公路隧道石方爆破技術(shù)分析

李龍

（中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司，山東泰安 271000）

0 引言

鑒于公路隧道施工特點(diǎn)，為安全有序完成施工建設(shè)，需采取合適的石方爆破技術(shù)，嚴(yán)格執(zhí)行石方爆破技術(shù)要求，并開展科學(xué)有效的安全防護(hù)措施，保證石方爆破技術(shù)應(yīng)用的安全性與可靠性。

1 公路隧道石方爆破項(xiàng)目

某高速公路項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，由于地面標(biāo)高差值較大，在設(shè)計(jì)公路隧道施工方案時(shí)，為避免隧道石方爆破施工階段影響到山體結(jié)構(gòu)與周邊生態(tài)環(huán)境，設(shè)計(jì)人員應(yīng)采取定向爆破技術(shù)方案，有序推進(jìn)隧道石方爆破深度，減少爆破炸藥的使用量，提高公路隧道項(xiàng)目的整體施工安全性。

2 公路隧道石方爆破要求剖析

2.1 安全要求

在公路隧道進(jìn)行石方爆破時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)實(shí)際爆破的破壞范圍進(jìn)行合理控制，確保實(shí)際炸藥的爆破破壞面，限定于設(shè)計(jì)爆破輪廓線以內(nèi)，確保爆破施工安全。為了能夠提高定向爆破的精準(zhǔn)度，需對(duì)石方的實(shí)際爆破破碎程度進(jìn)行控制，保證爆破后的石方大小，滿足裝卸設(shè)備的施工要求。

在實(shí)際石方爆破時(shí)，需對(duì)其危害進(jìn)行合理控制，如爆破產(chǎn)生的地震波、噪音、飛石、沖擊波等都可能對(duì)人員與環(huán)境造成影響，在實(shí)際施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行合理控制；在隧道石方爆破時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免爆破處理對(duì)山體圍巖結(jié)構(gòu)造成一定影響，降低山體的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；若在隧道施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)隧道石方結(jié)構(gòu)中包含礦石，存在多物質(zhì)礦脈，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)爆破產(chǎn)生貧化損失率進(jìn)行合理控制，保證隧道爆破施工不會(huì)影響到山脈的整體結(jié)構(gòu)[1]。

2.2 設(shè)計(jì)要求

在公路隧道石方爆破時(shí)需對(duì)周邊建筑物、生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文特點(diǎn)進(jìn)行全面了解，進(jìn)而設(shè)計(jì)科學(xué)合理的爆破技術(shù)方案，保證公路隧道的整體施工可靠性。

在該公路隧道建設(shè)時(shí)設(shè)計(jì)人員需保證爆破的小型化、小震動(dòng)、炸藥量少，基于工程建設(shè)安全標(biāo)準(zhǔn)與環(huán)境保護(hù)要求，開展隧道石方爆破施工。鑒于定向爆破施工技術(shù)方案的可靠性，該工程采取定向爆破技術(shù)方案，依據(jù)實(shí)際隧道內(nèi)石方結(jié)構(gòu)的變化，合理選擇定向卸壓與定向控制爆破技術(shù)。

為有序提高隧道石方施工進(jìn)度，應(yīng)當(dāng)依循實(shí)際隧道施工的地形特點(diǎn)，依循由高到低的基本原則開展有序的臺(tái)階爆破處理，保證爆破處理達(dá)到預(yù)期效果，為后續(xù)石方轉(zhuǎn)移提供保證，增強(qiáng)公路隧道爆破施工的安全性與穩(wěn)定性。

3 公路隧道石方爆破技術(shù)的應(yīng)用

3.1 定向爆破機(jī)理

在公路隧道爆破施工時(shí)，為避免隧道圍巖結(jié)構(gòu)受到破壞、控制爆破損失、降低爆破帶來(lái)的地震效應(yīng)，施工人員可利用采取定向爆破技術(shù)方案，該技術(shù)方案的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)隧道爆破預(yù)期效果。通過(guò)對(duì)定向爆破技術(shù)進(jìn)行分析可知，該技術(shù)興起于20 世紀(jì)，主要是針對(duì)土石爆破作業(yè)，基于該技術(shù)方案的應(yīng)用，可控制爆炸的實(shí)際破壞效果，實(shí)現(xiàn)土石爆破作業(yè)要求。隨著定向爆破技術(shù)的不斷發(fā)展，目前定向爆破技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，在很多領(lǐng)域都得到應(yīng)用。

如定向卸壓爆破與定向控制爆破，為公路隧道項(xiàng)目施工的主要技術(shù)方案之一。通過(guò)對(duì)這兩種爆破技術(shù)機(jī)理進(jìn)行分析可知，在實(shí)際定向爆破作業(yè)時(shí)，準(zhǔn)確控制炸藥的爆炸破壞力，實(shí)現(xiàn)隧道項(xiàng)目施工要求，如在炸藥破壞力控制時(shí)，工作人員對(duì)炸藥模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理引導(dǎo)爆炸沖擊波與應(yīng)力波，避免對(duì)隧道內(nèi)的圍巖結(jié)構(gòu)造成一定影響，有效控制爆破產(chǎn)生的飛石量，控制爆炸產(chǎn)生的地震波，保證定向爆破工作實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果，推動(dòng)公路隧道工程建設(shè)。

