隧道工程控制爆破技術(shù)的探討與應(yīng)用分析

李冰

（中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司，陜西 西安 710000）

在隧道工程的施工過程中，隧道開挖過程往往會受到自然條件或人為因素的影響，直接影響到施工的進(jìn)行。目前，在對隧道進(jìn)行挖掘的過程中，控制爆破法是最為常用的一種方法，此方法的運用技術(shù)相對簡單，并且使用效果較好，然而在此方法的應(yīng)用過程中，往往會對施工質(zhì)量起到一定的影響，因此，對于控制爆破法的技術(shù)要求也比較高，既要根據(jù)巖土本身的物理性質(zhì)來進(jìn)行爆破技術(shù)的選用，同時對于爆破工藝以及炸藥的使用量上也需要做好控制。因此，必須熟練掌握控制爆破技術(shù)，保障隧道工程的質(zhì)量。

1 控制爆破技術(shù)

1.1 具體含義

控制爆破技術(shù)主要是根據(jù)施工環(huán)境以及工程規(guī)模的大小來進(jìn)行爆破的控制。通過各種爆破技術(shù)來對爆炸過程以及介質(zhì)的破碎過程進(jìn)行嚴(yán)格把控，保證爆破的方向、噪音、碎石的滾落以及產(chǎn)生沖擊波都能夠在有效的控制范圍之內(nèi)，使爆破達(dá)到預(yù)期的效果，從而保障隧道工程施工安全有效的進(jìn)行。

1.2 主要類型

1.2.1 微差爆破技術(shù)

微差爆破主要是利用毫秒延時雷管，從而實現(xiàn)延時爆破的效果。微差爆破的主要優(yōu)勢是可以減小爆破所引起的沖擊力，使爆破的次數(shù)得以有效減少，增強爆破效果。

1.2.2 擠壓爆破技術(shù)

擠壓爆破技術(shù)在實際的應(yīng)用過程中主要是通過預(yù)留殘渣進(jìn)而提高炸藥的利用率以及破碎質(zhì)量。通過此項技術(shù)在爆破過程中的應(yīng)用，可以確保在有限的施工時間內(nèi)控制好爆破的時間，降低爆破頻率。通過應(yīng)用擠壓爆破技術(shù)，巖石在此過程中可以反復(fù)受到撞擊作用，進(jìn)而有效的提高了巖石的破碎率，施工人員不再需要對其進(jìn)行二次沖擊的工作，減少施工人員的施工強度。

1.2.3 光面爆破技術(shù)

光面爆破技術(shù)主要是保證了在開挖的巖石中，表面更加光滑并且不受到明顯的破壞。在應(yīng)用光面爆破技術(shù)的過程中，首先要在開挖巖體的上面布置一部分小直徑的炮眼，盡量使其密集分布于巖體表面，采取不耦合裝藥的形式，或者在部分孔眼中裝藥，而另一部分不對其進(jìn)行炸藥的填裝，一同引起爆破，使得爆破表面平整光滑。光面爆破技術(shù)的主要優(yōu)勢就是可以對開挖巖體的穩(wěn)定性做到有效的保障，從而降低施工成本。

1.2.4 預(yù)裂爆破技術(shù)

對于預(yù)裂爆破技術(shù)的應(yīng)用則主要是人工開挖出一條分裂線，以此來保護(hù)圍巖，并且可以有效的降低因爆破而引起的地面震動危害。該技術(shù)的缺點主要是當(dāng)炮孔的直徑較小時，孔痕率則會隨之增高，那么將會對爆破的效果產(chǎn)生一定的影響。

2 控制爆破技術(shù)在隧道工程施工中的主要應(yīng)用

在隧道工程的施工過程中，控制爆破技術(shù)是整個施工過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在實際的隧道施工過程中，從施工方案到爆破參數(shù)的確定，再到施工設(shè)計中的每一個環(huán)節(jié)都必須做到嚴(yán)格的控制。

2.1 爆破技術(shù)在隧道工程中的施工方案設(shè)計

在隧道的施工過程中，洞身主要是泥巖夾頁巖、煤線，砂巖、泥巖、頁巖，玄武巖，灰?guī)r等4套地層，1條斷層，其所處的地形環(huán)境十分復(fù)雜。經(jīng)過整體的分析討論，最后在施工過程中，首先對地表注漿的方式就滑坡進(jìn)行加固處理，然后再進(jìn)洞進(jìn)行施工。在實際的隧道工程的施工過程中，往往隧道隨處的實際地理環(huán)境相對復(fù)雜，在該隧道工程中，對于隧道進(jìn)行開挖的實際斷面達(dá)到了123m2，經(jīng)過實際的對比與分析，應(yīng)該利用上下臺階法進(jìn)行隧道的開挖工作，對于上端面的開挖面積為44m2，下斷面的開挖面積為56m2。

2.2 爆破參數(shù)的確定

通過對該隧道工程的具體情況分析可知，利用楔形溝槽法，對此工程中的溝槽最為合適，利用不同級別的毫秒雷管進(jìn)行光面的控制爆破。

2.2.1 炮孔數(shù)量以及炮孔直徑的計算

在進(jìn)行炮孔數(shù)量及直徑的判斷計算過程中，首先必須要充分結(jié)合實際環(huán)境以及其中包含的巖石堅硬度，從而做出初步的判斷。通常情況下的計算公式為：

