隧道光面爆破施工控制要點(diǎn)

王濟(jì)鋒

（福建都城建設(shè)發(fā)展有限公司福建福州　350001）

隧道光面爆破施工控制要點(diǎn)

王濟(jì)鋒

（福建都城建設(shè)發(fā)展有限公司福建福州350001）

我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步，這為隧道施工帶來了技術(shù)支持。隧道的爆破作為整個(gè)工程的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，必須保證技術(shù)效果達(dá)到預(yù)期。光面爆破技術(shù)是首選，此項(xiàng)技術(shù)決定著隧道施工是否能夠正常進(jìn)行，施工完畢后是否能夠正常使用，因此爆破技術(shù)是隧道施工的重點(diǎn)。本文簡(jiǎn)要闡述了光面爆破在隧道施工中的應(yīng)用。

隧道；光面爆破；控制

引言

一般來說，隧道的施工難度相對(duì)較大，危險(xiǎn)系數(shù)偏高，因此需要相對(duì)高效和安全的施工技術(shù)支持。但是，一般的施工方法會(huì)在一定程度上破壞圍巖，降低其穩(wěn)定性，形成一種比較嚴(yán)重的超欠挖現(xiàn)象。在社會(huì)迅速發(fā)展的時(shí)代，傳統(tǒng)的爆破方法已經(jīng)在很大程度上不能夠滿足人們對(duì)大斷面鐵路隧道的開挖工作了。因此，光面爆破技術(shù)作為一種現(xiàn)代化的有效方法得到了廣泛的應(yīng)用。采用光面爆破技術(shù)能夠?qū)Ρ品秶M(jìn)行有效控制，保持圍巖的穩(wěn)定性。

1　光面爆破技術(shù)的工作原理

現(xiàn)如今，對(duì)于光面爆破技術(shù)的破巖原理依舊存在無法解釋的難點(diǎn)。雖然在學(xué)術(shù)理論方面有關(guān)爆破技術(shù)的解釋還有待完善，但仍然在定性分析的研究層面上取得了一些認(rèn)識(shí)，其中包括：當(dāng)引爆炸藥的時(shí)候，會(huì)使周圍的巖體發(fā)生兩種變化的效果：①兩炮眼同時(shí)起爆，分別產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力相互疊加，匯合形成拉伸應(yīng)力波，從而在巖體上形成貫穿裂隙；②由于爆炸氣體的膨脹做功，導(dǎo)致巖體的隆起。

這里所說的光面爆破技術(shù)工作原理是，當(dāng)周邊的爆破眼同時(shí)進(jìn)行起爆時(shí)，每個(gè)爆破眼的沖擊波會(huì)朝向它周圍進(jìn)行徑向傳播。對(duì)于相鄰的的炮眼沖擊相遇時(shí)，會(huì)在使應(yīng)力波在疊加的同時(shí)也能產(chǎn)生切向的拉力。這個(gè)切向拉力的最大值是在每個(gè)相鄰炮眼的中心連線的中點(diǎn)上，當(dāng)這個(gè)地方存在的切向拉力大于巖體本身的抗拉強(qiáng)度時(shí)，巖體會(huì)發(fā)生拉裂，這個(gè)時(shí)候裂縫就會(huì)在這些炮眼的中心連線上產(chǎn)生，而后由爆炸引起的氣體的膨脹會(huì)使裂縫繼續(xù)擴(kuò)大，通過這樣的一種爆破遠(yuǎn)離最終會(huì)產(chǎn)生一種平整的爆裂面。

2　光面爆破技術(shù)方案選擇

光面爆破方案的選取至關(guān)重要，爆破后的效果如何不僅會(huì)影響到整個(gè)施工所帶來的消耗成本，而且還會(huì)影響到后面的整個(gè)施工的工程進(jìn)度，總的來說，光面爆破方案的選擇對(duì)鐵路隧道爆破開挖的速度產(chǎn)生著重要的作用。因此，在關(guān)于爆破方案的選擇上，主要注意的有以下幾點(diǎn)：①有關(guān)爆破斷面的形狀和尺寸必須遵循原本設(shè)計(jì)的要求，要嚴(yán)格按照規(guī)定執(zhí)行；②關(guān)于爆破后的碎石塊大小上，應(yīng)該最好是不大不小的尺寸，這樣會(huì)易于巖土的運(yùn)輸，加快運(yùn)輸?shù)乃俣龋导?jí)運(yùn)輸成本；③爆破眼的鉆孔工作量不宜太多，炸藥的使用量應(yīng)該盡量不要過多，在開挖時(shí)，開挖的速度要盡量快；④關(guān)于爆破的效果要好，最好的結(jié)果的是爆破后隧道巖體的壁面要是平整的標(biāo)準(zhǔn)；⑤在爆破時(shí)要盡量減少對(duì)周圍巖體的震動(dòng)和損壞，同時(shí)避免出現(xiàn)欠挖情況，如果發(fā)生欠挖，則應(yīng)及時(shí)核對(duì)要求的開挖深度，采取進(jìn)一步的開挖施工進(jìn)行處理。

