淺談光面爆破隧道進(jìn)口中的應(yīng)用

李樹華

摘要：根據(jù)隧道“新奧法”施工需要，通過光面爆破試驗，得出圍巖的科學(xué)合理的光面爆破設(shè)計參數(shù)，形成光面爆破的方案，提出光面爆破的施工工序?？刂魄烦?，確保初期支護(hù)和二襯厚度，降低工程成本，取得良好的效果。

關(guān)鍵詞：光面爆破;施工;總結(jié)

前 ?言

在隧道掘進(jìn)中，邊墻及拱頂?shù)某⑶吠诒茖鷰r的破壞深度，直接決定著掘進(jìn)施工質(zhì)量的高低和噴錨或襯砌支護(hù)工程量的大小，進(jìn)而影響掘進(jìn)施工的經(jīng)濟效益和隧道的使用壽命。在隧道掘進(jìn)，利用好光面爆破技術(shù)并盡可能提高光面爆破的質(zhì)量是極為重要的。

一、光面爆破機理

光面爆破常采用空氣間隙不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，當(dāng)相鄰兩炮孔中的炸藥同時起爆后，爆炸沖擊波壓縮間隙內(nèi)的空氣，峰壓急劇衰減后，作用于炮孔內(nèi)壁，并轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)力波在巖石中傳播，相向傳播的應(yīng)力波會在兩炮孔連心面中央相遇并疊加，從而形成一個最大主拉應(yīng)力區(qū)，其方向垂直于連心面，它也是一個應(yīng)力集中區(qū)。因此，在采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)和裝藥量適當(dāng)?shù)那闆r下，并且孔間距合理，又保證炮孔同時起爆，則炸藥爆炸不會使炮孔壁破壞，而只在孔壁周圍隨機產(chǎn)生微小的徑向初始裂紋，同時在炮孔連心面上產(chǎn)生最大拉應(yīng)力區(qū)，然后初始裂紋在炸藥爆炸產(chǎn)生的高溫高壓氣體的“氣楔”作用下，沿炮孔連心面擴展，直至相鄰炮孔間的裂縫貫通，巖石斷裂。這就是通常認(rèn)為的光面爆破的破巖機理。

二、光面爆破設(shè)計

隧道開挖采用新奧法施工，根據(jù)圍巖不同分類對不同的巖性采用不同的爆破方法和技術(shù)參數(shù)，并通過對圍巖進(jìn)行施工監(jiān)測，按照監(jiān)測獲得的數(shù)據(jù)及時對擬定的爆破參數(shù)進(jìn)行修改，遇到斷層破碎帶和不良地質(zhì)段，則加強噴錨支護(hù)甚至采用鋼拱架等支護(hù)措施，從而減少了超挖和塌方，確保施工安全。當(dāng)開挖圍巖為Ⅱ級、Ⅲ級圍巖時采用光面爆破方法，其技術(shù)參數(shù)的確定采用理論計算和現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合，以期取得良好的爆破效果。

1.爆破器材及起爆順序

選用爆速低的炸藥，采用φ32mm乳化炸藥藥卷，規(guī)格為￠32mm×200mm，0.15千克/卷。為更好地實現(xiàn)微差爆破采用1～15段非電毫秒雷管。光面爆破時，從掏槽眼開始，一層一層從截面中心往外進(jìn)行，最后是周邊眼爆破。布置雷管段號時應(yīng)注意：1）合理的段間隔時間。2）前一段的起爆要盡量為后一段爆破創(chuàng)造良好的臨空面。

2.孔深進(jìn)尺設(shè)計

一般隨著眼深的增加，單循環(huán)的進(jìn)尺越高，但鉆眼的深度與鉆眼機械有關(guān)，隨著眼深的增加，鉆眼效率降低，而且眼孔易出現(xiàn)彎曲，孔間誤差過大，影響爆破效果，通過實踐證明隧道在Ⅱ、Ⅲ級圍巖條件下每循環(huán)進(jìn)尺3m、3.2m、3.4m左右的炮眼深度比較理想。本隧道采用3.2m進(jìn)尺，鉆孔深度3.4m。

3.掏槽形式設(shè)計

掏槽是隧道爆破技術(shù)的關(guān)鍵，如果掏槽不成功，就不能為其他眼形成理想的臨空面條件，且爆破后的留下的殘眼很深，炮眼利用率低，掏槽眼周圍的圍巖震裂、破碎，鉆眼時易卡鉆。

4.爆破參數(shù)及全斷面炮眼布置圖

全斷面一次光面爆破中，影響光面爆破效果的主要參數(shù)是：周邊炮眼間距、周邊眼密集系數(shù)、最小抵抗線、不偶合系數(shù)和裝藥集中度。實踐證明這些參數(shù)是共同起作用的，只有這些參數(shù)都在某一正確的范圍內(nèi)時，爆破效果才是最理想的，各種參數(shù)中周邊眼裝藥集中度是最重要的參數(shù)。所以對光面爆破來講，根據(jù)地質(zhì)條件、炸藥品種、性能等因素，正確設(shè)計裝藥集中度，最為重要。

