水平巖層特長隧道的爆破參數(shù)優(yōu)化與超欠挖控制

蘇一夫

中國建筑土木建設(shè)有限公司重慶分公司，重慶 400000

實踐中若能重視水平巖層隧道的爆破參數(shù)優(yōu)化與超欠挖控制，則有利于增強(qiáng)這類隧道施工中的光面爆破效果，提升隧道安全施工，降其施工難度。因此，在水平巖層隧道施工作業(yè)開展中，技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合其施工區(qū)域的實際情況，給予這類隧道的爆破參數(shù)優(yōu)化及超欠挖控制更多的關(guān)注，并將相應(yīng)的工作落到實處，確保水平巖層特長隧道建設(shè)有效性，增加其建設(shè)中的技術(shù)含量。

1 實踐中有關(guān)水平巖層特長隧道爆破現(xiàn)場的調(diào)查分析

為了確保水平巖層超長隧道爆破作業(yè)開展效果良好性，提升其爆破現(xiàn)場施工作業(yè)水平，則需要加強(qiáng)與之相關(guān)的爆破現(xiàn)場調(diào)查分析。其調(diào)查分析內(nèi)容包括：（1） 了解水平巖層特長隧道爆破區(qū)域的地質(zhì)情況，對其中的巖層特性、發(fā)育狀況等進(jìn)行深入分析，并根據(jù)隧道自身的功能特性，豐富這類隧道爆破現(xiàn)場的調(diào)查分析內(nèi)容。同時，應(yīng)對調(diào)查分析中獲取的信息進(jìn)行科學(xué)整理，并做好相應(yīng)的記錄工作，使得項目施工計劃得以安全實施，降低水平巖層特長隧道爆破作業(yè)中問題出現(xiàn)的概率；（2） 在水平巖層特長隧道爆破現(xiàn)場調(diào)查分析中，為了實現(xiàn)對其光爆質(zhì)量的科學(xué)評估，則需要調(diào)查人員考慮炮痕率，且在明確既有爆破參數(shù)的基礎(chǔ)上，對隧道所在區(qū)域全斷面爆破后炮孔的眼痕殘留率是否良好進(jìn)行分析。若該指標(biāo)設(shè)置并不理想，則會影響水平巖層特長隧道光爆質(zhì)量，引發(fā)其施工中的爆生裂隙問題，需要爆破現(xiàn)場調(diào)查人員在作業(yè)開展中給予這類問題必要的關(guān)注；（3） 在爆破現(xiàn)場調(diào)查分析中通過對水平巖層特長隧道開挖過程的深入分析，若發(fā)現(xiàn)其中存在著斜向或豎向裂隙，且隧道爆破后的巖體沿著拱部的某一作業(yè)面出現(xiàn)了整體脫落現(xiàn)象，則說明水平巖層特長隧道實踐中的超欠挖現(xiàn)象較為明顯，可能會給隧道的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性帶來潛在威脅。因此，在水平巖層特長隧道爆破現(xiàn)場調(diào)查分析過程中，調(diào)查人員需要從不同的角度對隧道的整體概況進(jìn)行充分考慮，從而為其爆破參數(shù)的優(yōu)化設(shè)置及超欠挖的科學(xué)控制提供所需的參考依據(jù)，并發(fā)揮出爆破現(xiàn)場調(diào)查作業(yè)的實際作用。

2 水平巖層特長隧道的爆破參數(shù)優(yōu)化分析

在水平巖層特長隧道爆破施工過程中，其參數(shù)設(shè)置是否合理，體現(xiàn)著爆破施工技術(shù)水平，與爆破作業(yè)落實效果密切相關(guān)。因此，需要結(jié)合這類隧道爆破施工的實際情況及其作業(yè)落實要求，加強(qiáng)其所需的爆破參數(shù)優(yōu)化分析，從而為隧道爆破施工技術(shù)水平的不斷提升提供保障。具體表現(xiàn)在以下方面：