3　影響光爆質(zhì)量的因素

3.1地質(zhì)條件影響

隧道施工的地質(zhì)條件存在多種情況，例如巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖等巖層，其圍巖風(fēng)化程度、裂隙的發(fā)育程度、地質(zhì)構(gòu)造（例如斷層破碎帶、褶皺、軟弱層）以及巖體結(jié)構(gòu)、地下水狀態(tài)等也都會(huì)各有不同。由此可見，地質(zhì)條件對(duì)于隧道開挖光爆參數(shù)的設(shè)計(jì)來說是非常關(guān)鍵的參考依據(jù)。

3.2測(cè)量施工放樣的準(zhǔn)確度

隧道掌子面的施工放樣過程中，往往會(huì)出現(xiàn)中線或高程偏差過大的現(xiàn)象，這不僅直接影響隧道中軸線，導(dǎo)致偏離，甚至還會(huì)使兩茬炮臺(tái)階形差出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，例如部分洞身發(fā)生欠挖，部分洞身產(chǎn)生超挖等。因此，測(cè)量施工放樣的準(zhǔn)確程度，將會(huì)決定兩茬炮臺(tái)階形差在開挖輪廓上是否分布均勻。

3.3風(fēng)鉆工技術(shù)素質(zhì)

風(fēng)鉆工的技術(shù)素質(zhì)將會(huì)直接影響鉆眼施工，尤其是周邊眼開孔位置的選擇安排，外插角及縱向坡度的控制等?？梢哉f，風(fēng)鉆工技術(shù)素質(zhì)直接影響著隧道開挖輪廓是否圓順，邊墻是否順直，半孔殘留率的大小等重要施工部分。

3.4其他因素

爆破參數(shù)、爆破器材和爆破工藝等都會(huì)對(duì)爆破的實(shí)際效果產(chǎn)生影響，尤其是爆破參數(shù)的選擇，對(duì)于爆破工作的實(shí)施起到至關(guān)重要的控制作用（見表1）。

表1　爆破參數(shù)選擇

為了獲得較好的爆破效果，使爆破結(jié)果滿足開挖進(jìn)尺，必須嚴(yán)格進(jìn)行爆破參數(shù)比選實(shí)踐，根據(jù)實(shí)際情況選用合適的炸藥品種以及起爆器材等，爆破前期準(zhǔn)備時(shí)，采用正確的裝藥結(jié)構(gòu)，計(jì)劃好起爆順序，建立穩(wěn)定可靠的起爆網(wǎng)絡(luò)。

4　爆破作業(yè)

4.1爆破注意事項(xiàng)

光面爆破技術(shù)的使用效果受到多種因素的影響，比如爆破的器材、裝藥的結(jié)構(gòu)、周圍巖體的條件以及爆破參數(shù)的確定等，在不同的環(huán)境中，光面爆破技術(shù)的效果有著很大的不同，因此針對(duì)光面爆破技術(shù)的應(yīng)用要在反復(fù)的試驗(yàn)與改進(jìn)之下，才有可能獲得理想中的效果。

4.2爆破施工

爆破施工作業(yè)過程必須按照爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行鉆眼、裝藥、接線和引爆，具體施工流程如圖1所示。

圖1　光面爆破施工工藝流程圖

（1）測(cè)量。由于施工首先要在工作面上標(biāo)出開挖輪廓和炮孔的位置，因此鉆眼施工前開展測(cè)繪工作，需要根據(jù)測(cè)量結(jié)果，繪出開挖斷面的中線、水平線和斷面輪廓線，并控制拱頂、起拱線的位置，經(jīng)過嚴(yán)格檢查，符合設(shè)計(jì)要求才可以開始下面的工序。