5.全斷面炮眼布置

炮眼布置先布置掏槽眼、周邊眼，然后是底板眼，最后布置掘進(jìn)眼。裝藥結(jié)構(gòu)。周邊眼采用間隔裝藥，裝藥不偶合系數(shù)為1.6。其它眼采用連續(xù)裝藥。掏槽眼的首段采用正向裝藥起爆，其它炮眼采用反向裝藥起爆，炮泥堵塞長度不少于30cm。

三、光面爆破程序

1.放樣布眼

鉆眼前，用激光準(zhǔn)直儀定位，經(jīng)緯儀、水平儀、鋼尺相配合，測量人員用紅油漆準(zhǔn)確繪出開挖斷面的中線和輪廓線，標(biāo)出炮眼位置，誤差不超過5cm。

2.定位開眼

采用鉆孔臺車或風(fēng)動鑿巖機鉆眼，軸線與隧道軸線保持平行，就位后按鉆眼布置圖鉆孔，掏槽眼和周邊眼的鉆眼精度要求為控制在5cm以內(nèi)。

3.鉆眼、清孔

安排技術(shù)熟練的操作人員施做，嚴(yán)格按設(shè)計要求和具體情況、確定的設(shè)備進(jìn)行施工。裝藥前，用炮鉤和高壓風(fēng)將炮眼內(nèi)石屑刮出吹凈。

4.裝藥

按照炮眼設(shè)計圖確定的裝藥量自上而下分片分組進(jìn)行，雷管對號安設(shè)，要定人、定位、定段別，不得亂裝藥。所有炮眼按要求用炮泥堵塞。

5.連結(jié)起爆網(wǎng)絡(luò)

對于導(dǎo)爆索的使用按設(shè)計聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)操作，起爆網(wǎng)路為復(fù)式網(wǎng)路，充分保證起爆的可靠性和準(zhǔn)確性。導(dǎo)爆管不能打結(jié)，各炮眼雷管連接次數(shù)相同，導(dǎo)爆索的連接方向準(zhǔn)確、連接點必須牢固，引爆雷管用黑膠布包扎在離一簇導(dǎo)爆管自由端10cm以。

四、光面爆破控制關(guān)鍵

1.鉆孔精確

鉆孔技術(shù)對隧道超欠挖的影響主要是周邊眼的外插角，首先外插角和鉆孔深度主要取決于司鉆工的操作水平和采用鉆機的某些性能。通常，鉆機都有一個外緣高度，為保證后續(xù)掘進(jìn)能正常鉆孔，就必須有一個超挖高度（即超挖控制下限），所以一定要努力提高司鉆工的技術(shù)水平和責(zé)任心。此外，由于鉆孔作業(yè)覆蓋空間有限，以及受隧道形狀的影響，拱部180°范圍內(nèi)，則應(yīng)控制上仰角，而在兩側(cè)邊墻部位則應(yīng)控制水平的外插角，對底板則應(yīng)注意下插角。

2.爆破方法的影響及爆破方式

在控制爆破中，主要的技術(shù)參數(shù)包括：單位巖石炸藥消耗量、周邊孔位裝藥密度、周邊炮孔布置等。合理地調(diào)整這些參數(shù)之間的配合，對減少超欠挖是至關(guān)重要的。周邊孔的布置不應(yīng)大于60cm，必要時應(yīng)加密，在圍巖變化較明顯處或巖質(zhì)堅硬時，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整周邊眼間距，必要時在周邊眼處布置空眼作為切割眼。周邊眼采用導(dǎo)爆索引爆質(zhì)量高、成本低。周邊眼采用了導(dǎo)爆索引爆，實現(xiàn)了周邊眼空氣間隔裝藥，爆炸時使和爆破力沿炮眼均勻分布，爆破后爆炸輪廓線圓滑、平順。

3.測量放線

控制超欠挖的主要是開挖輪廓線（或周邊孔線）的精度要控制好，為此，首先要保證中線和標(biāo)高的準(zhǔn)確，其次，是要保證輪廓線位置的準(zhǔn)確。中線和標(biāo)高的偏移將使斷面的輪廓線向一側(cè)偏移，造成開挖斷面的一側(cè)超挖一側(cè)欠挖。通常隧道掌子面都是傾斜的，會引起放線誤差。放線精確度不好就會引起斷面的超欠挖。因此，應(yīng)提高放線精度，減少對超欠的影響。

五、結(jié)束語

優(yōu)質(zhì)的光面爆破設(shè)計是保證隧道質(zhì)量的基本前提，爆破參數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)圍巖類別、開挖斷面尺寸確定。通過加強施工現(xiàn)場的管理，在實際施工中的光爆效果為：實際鉆眼深度3.2～3.4m，平均循環(huán)進(jìn)尺3.0m，平均炮眼利用率90%，兩茬炮銜接臺階拱部最大沒有超過8cm，而且殘眼前后基本在一條直線上，拱部炮眼殘眼率達(dá)90%～93%。邊墻兩茬炮銜接臺階比較大，主要是由于打鉆手1.5～2.0°外插角度掌握不好，殘眼率80%～85%。爆破后巖碴堆高約4m，拋擲距離15～25m，石碴較破碎，底板平整，符合裝碴要求。光面爆破的良好效果不僅提高了開挖質(zhì)量，保證了防水板的掛設(shè)，而且提高了襯砌混凝土的質(zhì)量，做到了不滲不漏。