N=3．3×（f×s2）1/3

其中，N為炮孔的數(shù)量，個；f為巖石堅固性系數(shù)；s為掘進(jìn)斷面積，m2。

根據(jù)此公式，將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入其中，可以準(zhǔn)確的計算出炮孔數(shù)量。

2.2.2 裝藥量及其具體的分配

裝藥量的多少直接影響爆破的效果，因此，對于具體的裝藥量必須進(jìn)行準(zhǔn)確的計算，并通過對炸藥性能與質(zhì)量等多方面因素的分析來確定合理的炸藥數(shù)量。目前，在對炸藥容量進(jìn)行計算時，普遍采用公式：

Q=qV。

2.2.3 炮眼直徑在隧道爆破施工過程中所起到的影響

通過實踐分析研究可以看出炮眼直徑增大，使得裝藥量增加，爆破的威力也會隨之增強，這一點是大炮眼的優(yōu)勢，其不足之處主要是炮眼直徑越大，鑿巖的下降速度也會隨之增加，此時圍巖的平整度以及巖石的碎片程度都會受到一定的影響。

2.3 爆破工程的主要施工設(shè)計

2.3.1 對于上臺階的施工設(shè)計

（1）炮眼的布置。目前，對于炮眼的布置通常是從距離底板50cm的位置開始進(jìn)行布置。沿著中心線的兩側(cè)進(jìn)行垂直楔形掏槽孔的布置，對于頭排的輔助掏槽孔和中甲的輔助掏槽孔，必須要與掏槽孔之間保持40cm的距離；與此同時，炮孔鉆眼要向外傾斜5°左右，在底部邊界上直接布置底板孔，并且鉆孔時保持向下傾斜10°左右，孔與孔之間保持85cm的距離。

（2）確定裝藥結(jié)構(gòu)與單孔的裝藥量。在布置好炮眼的大小位置以及確定好炮眼數(shù)量之后，下一步則是根據(jù)施工過程的具體要求來確定裝藥結(jié)構(gòu)及裝藥量，根據(jù)施工工程中的實際經(jīng)驗，在周圍孔應(yīng)選擇軸向間隔裝藥的結(jié)構(gòu)，其他的炮孔應(yīng)采用連續(xù)裝藥的結(jié)構(gòu)，在不同的施工位置上，對于炸藥進(jìn)行挑選的過程中也會存在一定的不同，底板孔應(yīng)采用直徑為32mm、長度為20cm、重量為200g的乳化炸藥；拱部周圍孔間應(yīng)采用直徑25mm、長度20cm、重量100g的卷狀乳化炸藥；其余孔則應(yīng)選用直徑32mm、長度20cm、重量為150g的卷狀2#巖石炸藥。單孔裝藥具體可以參照圖 1。

（3）起爆順序及方法。在爆破過程中，為了更好的實現(xiàn)爆破的預(yù)期效果，應(yīng)盡量控制各個炮孔，使其同時引爆，并盡力引起的地表震動速度控制在2cm/s以內(nèi)，具體引爆順序為：掏槽孔→輔助孔→崩落孔→邊墻周邊孔→底板孔→拱部孔。主要采用并聯(lián)的連接方式進(jìn)行連接，對于主傳導(dǎo)爆管的引爆主要是通過電雷管來完成。

2.3.2 下臺階的施工設(shè)計

（1）設(shè)置炮孔。在下斷面的橫截面上布置3個主爆孔，主爆孔中的3個頭排爆孔上的抵抗線應(yīng)該長度為1．1m，然后在布置兩排階段0．8m的主爆孔，同時要做到每排4個孔距1m的炮孔，在兩側(cè)邊墻上一樣要布置4個孔距0．7m的周邊孔。

（2）單孔裝藥量及裝藥的結(jié)構(gòu)。在裝藥結(jié)構(gòu)上，下斷面與上端面相同，在單孔裝量上有所改變，只有底孔板采用單卷重量為200g的乳化炸藥，其他孔均為單卷重量150g的2#巖石炸藥。單孔裝藥量在各炮孔中的多少如圖2。

圖1 上半階炮示意圖

隨著社會的高速發(fā)展，交通事業(yè)的快速進(jìn)步，隧道工程的建設(shè)也隨之增加。在隧道工程的施工建設(shè)過程中，控制爆破技術(shù)的應(yīng)用對于工程質(zhì)量的控制以及施工成本的控制起到了關(guān)鍵的作用，科學(xué)有效的控制爆破技術(shù)使得工程的質(zhì)量得以提高，施工成本得以降低，為隧道工程施工的順利進(jìn)行提供了保障。因此，在爆破施工前期，為了更好的保證爆破施工方案的設(shè)計質(zhì)量，則必須要充分考察實際的爆破環(huán)境，結(jié)合實際環(huán)境以及施工條件進(jìn)行施工方案的設(shè)計，并且準(zhǔn)確計算炸藥的使用量、炮孔的布置數(shù)量及位置等，從而保證爆破施工的順利進(jìn)行，促進(jìn)隧道工程質(zhì)量以及速率的提高。

圖2 下半臺階炮孔示意圖

3 結(jié)語