药量以及钻凿深度数值，通过综合考虑和计算，最终确定抵抗线参数。光爆孔密集系数的设定与隧道光面层厚度系数和眼间距参数之间的比值有关。光爆孔的各项参数和掏槽方式，应该视项目的实际情况而定。如某工程根据围岩等级和开挖方式确定围岩断面各凿12个光爆孔，掏槽方式选择复试楔形，孔径直径4.3cm，光爆孔的方向和工作面呈50～57°夹角，最终选定光爆孔的设计参数。

3.2 施工主要程序和要点

（1）放样布眼。测量是光面爆破施工技术的第一步，应该选择适当的位置利用全站仪等测量设备对隧道开挖轮廓线进行精确的测量，在开挖部位确定坐标基准，并采集各坐标点，以确定光爆孔位置。利用基准点和各坐标点建立坐标系，布设轴线，以此来控制爆破裂缝的延伸方向。在光爆孔布眼环节中，要将各步骤放样误差考虑在内，并将误差控制在合理范围内，留有一定的变动余量。在各次放样作业环节中，要不断地重复检查工作，以保证光面爆破施工参数的正确性，并结合上次的开挖工作对下次的爆破参数进行优化和调整，弥补和处理欠挖施工。

（2）钻孔掏槽工作。结合施工和光爆孔的布置位置，施工人员进行钻凿设备的选择，而后开展钻孔掏槽工作。在施工过程中，若非有技术人员及相关人员的许可，施工人员不得更换作业位置，并严格遵守开挖原则，“齐、平、准、直”地执行掏槽作业，并提前根据相关参数精准确定光爆孔的钻孔深度和角度，将误差控制在合理的范围内。如在某工程的作业中，要求将眼底间距误差和周边眼口误差分别控制在5cm和3cm以下。针对掌子面凹凸系数较高的情况，对原有的光爆孔钻孔深度进行调整，确保轮廓面的平整度和光滑度，并对已经开展的钻孔掏槽作业进行数据分析和检查，及时纠正现有错误，调整和优化参数，确保后续的开挖工作顺利进行。

（3）清孔装药。钻孔和掏槽工作结束后，要及时清理施工现场地面和掏槽光爆孔中残留的工作残渣，为下一步的装药工作做准备，且确保实际的装药量和设计要求相吻合，在设计参数的指引下完成定量的装药操作，并继续光爆孔的堵塞作业。在清孔装药作业完成后，施工人员要优先配置套风管和高压吹风机等机械设备，利用设备对光爆孔进行清理作业，除去其中的残留物质和杂质；严格遵守工作章程并遵照图纸进行严密的装药作业，使用直径较小的药卷开展连续性的装药作业；在施工过程中要确保雷管装置与眼孔的一致性，并结合岩层性质选择适当的传爆装置，如在岩石较松散时选择导爆索。使用光面爆破专用的炮泥作为堵孔作业的主要用料，结合光爆孔的直径确定炮泥堵塞长度，并在后续的施工作业中，确保间隔装药和边眼起爆时间的一致性。

（4）连接起爆网络。在高速公路隧道施工中，施工人员应结合施工实际选择恰当的起爆网络构建方式，如复合式和族式。起爆网络连接时，应避免对导爆管拉结，不同炮眼之间的雷管链接数量应该相同。在起爆网络连接工作过程中应该对质量工作进行动态管理，全面开展质量检测工作，实行过程控制，对完成工作进行再次检测，及时发现过程中的问题，并加以纠正和整改，做好人员清场工作和相关的安全措施和警示工作，而后实行起爆作业。

（5）瞎炮处理。在光面爆破施工过程中也会出现瞎炮，即在起爆过程中出现未在预定时间爆破的情况。对此，施工人员应在确定安全的情况下开展现场勘查工作，进行技术分析，寻找瞎炮形成原因，并对其进行针对性的分析，制订相关的预防措施和解决方案。如经现场勘察和原因分析发现，造成瞎炮的原因是孔外管破损，工作人员要将破损部位重新装药连接，实施二次爆破作业，并根据实际情况和现场经验调整相关参数，对方案设计进行优化。

3.3 提升光面爆破质量的措施

（1）优化爆破设计，进行质量控制。技术人员应实地勘察隧道地质情况，结合爆破效果选择合适的爆破技术，并对其爆破设计进行实时的调整，以保证爆破质量。要根据岩层结构和设备的选用以及光面爆破技术的性质，确定放样布眼、钻孔掏槽、清孔装药等环节的参数，根据参数严格施工，并结合现场施工过程中的超欠挖情况，科学合理地调整光爆孔的炮眼钻孔深度和炮眼间距，选择正确的不耦合参数和恰当的炸药种类以及适量的填药量，通过科学合理的设计保证爆破效果和爆破质量。

（2）保证钻孔质量。炮眼的间隔距离应该满足钻孔爆破设计要求，且施工人员要严格控制孔位和掏槽角度，并保证炮眼以及辅助眼的间隔距离误差控制在5cm以下，且炮眼应该在同一平行线上、底部在同一平面上。钻孔结束后要及时对照设计图纸对所钻炮眼进行检查，防止漏钻多钻等质量问题。检查工作完成后，对孔眼进行木楔封堵，防止因大块杂质进入而阻碍后续工作的进行。在进行清孔填药时，再将木楔拿出，进行后续工作。

（3）安全施工措施。施工单位应在施工现场实施动态管理，对工程质量进行实时监督，实时检测岩层结构的变化，关注并掌握掌子面的动态变化情况。若在隧道施工过程中检测到地质明显的变化，且经过分析得知会对施工产生影响或者有安全隐患，则应该根据环境分析进行有效的防护措施，应遵循“先支护，后开挖”的原则，在开挖之前优先做好防护工作，保障施工的安全性，并在施工过程中进行定期质量检测。如在光爆孔开凿之后，进行一次彻底检查，防止多开炮眼或爆破力度过大影响岩体的稳定性；在每一次光面爆破之后进行彻底检查，及时发现施工中的问题，并及时更正和整改；开工之前仔细核实光面爆破方案，积极开展模拟作业，避免人为设计上的失误，以最大限度地保障施工安全。

4 结束语

综上所述，光面爆破技术对高速公路隧道开挖施工具有重要意义，只有对其进行深入的学习和研究，并严格遵守安全生产管理理念，灵活运用以上施工技术和质量安全措施，才能保质保量地完成高速公路隧道光面爆破施工任务，为后续工作打下坚实的质量基础。