淺談光面爆破技術(shù)在特長(zhǎng)隧道軟弱圍巖開(kāi)挖中的應(yīng)用

吳 建

（四川汶馬高速公路有限責(zé)任公司， 四川 成都 610041）

1 工程概況

汶馬高速C15合同段獅子坪隧道位于阿壩州理縣境內(nèi)，該隧道全長(zhǎng)13.156公里，目前為中交集團(tuán)承建的第二特長(zhǎng)隧道，由C14、C15、C16合同段共同承建，本項(xiàng)目承擔(dān)隧道中部4.952公里的施工任務(wù)，主要通過(guò)2#通風(fēng)橫洞進(jìn)洞施工，2#通風(fēng)橫洞為雙洞，左線(xiàn)長(zhǎng)1458米，右線(xiàn)長(zhǎng)1462米，隧道折合單洞總長(zhǎng)為12814米，項(xiàng)目橋隧比為100%。

2 主要解決的問(wèn)題

由于項(xiàng)目主體工程全為隧道，隧道洞身開(kāi)挖的好壞直接關(guān)系到項(xiàng)目安全、進(jìn)度、質(zhì)量及成本的綜合管控，通過(guò)對(duì)山區(qū)特長(zhǎng)隧道光面爆破技術(shù)的總結(jié)和研究，進(jìn)一步優(yōu)化隧道洞身開(kāi)挖關(guān)鍵工序的施工工藝，根據(jù)掌子面圍巖情況，合理調(diào)整爆破參數(shù)，降低炸藥單耗量，提高圍巖的自穩(wěn)能力，保證施工過(guò)程安全，進(jìn)一步降低了開(kāi)挖循環(huán)作業(yè)時(shí)間，加快項(xiàng)目隧道施工進(jìn)度，為公司后續(xù)隧道項(xiàng)目施工提供參考依據(jù)，為公司培養(yǎng)一批隧道專(zhuān)業(yè)復(fù)合型人才。

3 特長(zhǎng)隧道軟弱圍巖段光面爆破應(yīng)用實(shí)例

3.1 應(yīng)用實(shí)例簡(jiǎn)介

本次應(yīng)用實(shí)例選取四川省汶馬高速公路獅子坪特長(zhǎng)隧道2#通風(fēng)橫洞軟弱圍巖段，每延米開(kāi)挖方量為68方，圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)，巖石強(qiáng)度從15～30Mpa不等，考慮到開(kāi)挖斷面較小，隧道開(kāi)挖采用全斷面法，主要控制隧道的開(kāi)挖進(jìn)尺。

3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

循環(huán)進(jìn)尺：3m；炮孔直徑：40mm；炮孔深度：掏槽孔3.5米，周邊孔3.1米；周邊孔間距：0.5米；光爆層厚度：0.65米；總體單耗：q=0.95～1kg/m3；周邊孔單耗： q周=0.45kg/m3；裝藥系數(shù)（除周邊孔外）：0.4～0.65；周邊孔裝藥結(jié)構(gòu)：間斷裝藥；其余孔裝藥結(jié)構(gòu)：連續(xù)裝藥。

3.3 光面爆破實(shí)施

3.3.1 測(cè)量放樣

嚴(yán)格按照?qǐng)D紙及周邊眼布置圖進(jìn)行測(cè)量放樣，并用紅色油漆進(jìn)行標(biāo)記，使周邊眼孔位位于設(shè)計(jì)輪廓線(xiàn)上，從源頭上保證周邊孔位置準(zhǔn)確，不出現(xiàn)超挖。

3.3.2 鉆孔

周邊眼鉆孔質(zhì)量是保證光面爆破效果的主要因素之一，鉆孔時(shí)必須保證孔眼在開(kāi)挖輪廓線(xiàn)上，并且一定要控制好孔眼的位置、深度、方向和角度，保證周邊眼外斜率不得大于5cm/m，眼底不超出開(kāi)挖面輪廓線(xiàn)10cm，最大不超過(guò)15cm。

3.3.3 裝藥

裝藥前先用高壓風(fēng)將孔中巖粉吹凈，裝藥分片分組，嚴(yán)格按爆破參數(shù)表及炮孔布置圖規(guī)定的單孔藥量裝藥，雷管段別“對(duì)號(hào)入座”，裝藥要到底；采用小直徑的φ32光爆藥卷，按照軸向間距不耦合裝藥，以增加不偶合系數(shù)和爆炸力對(duì)開(kāi)挖輪廓處圍巖的緩沖作用。

3.3.4 起爆網(wǎng)絡(luò)連接

由于光面爆破孔是最后起爆，導(dǎo)爆索有可能遭受超前破壞，因此為保證周邊眼最后同時(shí)起爆，對(duì)光面爆破孔可采用高段延期雷管與導(dǎo)爆索的雙重起爆法，即在所有周邊孔均采用導(dǎo)爆索的情況下，再增加5～6根雷管，從而確保光面爆破效果。

3.3.5 效果檢查及反饋

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》要求起爆網(wǎng)絡(luò)并及時(shí)通風(fēng)，隨后進(jìn)洞排險(xiǎn)并履行如下職責(zé)：①對(duì)隧道爆破后的輪廓平整度、殘眼率、超欠挖、渣塊質(zhì)量等情況進(jìn)行觀(guān)察并記錄，并及時(shí)分析、總結(jié)、整理，將最終結(jié)果反饋至現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員； ②根據(jù)如上反饋信息及現(xiàn)場(chǎng)圍巖情況，及時(shí)調(diào)整周邊眼的間距、光爆層厚度，裝藥量等設(shè)計(jì)參數(shù)，反復(fù)分析、總結(jié)、歸納，從而更加有效地做好光面爆破技術(shù)的應(yīng)用。