3.2 定向卸壓隔振爆破技術(shù)

該爆破技術(shù)在公路隧道施工應(yīng)用時(shí)，施工人員依據(jù)爆破設(shè)計(jì)輪廓線進(jìn)行炸藥的布置，并在炸藥的外側(cè)進(jìn)行隔振材料加裝，確保實(shí)際石方爆破時(shí)可充分發(fā)揮出該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，保證公路隧道施工質(zhì)量與安全。

在定向卸壓爆破技術(shù)應(yīng)用時(shí)，應(yīng)當(dāng)在石方炮孔處理時(shí)將徑向與軸向的不禍合技術(shù)方案進(jìn)行結(jié)合，保證炸藥處理的安全性，為后續(xù)隧道石方處理奠定基礎(chǔ)。因?yàn)椴坏満系恼ㄋ幵O(shè)計(jì)方案可對(duì)炸藥產(chǎn)生的原始脈沖壓力進(jìn)行延長(zhǎng)，保證炸藥可與巖土進(jìn)行充分作用，以達(dá)到預(yù)期石方爆破處理效果。

在石方炮孔設(shè)計(jì)時(shí)，確保布置隔振護(hù)臂材料的圍巖面面向爆炸區(qū)域，進(jìn)而使得炸藥爆炸后產(chǎn)生一定的溝槽效應(yīng)。在溝槽效應(yīng)的作用下，可使得炸藥產(chǎn)生的應(yīng)力波在空中位置產(chǎn)生應(yīng)力集中的能量波，強(qiáng)大的能量波可對(duì)一側(cè)的石方進(jìn)行破壞處理，將整塊的石方進(jìn)行破碎，確保后續(xù)隧道的碎石轉(zhuǎn)移工作，有序推動(dòng)公路隧道的建設(shè)施工。由于定向卸壓隔振爆破技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，在凹陷側(cè)會(huì)出現(xiàn)邊側(cè)效應(yīng)，炸藥爆炸產(chǎn)生的相應(yīng)爆炸波可對(duì)定向巖石進(jìn)行破碎處理，保證其他圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，為后續(xù)隧道工程建設(shè)提供保證。

3.3 定向斷裂控制爆破技術(shù)

在公路隧道工程建設(shè)時(shí)，為保證石方爆破處理效果，設(shè)計(jì)人員采取定向斷裂控制爆破技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期隧道項(xiàng)目爆破施工效果。通過(guò)對(duì)該技術(shù)進(jìn)行研究分析可知，實(shí)際炮孔之間形成的貫穿裂縫是連接的，可保證隧道整體定向爆破的質(zhì)量與安全。由此可見，定向斷裂爆破技術(shù)基于定向裂紋與貫穿裂縫的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)定向控制爆破的預(yù)期效果。

通過(guò)對(duì)公路隧道爆破中的石方處理方案，預(yù)裂爆破與光面爆破進(jìn)行分析對(duì)比可知，兩者的石方爆破機(jī)理相同，爆破處理的目的主要是獲得完整的巖面，且保證圍巖結(jié)構(gòu)不受影響，為后續(xù)隧道支護(hù)與碎石轉(zhuǎn)移工作奠定基礎(chǔ)。而兩者爆破方式的不同主要在于預(yù)裂爆破處理發(fā)生了爆破開挖施工前，即預(yù)先開展石方爆破處理，將開挖石方與完整巖石進(jìn)行分離，提高公路隧道爆破后的石方處理工作效率，避免隧道內(nèi)部圍巖的結(jié)構(gòu)受到影響。

為充分發(fā)揮出定向控制爆破技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可選擇徑向聚能炸藥爆破方案。在公路隧道施工時(shí)，工作人員選擇該炸藥技術(shù)可對(duì)炸藥爆炸產(chǎn)生的能量進(jìn)行一定匯聚，使其炸藥產(chǎn)生的沖擊波集中在一條直線，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖體的切割作業(yè)。該炸藥處理技術(shù)在局部石方爆破處理的效果非常明顯，有效提高公路隧道工程建設(shè)質(zhì)量與效率。

公路隧道石方爆破作業(yè)時(shí)，由于部分巖石的結(jié)構(gòu)特殊，施工人員采取切縫藥包爆炸技術(shù)方案，該技術(shù)方案的核心主要是利用圓形套管對(duì)炸藥進(jìn)行處理，進(jìn)而對(duì)炸藥的爆破效果進(jìn)行均勻控制，提高炸藥的利用效率。在套管爆炸作用時(shí)，將沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的切縫產(chǎn)生作用力，進(jìn)而對(duì)巖石的裂紋進(jìn)行有效處理。以往部分項(xiàng)目在施工過(guò)程中，施工人員采取切槽爆破方案，但該爆破技術(shù)方案在應(yīng)用時(shí)無(wú)法有效控制其方向，且后續(xù)隧道施工處理進(jìn)度受到影響，因此該技術(shù)方案逐漸淘汰，隧道項(xiàng)目的施工采取新工藝，以此來(lái)提高公路隧道建設(shè)的質(zhì)量與效果。