（2）放樣布眼。在進(jìn)行鉆孔前，必須用水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀或全站儀準(zhǔn)確的確定所要施工的隧道中線位置，確定下來之后再畫出整個(gè)斷面的大致輪廓線。然后根據(jù)已經(jīng)描繪的炮眼的布置圖測(cè)出具體的尺寸，之后根據(jù)確定的尺寸用紅油漆準(zhǔn)確的標(biāo)示出各個(gè)炮眼的位置，應(yīng)注意的是，在標(biāo)示的過程中，誤差要控制的在5cm之內(nèi)。

（3）開鉆。一般情況下需要借助鉆孔臺(tái)車，在臺(tái)車準(zhǔn)備好并在位置確定下來之后，就可以根據(jù)炮眼所布置的相對(duì)位置進(jìn)行準(zhǔn)確的鉆孔工作了。不過應(yīng)該注意的一點(diǎn)是，關(guān)于周邊眼與掏槽眼的開鉆精度必須要高于其他的眼，并且其誤差要控制在3～5cm之間。

（4）鉆眼。在進(jìn)行鉆眼時(shí)，首先需要的是技術(shù)熟練的鉆工，而且作為鉆工工作者必須要熟悉炮眼布置圖，保證鉆眼的位置與設(shè)計(jì)的炮眼布置圖一致。對(duì)于周邊孔的鉆眼工作，一定要由經(jīng)驗(yàn)豐富的老鉆工來操作，以此保證對(duì)周邊眼的開挖有著標(biāo)準(zhǔn)的外插角。另外，當(dāng)外插曲角不大于3°時(shí)，其深度應(yīng)是3m，但是炮眼的深度最終應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況而定，根據(jù)實(shí)際要修的不同進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，但宗旨是使各個(gè)炮眼的底部都盡量處于同一個(gè)平面上。炮眼布置示意圖如圖2所示。

圖2　

（5）裝藥。裝藥工作人工進(jìn)行。裝藥前，應(yīng)先將孔中巖粉吹凈后才可以裝藥，裝藥工作可以分片分組負(fù)責(zé)，嚴(yán)格按爆破參數(shù)表及炮孔布置圖規(guī)定裝藥量、雷管段號(hào)。裝藥完成后，可用炮泥將炮眼口封堵好，用于封堵的炮泥長(zhǎng)度一般控制在30cm以上。制作完成后，將整個(gè)掌子面導(dǎo)爆管分六束，分別捆綁于同段雷管，每束可安裝兩個(gè)同段雷管，最后再把六束導(dǎo)爆管并聯(lián)捆綁在一個(gè)雷管上，進(jìn)行最后的安全檢查，再進(jìn)行起爆。

（6）通風(fēng)找頂。爆破后需要先通風(fēng)排煙、灑水30min，等到掌子面基本沒有炮煙后，作業(yè)人員才可以進(jìn)入。然后用高壓水沖洗開挖面，利用挖掘機(jī)清除大危石，最后利用鋼釬、木棍等將小塊危石撬凈。

（7）初噴混凝土。在爆破碴堆上，對(duì)拱部開展初噴混凝土施工以封閉巖面。

（8）出碴?？梢赃\(yùn)用反鏟式挖掘機(jī)，配合側(cè)卸式輪胎裝載機(jī)，對(duì)爆破工作的殘?jiān)M(jìn)行裝碴工作，運(yùn)用大型自卸汽車運(yùn)碴。棄碴場(chǎng)應(yīng)長(zhǎng)期設(shè)置2臺(tái)推土機(jī)，以便隨時(shí)對(duì)場(chǎng)地的平整度進(jìn)行調(diào)整和清理，從而保持道碴道路暢通。

5　結(jié)語

光面爆破技術(shù)相比于傳統(tǒng)的爆破方法能夠在很大程度上降低對(duì)巖體的擾動(dòng)，保持原有巖體的穩(wěn)定性，在節(jié)約施工成本以及加快工程進(jìn)度方面都有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。但是應(yīng)該注意的是，在應(yīng)用光面爆破技術(shù)的同時(shí)需要周全考慮很多問題，要求也更高，在施工過程中要注意對(duì)該技術(shù)進(jìn)行不斷的優(yōu)化和改進(jìn)，使光面爆破技術(shù)為隧道施工的進(jìn)行作出更大的貢獻(xiàn)。

[1]寧遠(yuǎn)思，閆春嶺，崔振東.隧道工程光面爆破施工改進(jìn)[J].工程爆破，2009，13（3）：36～37.

[2]胡利.光面爆破在隧道施工中的應(yīng)用[J].北方交通，2011（3）：86～88.

[3]代小明.隧道光面爆破施工技術(shù)研究[J].中國(guó)科技信息，2009（12）：82～ 83.

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2015-6-3