4 效益分析

4.1 保障安全質(zhì)量

光面爆破后，開(kāi)挖面平整，危石少，撬頂工作簡(jiǎn)單，減輕了表面應(yīng)力集中現(xiàn)象，避免局部冒落，增進(jìn)了圍巖穩(wěn)定，圍巖松弛帶的范圍只是常規(guī)爆破方法的1/3-1/2，直接提高了圍巖穩(wěn)定性，保證了施工安全及隧道開(kāi)挖質(zhì)量。

4.2 縮短施工工期

采用光面爆破使開(kāi)挖面平整，巖體破碎少，超欠挖控制質(zhì)量好。爆破后開(kāi)挖面基本接近設(shè)計(jì)輪廓線(xiàn)，直接減少了將來(lái)支護(hù)的工程數(shù)量。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，光面爆破與普通爆破相比，超挖量由原來(lái)的15%～20%降低到4%～7%。超挖率下降后，噴混材料節(jié)約，噴混作業(yè)循環(huán)時(shí)間減少，大大節(jié)約了施工工期。

4.3 節(jié)約施工成本

《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)隧道洞身開(kāi)挖規(guī)定值或允許偏差規(guī)定：Ⅴ、Ⅳ級(jí)圍巖平均150mm，最大250mm，按照本項(xiàng)目2#平導(dǎo)隧道開(kāi)挖斷面，以拱部平均超挖150mm、墻部平均超挖100mm計(jì)算，規(guī)范允許的超挖噴混占設(shè)計(jì)的百分比：Ⅴj級(jí)為57.04%、Ⅴ級(jí)為56.92%、Ⅳj級(jí)為62.11%、Ⅳ級(jí)為75.68%，故采用光面爆破技術(shù)控制開(kāi)挖輪廓線(xiàn)，使開(kāi)挖輪廓線(xiàn)盡量與拱架輪廓線(xiàn)密貼結(jié)合，對(duì)項(xiàng)目成本控制有重要的意義。

5 隧道光面爆破問(wèn)題和建議

5.1 隧道爆破開(kāi)挖常見(jiàn)的問(wèn)題

只有一個(gè)自由面或臨空面（被爆介質(zhì)與空氣的交界面），且自由面與掘進(jìn)方向垂直；易受初期支護(hù)與掌子面間距的影響，施工場(chǎng)地狹小， 施工機(jī)具占據(jù)一定的空間位置，鉆孔作業(yè)受到限制，人工鉆孔的技術(shù)要求高；隧道圍巖的巖性、強(qiáng)度、穩(wěn)固性和水文地質(zhì)條件等變化大，爆破參數(shù)調(diào)整頻繁，施工安全風(fēng)險(xiǎn)高；爆破施工效率和施工成本受?chē)鷰r的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件的影響大[1]。

5.2 合理控制隧道超挖

由于施工機(jī)具需占據(jù)一定的空間位置，即使設(shè)計(jì)給出的開(kāi)挖邊界是一個(gè)縱向平直的面，但實(shí)際施工形成的開(kāi)挖面呈鋸齒狀，如果沒(méi)有合理超挖，隧道的開(kāi)挖斷面就只能越來(lái)越小。

5.3 初期支護(hù)與掌子面距離對(duì)超挖的影響

目前我們?cè)谑┕ぶ胁捎弥ёo(hù)緊跟的形式，現(xiàn)場(chǎng)工人施工時(shí)，為了保證不出現(xiàn)超欠挖現(xiàn)象，采用長(zhǎng)短眼結(jié)合的方式，一方面，延長(zhǎng)了打眼的工序時(shí)間；另一方面，對(duì)火工品造成一定的浪費(fèi)。鉆具的橫向?qū)挾?、單循環(huán)進(jìn)尺以及初期支護(hù)與掌子面的距離等因素決定了合理的施工超挖量，尤其是后者對(duì)超挖的影響很大，不僅影響超挖，而且影響欠挖[2]。

5.4 合理控制初期支護(hù)與掌子面的距離

在圍巖穩(wěn)固性允許的條件下，應(yīng)稍微增大掌子面與初期支護(hù)之間的距離。當(dāng)二者相距1.5～2.5m以上時(shí)，初期支護(hù)才不會(huì)影響超欠挖。因此，從爆破開(kāi)挖施工角度看，不是初期支護(hù)緊跟掌子面才好，恰恰相反，只要圍巖條件允許，初期支護(hù)不應(yīng)緊跟掌子面。如果圍巖條件差，必須保持初期支護(hù)與掌子面緊跟的狀態(tài)（如破碎但未加固處理的V級(jí)圍巖），就不能盲目加大初期支護(hù)與掌子面的距離。這時(shí)，必須嚴(yán)格按照施工規(guī)范要求，初期支護(hù)緊掌子面[3]。

6 結(jié)束語(yǔ)

光面爆破不僅直接關(guān)系到施工方的工期、成本管控情況，而且光面爆破作為隧道新奧法施工重要手段之一，通過(guò)合理的確定各圍巖條件下光面爆破的施工參數(shù)及施工控制要點(diǎn)，能有效地控制斷面的超欠挖，減少對(duì)周?chē)鷩鷰r的擾動(dòng)，確保施工安全和工程質(zhì)量，本文具有一定的指導(dǎo)參考價(jià)值。