公路工程隧道项目光面爆破施工技术

王国青

（山西路桥第二工程有限公司，山西 临汾 041051）

0 引言

光面爆破指的是合理设计爆破参数，选取最佳施工工艺，通过分区分段式微差爆破，减小围岩破坏程度，使岩面开挖轮廓呈现规则状，且提升岩面平整度的一项爆破技术。公路隧道项目施工采用光面爆破技术，能够降低爆破施工对围岩结构的扰动，防止发生坍塌等现象。同时光面爆破使用的炸药量比较少，有利于控制超欠挖问题，显著提升了施工效率，降低了施工成本，保证了隧道施工质量及安全，值得在公路隧道项目建设中推广使用。本文结合公路工程隧道项目实际情况，重点研究了光面爆破施工技术，可为后续类似项目施工中光面爆破技术的应用提供参考与借鉴。

1 光面爆破技术的特点

公路隧道项目建设中采用光面爆破技术，能够高效、快速进行隧道挖掘。光面爆破炮眼设计基本包括周边眼、辅助眼及掏槽眼，其中断面爆破中周边眼设计尤为关键，通过科学布设周边眼，能够实现爆破作用力的有效控制。光面爆破通常选择的是不耦合炸药，通过对不耦合系数进行合理调整，可以减小炮眼周围压力，降低爆破裂缝数量，从而提升隧道开挖质量[1]。此外，光面爆破技术能够解决人工机械超欠挖问题，提升施工效率，控制施工成本，确保围岩结构的整体性及稳定性。

2 工程实例

某公路工程的全线长度为21.53km，起讫桩号为K10+338—K31+568，采用的是双向四车道，设计的行车速度为60km/h，沿线包括一座隧道项目，长度为508.3m，隧道结构选用的是衬砌断面，结构类型是马蹄形断面，其中Ⅴ级围岩断面的具体结构尺寸是8.25m，宽度是11.58m；Ⅳ级围岩的开挖断面高度是8.19m，宽度是11.26m。结合公路工程隧道项目现场地质条件及施工要求，通过多方讨论、分析最后确定选用光面爆破施工技术，以保证隧道项目建设质量及安全。

2.1 爆破设计

2.1.1 爆破材料

通过综合分析公路工程隧道项目实际情况，确定选择乳化炸药及毫秒导爆雷管。其中乳化炸药相关参数见表1。

表1 乳化炸药相关参数

2.1.2 爆破参数

此公路工程隧道项目光面爆破西南股爆破形式为平巷掘进，突出特点是需要自由面，同时必须严格控制炮眼深度（具体范围是1.5～3.5m）。而在平巷掘进过程中应结合项目实际情况，合理确定炮眼的孔位、孔径、孔深以及孔角等参数。

（1）孔位。需要分析爆破面积、爆破深度以及爆破坡面大小等因素，尤其是炮孔对围岩结构稳定性的影响，合理确定炮孔孔位[2]。同时根据辅助眼、周边眼具体设置情况，以及隧道围岩结构的岩性条件，科学设计炮孔的间隔距离，通常辅助眼的间隔距离是0.6～1.2m，而周边眼的间隔距离是0.4～0.6m。

（2）孔径。必须结合钻进施工速度、炮眼数量与围岩块度等有关参数设计炮眼直径。随着炮眼直径的增大，爆炸速度和爆炸稳定性也会相应提升。但是炮眼直径比较大，也会造成钻进施工速度减缓。若是炮眼数量设计比较少，可能会导致围岩爆破作用力分布不均匀，从而严重影响围岩破碎效果，无法达到隧道项目开挖施工要求。考虑到此公路隧道项目钻孔采用普通钻机，为了能够提升钻进施工效率，结合项目实际及相关参数情况最后设计的炮眼直径是42mm，装药直径是32mm。