4 公路隧道石方爆破安全防護(hù)措施

在公路隧道石方爆破工作開展時(shí)，必須采取合適的安全防護(hù)措施，確保公路隧道石方爆破施工質(zhì)量與安全。在每一次施爆工作前，需要對(duì)隧道內(nèi)石方的地形結(jié)構(gòu)、軟弱層結(jié)構(gòu)、巖石機(jī)理等進(jìn)行全面分析，依據(jù)爆破施工方案進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估，確保圍巖支護(hù)與人員處于安全狀態(tài)。如炮孔的爆破抵抗方向應(yīng)當(dāng)位于隧道施工空地，避免在實(shí)際爆破施工過(guò)程中，飛石對(duì)人員與設(shè)備造成一定損壞。

在隧道石方的炮孔進(jìn)行炸藥布置時(shí)，為保證作業(yè)人員安全與設(shè)備可靠，應(yīng)當(dāng)將設(shè)備與人員撤離到爆炸點(diǎn)50m。同時(shí)爆破員應(yīng)當(dāng)對(duì)爆破作業(yè)進(jìn)行全過(guò)程管理，依循爆破作業(yè)安全守則進(jìn)行嚴(yán)格執(zhí)行，確保爆破作業(yè)的安全可靠，提高公路隧道爆破作業(yè)的整體可行性。

在公路隧道起爆后，全部工作人員需等待5—10min，并由爆破員首先進(jìn)入爆點(diǎn)對(duì)爆破實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)估，分析是否存在盲炮問(wèn)題或爆破現(xiàn)場(chǎng)存在其他險(xiǎn)情，待爆破員確定爆破現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有相關(guān)險(xiǎn)情后，現(xiàn)場(chǎng)爆破管理員則可解除警戒命令，后續(xù)施工人員可進(jìn)入爆破區(qū)域進(jìn)行施工作業(yè)，以保證施工作業(yè)人員的人身安全。在實(shí)際公路爆破工作開展時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員需對(duì)爆破原始數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并對(duì)相關(guān)爆破數(shù)據(jù)進(jìn)行整理歸檔，為后續(xù)公路工程建設(shè)評(píng)估提供真實(shí)資料。

在爆破布孔工作開展時(shí)，必須由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行測(cè)量放樣，針對(duì)隧道施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)定孔位，并對(duì)爆破孔進(jìn)行編號(hào)，以提高布孔工作的精準(zhǔn)度。相關(guān)布孔放樣后，由爆破員進(jìn)行布孔操作，為后續(xù)爆破作業(yè)提供安全保證。

在造孔工作開展時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)爆破員需對(duì)造孔工作進(jìn)行過(guò)程控制，并巡回檢查相關(guān)造孔的質(zhì)量與安全，主動(dòng)規(guī)避造孔誤差，影響到后續(xù)公路隧道爆破施工安全性。爆破員在進(jìn)行裝藥操作時(shí)，必須對(duì)孔口周邊20cm 的浮渣進(jìn)行清除，主動(dòng)消除爆破不安全風(fēng)險(xiǎn)。在裝藥前應(yīng)當(dāng)對(duì)爆破孔進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)要求對(duì)爆破孔進(jìn)行參數(shù)分析，確保爆破孔達(dá)到工程爆破技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證后續(xù)爆破施工安全與質(zhì)量。若在檢查工作開展時(shí)，發(fā)現(xiàn)不合格爆破孔，必須對(duì)其作廢，并進(jìn)行重新鉆孔處理，確保爆破孔參數(shù)滿足爆破技術(shù)要求，提高公路隧道工程施工質(zhì)量。在具體爆破防護(hù)工作開展時(shí)，可利用沙包、膠皮、茅草捆、鋼板等材料對(duì)炮孔進(jìn)行一定壓蓋，以有效規(guī)避爆破飛石的產(chǎn)生，降低飛石危害。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文基于公路隧道爆破作業(yè)要求，對(duì)定向爆破技術(shù)進(jìn)行分析，論述該技術(shù)的設(shè)計(jì)要求與安全要求，確保該技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用價(jià)值，并針對(duì)定向卸壓與定向控制技術(shù)進(jìn)行分析，說(shuō)明該技術(shù)在隧道爆破作業(yè)中的應(yīng)用價(jià)值與可行性。在實(shí)際工作開展時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際隧道施工情況對(duì)爆破作業(yè)方案進(jìn)行調(diào)整，提高定向爆破技術(shù)的應(yīng)用效果。