（1） 施工企業(yè)及人員應(yīng)從裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)性能、爆破時間等方面入手，通過對隧道光面爆破效果的科學(xué)評估，實現(xiàn)其所需的爆破參數(shù)優(yōu)化設(shè)置，給予隧道爆破作業(yè)順利開展相應(yīng)的支持。同時，在水平巖層特長隧道爆破參數(shù)優(yōu)化分析中，技術(shù)人員應(yīng)在豐富的實踐經(jīng)驗、專業(yè)技術(shù)資料、現(xiàn)場調(diào)查分析結(jié)果等要素的支持下，實現(xiàn)這類隧道爆破參數(shù)的合理設(shè)置，使得其優(yōu)化處理措施運(yùn)用更具科學(xué)性。

（2） 在水平巖層特長隧道爆破參數(shù)優(yōu)化分析中，為了確保爆破參數(shù)設(shè)置合理性，需要在接觸面單元模擬分析方式的作用下，對隧道爆破層間接觸面的具體情況進(jìn)行分析，了解其中的軟弱夾層圍巖地下洞室情況，從而為隧道爆破參數(shù)的優(yōu)化設(shè)置提供參考依據(jù)，并得到這類參數(shù)設(shè)置過程中所需的優(yōu)化分析結(jié)果。

（3） 根據(jù)水平巖層特長隧道爆破作業(yè)落實要求，在其爆破參數(shù)優(yōu)化分析中，也需要通過對其水平層狀圍爆破效果的科學(xué)評估，實現(xiàn)對爆破參數(shù)的有效調(diào)整，從而為隧道爆破施工作業(yè)開展提供相應(yīng)的指導(dǎo)，增強(qiáng)其施工效果的同時優(yōu)化水平巖層特長隧道爆破施工方式。同時，在水平巖層特長隧道爆破參數(shù)優(yōu)化處理中技術(shù)人員需要加強(qiáng)炸藥破巖機(jī)理分析，并通過對爆破周邊眼間距、周邊眼裝藥量及間隔裝藥結(jié)構(gòu)等參數(shù)的合理設(shè)置，從而增強(qiáng)這類隧道實踐過程中的光面爆破效果。

以上不同的內(nèi)容客觀地說明了重視水平巖層特長隧道爆破參數(shù)優(yōu)化分析及合理設(shè)置的重要性。因此，在實施水平巖層特長隧道爆破施工作業(yè)時，施工技術(shù)人員應(yīng)設(shè)置好相應(yīng)的爆破參數(shù)，并對這些參數(shù)作用下的爆破效果、爆破質(zhì)量、成本經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行考慮，確保水平巖層特長隧道爆破施工狀況良好性。

3 水平巖層特長隧道超欠挖控制分析

3.1 引發(fā)超欠挖問題的原因分析

在水平巖層特長隧道開挖施工過程中，超欠挖問題的產(chǎn)生，會降低隧道開挖施工質(zhì)量，使得后期的項目施工計劃難以順利實施，無形之中加大了隧道開挖施工風(fēng)險。因此，需要找出引發(fā)這類隧道超欠挖問題的原因，從而為其處理措施的合理運(yùn)用提供參考依據(jù)。實踐中引發(fā)水平巖層特長隧道超欠挖問題的原因包括以下方面：

（1） 實踐中的客觀原因。由于圍巖呈水平層理狀，故水平炮孔的最小抵抗線方向垂直于水平巖層，爆轟波除了直接壓縮破碎炮孔附近的巖層外，當(dāng)遇有裂隙、夾層、節(jié)理時應(yīng)力波還會被反射，形成反射拉伸波。由于巖體抗拉能力較低，故位于兩水平層理之間的巖體被反射波“拉”下來，繼而形成平頂超挖現(xiàn)象。

（2） 實踐中的主觀原因。在隧道開挖施工過程中，因測量作業(yè)落實不到位，未能在掌子面上勾勒出有效的開挖輪廓線、周邊眼、掏槽眼以及輔助眼的位置，且每次測量放線時未對上次爆破后斷面進(jìn)行復(fù)查；施工的周邊眼間距設(shè)置不當(dāng)，使得隧道爆破施工中對周邊圍巖穩(wěn)定性產(chǎn)生了較多的擾動作用；實踐中的裝藥量過大，可能會造成隧道圍巖局部掉塊現(xiàn)象的出現(xiàn)；施工中的精度缺乏保障，且鉆桿實踐應(yīng)用中出現(xiàn)了較大的誤差，加上風(fēng)鉆施工技術(shù)水平有待提升，使得水平巖層特長隧道實踐中的超開挖問題發(fā)生率加大。