（3）孔深。循环钻眼、装渣量与掘进效率等直接关系到炮眼深度。炮眼深度设计必须以保证围岩结构及掌子面安全性、稳定性为前提，然后考虑钻机钻进作业效率与爆破施工效果，从而确定最大进尺[3]。此公路工程隧道项目中V 级围岩与IV 级围岩的开挖进尺均是2.0m，所以V 级围岩中掏槽眼深度是2.2m，IV 级围岩中掏槽眼的深度是3.2m。

（4）孔角。纵观公路工程隧道项目中光面爆破施工技术的实践应用情况，掏槽眼采用的形式基本包括倾斜式、平行式以及混合式。其中倾斜式掏槽眼的特点为与工作面处于相交状态，包括单向掏槽眼、锥形掏槽眼与楔形掏槽眼等。在进行光面爆破技术方案设计时，若断面宽度尺寸相对比较大，同时炮眼的深度比较深，则应优先选择楔形掏槽眼，同时将掏槽眼的间隔距离严格控制在1.0～4.0m，眼底的间距控制在0.1～0.3m[4]。此隧道项目中V 级围岩的开挖进尺是2.0m，所以设计采用单层掏槽眼，而IV 级围岩的开挖进尺是3.0m，因此设计采用双层掏槽眼，而其余炮眼设计为平行布设方式。

（5）装药。光面爆破施工技术选择的为不耦合装药方式，一般不耦合系数范围处于1.5～2.0，在进行炮眼装药时应选取专用设备，以提升装药效果。为了能够有效解决炮眼摩擦阻力，需要从炮眼底部安装半个标准药卷，促使光爆层可以有效与岩体脱离。此外，装药量指的是单个炮孔内的炸药使用量，以确保围岩爆破施工效果为基础，适当减少装药量，以免对外围围岩结构稳定性造成不利影响。此隧道项目中各块岩石的装药量需要控制为20～300g/m，针对硬度级别较大的岩石，则保证装药量处于300～350g/m 之间[5]。同时在具体设计过程中应根据实际情况合理调整，以显著提升光面爆破施工质量。

2.2 测量放样

此公路工程隧道项目爆破孔钻进施工前，应组织测量技术人员完成测量放样，通过全站仪设备进行爆破孔精准定位，然后采用划线的方式标记开挖轮廓线，根据设计要求从开口位置标点。待各项测量工作完成之后，需要安排专业人员负责检测，以保证各项数据信息精准无误，从而保证公路隧道爆破施工的有序进行。

2.3 钻孔

在钻孔过程中必须严格按照设计方案进行，保证钻孔钻进方向及角度符合要求。顺着隧道断面中的开挖轮廓线进行周边眼布设，确保周边孔间隔距离满足设计要求，同时对内圈炮眼和周边眼间距进行合理控制。此外，结合项目实际情况调整周边眼外插角，以免发生开挖净空或者是欠挖现象[6]。安排专人负责开挖面平整度观测，根据实际变化状况对炮眼深度进行调整，使所有炮眼底部处于同一平面之上。此外，掏槽眼选择的为楔形掏槽眼，钻孔施工精度误差必须小于3cm，同时炮眼深度与角度满足设计基本要求。

2.4 成孔检查与清孔

待钻孔作业结束之后，需要组织专业人员对成孔质量进行全面检查验收，严格贯彻逐孔检查的基本原则，保证成孔深度、孔角以及间隔距离等符合设计要求，若是不合格则必须重新进行钻孔。此外，需要结合隧道开挖面的平整度状况对局部装药量进行合理调整。在正式装药之前通过高压风实施清孔处理，将孔内的石屑、积水等清理干净，同时以炮棍方式检查成孔内部是否存在堵塞物等问题。

