高速公路隧道光面爆破施工技术及质量控制探讨

摘要：相对于传统爆破方式，光面爆破能有效控制周边眼炸药爆破，减少围岩的爆震裂缝，增强围岩自身的承载力，保证施工安全、快速地进行，因而逐渐在隧道工程施工中得到广泛应用。文章分析了光面爆破施工中存在的问题，并结合工程实例，对高速公路隧道光面爆破施工技术及质量控制进行探讨。

关键词：高速公路隧道;光面爆破;施工技术;质量控制

0 引言

光面爆破是指通过对爆破参数和施工工艺进行合理的选择，分区分段微差爆破，使围岩不受到严重破坏，并使爆破后开挖轮廓成形规则、岩面平整的爆破技术。光面爆破与喷锚支护、监控量测都是新奥法施工中的一个重要组成部分。采用光面爆破施工，可以减少对围岩的扰动，增强围岩的自承能力，能够极大程度地防止因振动干扰过大而导致塌方等不利现象，增强了施工安全性，特别是对于松软破碎岩层其作用和效果尤为显著。采用光面爆破施工，不仅可以减少炸药的使用量和出碴的数量，而且能减少隧道的超欠挖和支护的工作量，节省大量混凝土施工，加快施工进度，降低工程成本。采用光面爆破施工，围岩的壁面平整、凹凸很少，可以避免局部坍落，减弱应力集中，提高围岩的稳定，减少隧道的维护量，并为支护施工创造有利条件。但是光面爆破是一个综合过程，涉及到许多方面，在光面爆破开挖的过程中，稍不注意，就容易出现两炮衔接台阶大，凸凹度大，炮痕率低，对围岩的破坏性和扰动性大，严重的会影响到围岩的稳定，而且超挖现象较为严重，造成出渣量、混凝土用量超方严重等问题，直接影响到施工质量、施工进度和施工成本。因此在光面爆破过程中，应进行爆破参数设计及优化，改进施工工艺，加强施工质量控制，确保整个施工阶段的安全和质量。

1 工程概况

本案例高速公路隧道为分离式长隧道，左线长1 989 m，右线长1 990 m。隧道范围内中线地面高程为615.5～909.5 m，最大相对高差为294 m。隧道轴线走向方位角约为230°，属中低山地貌，地形起伏较大。本隧道设计标准高，沉降控制要求严，施工环境复杂，施工展开困难。隧道地质差，Ⅳ、Ⅴ级围岩占隧道累计长度的37.5%，且存在断层、浅埋，施工中存在坍塌、冒顶、涌水等施工风险。因此，本工程隧道开挖掘进采用光面爆破，有[KG（0.05mm]利于降低对围岩的扰动，充分利用围岩的自稳能力，提高开挖质量，确保施工安全。光面爆破施工能有效地控制超欠挖，在保证开挖质量的同时，减少支护的工程量和防水材料的浪费，从而降低生产成本。

2 光面爆破施工技术及质量控制

2.1 光面爆破设计

本工程隧道光面爆破施工工艺流程如图1所示。

2.2 光面爆破设计

本工程根据不同的围岩类型及开挖工法进行初步爆破设计，并对围岩实际爆破效果进行监测和分析，根据现场的实施效果不断优化爆破设计，以便达到理想的爆破效果。

2.2.1 光面爆破参数的选择

通过爆破试验确定爆破参数，按照经验进行适当修正。本工程光面爆破参数表如表1。

根据围岩特点，本工程爆破设计周边眼按照Ⅲ级50～55 cm、Ⅳ级45～50 cm、Ⅴ级40～45 cm间距布置。

2.2.2 进尺与钻眼深度的选择

随着钻眼深度的增加，钻眼速度会下降得越快，使孔间误差过大，影响爆破效果。根据本工程隧道断面、围岩地质条件、机械设备能力等，Ⅲ级围岩地段开挖依据新奥法原理采用全断面法开挖施工，每循环为3 m左右比较理想;正洞Ⅳ级围岩地段采用台阶法开挖施工，每循环进尺1.5～2 m比较理想;正洞Ⅴ级围岩地段采用台阶法加临时横撑法或加临时仰拱法开挖施工，每循环进尺0.5～1.0 m比较理想。

2.2.3 掏槽方式

根据实际操作效果及围岩特性不同采用楔形掏槽。

2.2.4 爆破器材的选定

（1）根据常用的火工品比较，该隧道使用32乳化炸药。该类炸药主要性能如下：

药卷密度：0.951.25 g/cm3;

殉爆距离：≥3 cm;猛度：≥12 mm;

爆速：≥3 200 m/s;爆力：≥320 mL。

（2）雷管使用非电毫秒导爆管雷管，起爆的时差间隔为50～75 ms。该类雷管主要性能如下：

起爆能力：能炸穿厚度為5 mm的铅板;

抗水能力：普通型在1 m水深容器中可保持8 h起爆;

起爆感度：40 ℃～50 ℃温度范围内用一发工业8号雷管可同时起爆20发导爆雷管;