3.2 應(yīng)對隧道施工超開挖問題的控制措施分析

為了避免水平巖層特長隧道施工前期出現(xiàn)較為明顯的超開挖問題，降低項目施工質(zhì)量，則需要注重隧道爆破參數(shù)設(shè)計及其它控制措施的配合使用。具體表現(xiàn)在以下方面：

（1） 注重溝槽方式的合理使用，提高普通水平楔形掏槽形式利用效率，實現(xiàn)對隧道圍巖結(jié)構(gòu)的有效應(yīng)對；在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)的支持下，借助計算機(jī)三維空間動態(tài)模擬分析方法的優(yōu)勢，確定水平巖層特長隧道爆破施工中所需的單位巖體炸藥消耗量；在此期間，也可采用經(jīng)驗公式確定單位巖體炸藥消耗量。其表達(dá)式如 （1） 式所示：

式 （1） 中，q——單位巖體炸藥消耗量用表示 （kg）；f——普氏巖石堅固系數(shù)用表示；L1——平均鑿巖深度 （m）；K1——炮孔裝藥量充填系數(shù)；K2——等效炸藥換算系數(shù)；K3——巖體裂隙率的修正系數(shù)；S——平洞面面積 （m2）；Fs——自由面數(shù)量系數(shù)。

（2） 在計算機(jī)三維空間中通過對水平巖層特長隧道爆破施工過程的動態(tài)模擬分析，確定其每循環(huán)炸藥消耗量、炮眼數(shù)目、炮眼設(shè)置位置、各炮眼裝藥量等，優(yōu)化隧道爆破施工設(shè)計的同時避免給其開挖施工埋下安全隱患。同時，在隧道爆破參數(shù)優(yōu)化及超欠挖控制中，施工技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合實際情況，注重周邊眼炮孔數(shù)、每孔裝藥量等參數(shù)的調(diào)整，確保隧道掘金爆破過程中的光爆破效果良好性，并加強(qiáng)隧道開挖過程控制，降低其超欠挖問題發(fā)生率；在增強(qiáng)槽眼爆破效果的過程中，可適當(dāng)增加掏槽眼爆破時的臨空面；少裝藥、適當(dāng)增加炮眼間距，實現(xiàn)爆破參數(shù)優(yōu)化設(shè)置的同時保持良好的隧道爆破施工效果。

（3） 其它方面的控制措施。據(jù)圍巖情況，周邊炮孔的位置控制在上一個循環(huán)靠近爆周邊炮眼的外插角根據(jù)鉆眼深度和規(guī)范允許超欠挖量控制在合理的范圍內(nèi)，同時所有炮眼 （掏槽眼除外） 的眼底位置應(yīng)控制在同一垂直面上破斷面的工字鋼的內(nèi)翼緣至開挖輪廓線之間，避免由于鉆孔原因而引發(fā)隧道超挖問題；合理設(shè)置空氣柱間隔裝藥結(jié)構(gòu)，減少和爆炸應(yīng)力波的沖擊影響，實現(xiàn)周邊圍巖保護(hù)。

4 結(jié)語

通過對以下內(nèi)容的深入探討，客觀地說明了加強(qiáng)水平巖層特長隧道爆破參數(shù)優(yōu)化及超欠挖控制分析的重要性：有利于優(yōu)化這類隧道實踐過程中的爆破方式，實現(xiàn)對其超欠挖問題的有效應(yīng)對。因此，未來水平巖層特長隧道建設(shè)中應(yīng)根據(jù)其施工要求，在爆破作業(yè)開展中進(jìn)行其參數(shù)優(yōu)化處理，且在適用性良好的措施支持下，實現(xiàn)該隧道的超欠挖控制，全面提升其控制水平，滿足其爆破及開挖作業(yè)開展要求。

[1] 曹正卯. 長大隧道與復(fù)雜地下工程施工通風(fēng)特性及關(guān)鍵技術(shù)研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2016（3） .

[2] 韓攀攀. 水平巖層隧道超欠挖控制技術(shù)與長大公路隧道輔助坑道設(shè)置的研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2013（ 6） .

[3] 黃國濤. 秦嶺翠華山特長隧道全程巖爆預(yù)測及防治技術(shù)研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2013（ 6） .