2.5 装药

在装药过程中必须根据光面爆破设计方案进行作业，以保证装药结构、选用的药卷类型以及装药量等参数符合设计要求，而且炸药需要装入孔的底部，采用炮棍把药卷缓慢装入，从而使炮孔内的药卷紧密衔接。与此同时，雷管一定要确保“对号入座”。当各炮孔装药完成之后，选择炮泥实施堵塞处理，确定的堵塞长度不大于20cm，主要通过人工方式分层捣实并堵塞，但是需要注意保护网络[7]。此项目中连续装药结构见图1。

图1 连续装药结构

2.6 连接起爆网络

装药检查合格后，紧接着就要连接起爆网络，而且必须确保起爆的安全性、可靠性以及准确性。此公路工程隧道项目起爆网络选择的是复式网络，通过电雷管进行起爆。在起爆网络连接的过程中需要靠近眼孔，同时连接网络系统尽可能短，无任何打结与“拉细”现象，以免造成导爆管破损。除此之外，起爆网络连接后必须安排专业人员进行检查验收，逐孔检查起爆药卷连接的有效性与准确性。

2.7 警戒与起爆

待起爆网络检查达标之后，由项目警戒人员负责爆破施工区域范围清场处理，当施工人员与机械设备撤离到安全区域之后，按照规定要求连接起爆网络和起爆器，最后在指令下进行起爆[8]。

2.8 盲炮处理

此公路工程隧道项目爆破施工完成1h 之后，需要安排专业人员负责盲炮检查。一旦发现盲炮，则必须由技术人员实施处理。若盲炮具备再次引爆条件，就需要扩大警戒范围；若盲炮不具备引爆条件，则采用高压风等措施清除炮渣，然后拆除起爆雷管与炸药，并做好相应安全处理措施。在盲炮处理阶段禁止振捣起爆筒，重新确定警戒范围，然后安装鲜明标志，保证全体人员及设备撤离到安全区，由专业人员处理盲炮，待确认无风险之后，才能够解除警戒。

2.9 注意事项

（1）此公路工程隧道项目光面爆破施工阶段，需要高度重视各项设备的检查及维护，加强爆破器材的性能质量管控，从而保证光面爆破施工有序进行。针对爆破施工过程中隧道容易出现变形的部位，应提前编制应对方案措施，通过合理采用设备及措施减小爆破冲击力，以实现隧道结构变形的有效控制。

（2）光面爆破施工阶段，施工技术人员应采用经纬仪精准确定爆破方向，然后采用水准仪进行高程控制，从而提升爆破施工效果。

（3）高度重视隧道光面爆破施工的安全距离控制，在爆破过程中施工人员与机械设备必须撤离到安全区域，以免被爆破冲击力损伤。与此同时，从爆破波能够冲击到的最远距离位置布设警戒线，待光面爆破结束且风险解除之后，才能恢复通行。

3 质量控制

3.1 优化爆破设计

综合考虑隧道项目地质条件与爆破效果选用适宜的爆破施工技术，并且根据施工变化情况对爆破参数进行优化调整，从而提升隧道爆破施工质量。比如根据隧道项目轮廓开挖过程中的超欠挖变化情况，合理调整炮眼间距、装药量与不耦合系数等，以确保隧道爆破效果达到预期要求。

3.2 提升钻孔质量

炮眼间距必须符合光面爆破设计基本要求，其中炮眼偏差必须小于5cm，辅助眼间距误差小于5cm，周边眼斜率偏差小于5cm/m，所有炮眼必须处在同一平行线上，同时炮孔底部处在同一平面。待钻孔施工结束后，需要安排专业人员负责孔底杂质清理工作，然后以炮泥为材料将孔口密实封堵，以提升装药效果。

4 结语

光面爆破施工效果直接关系到公路工程隧道项目的建设质量及安全，为了能够显著提升光面爆破效果，就必须结合隧道项目现场地质条件及施工要求，对爆破参数进行科学、合理设计，同时做好爆破施工技术流程及要点的精准把控，严格落实有效的质量、安全控制措施。本文结合某隧道项目实例，通过光面爆破施工技术的规范应用，保证了隧道项目的施工质量及安全。