雷管跳段使用共分17段，其中为加强掏槽效果加大掏槽眼间间隔段数。

2.2.5 装药结构

为了增加不偶合系数和爆炸力对开挖轮廓处围岩的缓冲作用，本工程周边眼采用小直径药卷（32 mm）空气间隔装药结构，空气间隔装药结构如图2所示。

2.3 爆破施工

2.3.1 放样布眼

钻眼前，测量人员先测量出隧道中心位置并用红油漆准确绘出，放出拱顶设计高程，并定出隧道开挖断面轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5 cm，经检查合格后方可进行钻眼。在直线段可用激光导向仪控制开挖方向和开挖轮廓线，以减少测量时间和提高测量精度。

2.3.2 定位开眼

采用钻孔台车钻眼时，应根据钻爆设计，确定台车施工区域，确保钻孔不发生相互干扰而有序进行，同时台车要与隧道轴线保持平行，确保钻眼精度。

2.3.3 钻眼

钻孔时严格按操作规程作业，确保钻眼钻进方向和角度。周边眼沿隧道断面开挖轮廓线上按周边孔间距均匀布置，控制好内圈炮眼与周边眼的距离。确保周边眼有准确的外插角，以避免出现作业净空或欠挖。尽可能使炮眼底不超过隧道断面开挖轮廓线15 cm，便于下一循环钻孔。对开挖面平整性进行观察，可按实际情况适时调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。掏槽眼采用楔形掏槽，钻孔精度要高，误差在3 cm之内，炮眼的深度和角度符合设计要求。

2.3.4 成孔检查及清孔

钻孔完成后，由专人对成孔进行检查验收，应逐孔检查孔深、孔的角度和孔间距，发现有不符合要求的炮眼应重新钻孔。在检查验收的同时，根据开挖面的平整情况局部修正装药量。装药前用高压风清孔，吹干净孔内积水和石屑，并用炮棍检查孔内是否有堵塞物等。

2.3.5 装药

装药时，要按钻爆设计的装药结构及药卷规格、药量装药，药装到孔底，用炮棍将药卷缓慢送入，使炮眼内的各药卷间彼此密接，雷管要“对号入座”。所有炮眼装药后，用炮泥进行堵塞，堵塞长度≥20 cm。可采用人工分层捣实法进行堵塞，堵塞过程要妥善保护网路。

2.3.6 联结起爆网路

对装药检查无误，开始连结网路。保证起爆的可靠性和准确性。本工程起爆网路为复式网路，采用电雷管起爆。连结时尽可能靠近眼孔，连结系统尽量短，不能打结和拉细，防止损坏导爆管。网路联结好后应有专人负责检查验收，应认真检查每个眼孔的起爆药卷连结是否正确，检查是否有网路漏联等现象。

2.3.7 警戒和起爆

对爆破网络检查合格后，由警戒人员对爆破区域进行清场，待所有设备和人员撤离至安全地点后，再将起爆网络与起爆器连接，并做好爆破警戒后，方可由爆破工起爆。

2.3.8 爆后检查

爆破后必须经过15 min通风排烟后，检查人员方可带防护器材进入爆破地点，检查有无“盲炮”及可疑现象，在妥善处理并确认无误后，其他工作人员方可进入开挖面工作。

2.3.9 爆破效果检查

每次爆破通风排烟后，指派专人对钻爆效果进行检查。对爆破进尺、炮痕保存率、超欠挖、爆方石块大小、抛掷距离、围岩的损坏程度等情况进行综合分析。效果欠佳时应分析原因及时优化钻爆设计，以达到满意的钻爆效果。

2.4 施工效果

本隧道的光面爆破施工过程中，采取相应的施工控制措施，在开挖地段取得了良好的施工效果：（1）孔壁没有明显的爆震裂缝，超挖量得到有效控制，较以往减少了4%～6%;（2）爆破后的轮廓线圆顺平整，应力集中小，岩碴块度较小亦均匀，石碴块径一般≤40 cm，利于装碴，节省装运时间;（3）节约炸药，降低振动，不致造成对围岩的严重破坏，保证整个施工阶段的安全和质量。

本隧道的光面爆破施工已经顺利完成，得到了建设单位、监理单位和设计单位的一致好评，取得了较好的社会和经济效益。

3 結语

总之，光面爆破效果直接影响到高速公路隧道的施工质量和成本控制，要取得理想的爆破效果，就要在施工过程中，根据工程地质条件选择合理的爆破参数和施工工艺，采取有效的控制措施，提升爆破施工效果，确保按期优质安全高效完成施工任务。

参考文献：

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[2]郭 睿，程 锐.高速公路隧道光面爆破施工技术应用[J].交通世界，2019（25）：104-105.

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[4]刘金兴.公路隧道不同围岩下光面爆破技术控制要点[J].科技视界，2018（3）：169-171，174.

作者简介：文志荣（1983—），工程师，主要从事高速公路隧道工程施工管理工作。