隧道施工中爆破技術(shù)的應(yīng)用

荊東旭

（福建海峽科化富興建設(shè)工程有限公司，福州350001）

1 引言

隧道是一種應(yīng)用廣泛的地下空間形式，在鐵路、公路、水利和市政等工程中具有極其重要的作用。在爆破技術(shù)實(shí)踐和發(fā)展中，實(shí)現(xiàn)爆破作業(yè)在完成隧道施工目標(biāo)的同時(shí)，還需要做到盡量不對(duì)隧道圍巖、隧道周邊環(huán)境、地表建筑等產(chǎn)生破壞。據(jù)此，在隧道爆破作業(yè)時(shí)，需掌握先進(jìn)爆破技術(shù)及其應(yīng)用要點(diǎn)。同時(shí)要加大研究力度，探索需要認(rèn)知的技術(shù)內(nèi)容，不斷積累經(jīng)驗(yàn)資料等，從而深入認(rèn)識(shí)隧道工程爆破技術(shù)。

2 隧道爆破作業(yè)特點(diǎn)

當(dāng)前，在我國(guó)隧道工程實(shí)踐中，常常是采用鉆爆法與掘進(jìn)機(jī)法進(jìn)行施工。

爆破開(kāi)挖的主要作業(yè)就是鉆孔和爆破，同時(shí)要做好裝運(yùn)機(jī)械出碴等作業(yè)，順利完成隧道建設(shè)。爆破作業(yè)質(zhì)量關(guān)系著隧道圍巖的穩(wěn)定，以及后續(xù)工序施工效率和施工質(zhì)量，在隧道施工中有著重要地位。

在隧道爆破中，其鉆眼、裝藥和爆破等操作有以下5方面的特點(diǎn)：第一，在鉆眼爆破作業(yè)中，受隧道滴水、照明和通風(fēng)等因素影響，實(shí)際作業(yè)環(huán)境條件差。同時(shí)由于需要與支護(hù)作業(yè)、出渣運(yùn)輸?shù)冉惶骈_(kāi)展，因此會(huì)限制爆破工作面，加大了實(shí)際施工難度【1】。因此，需保證爆破作業(yè)操作合理，才能順利完成爆破循環(huán)。

第二，爆破的臨空面比較少，巖石會(huì)發(fā)揮很大的夾制作用，而加大了實(shí)際耗費(fèi)藥量，無(wú)法充分發(fā)揮爆破效果。

第三，鉆眼爆破有著較高的質(zhì)量要求，需要保證隧道方向正確，精度符合要求，且要確保爆破之后隧道斷面達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不可出現(xiàn)超挖的問(wèn)題。爆破作業(yè)中，需預(yù)防飛石將風(fēng)管、水管和電線(xiàn)等崩壞，盡量保證爆落的巖石塊均勻，方便后續(xù)裝碴運(yùn)輸。

第四，一般隧道的斷面會(huì)比較大，因此施工成本高。且其服務(wù)使用年限較長(zhǎng)，在運(yùn)營(yíng)中需要定期或不定期地維修保養(yǎng)，會(huì)影響到隧道的正常使用。因此施工中要控制好施工質(zhì)量，避免影響到后期運(yùn)營(yíng)。

第五，在爆破作業(yè)中，要盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，確保周邊巖石的完整性。

3 隧道施工中爆破設(shè)計(jì)與施工

3.1 鉆爆法開(kāi)挖設(shè)計(jì)

在采用鉆爆法進(jìn)行隧道爆破前，需全面調(diào)查研究地質(zhì)情況、開(kāi)挖斷面大小等信息以及綜合鉆眼機(jī)具和器材性能等以完善鉆爆設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)超挖問(wèn)題，并減少?lài)鷰r擾動(dòng)。設(shè)計(jì)中需包含的內(nèi)容有：炮眼布置圖、數(shù)目和深度，以及裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)圖等，確定具體的起爆方法、順序。鉆爆設(shè)計(jì)圖內(nèi)容必須完善，主要有炮眼布置、周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)和參數(shù)等圖表，同時(shí)標(biāo)注好必要的文字說(shuō)明，確保施工能夠順利進(jìn)行【2】。施工開(kāi)挖和爆破方法的選擇，需依據(jù)隧道工程地質(zhì)條件進(jìn)行，如果是硬質(zhì)巖需一次開(kāi)挖全斷面的情況下，適合采用光面爆破法。如果為軟質(zhì)巖則適合選擇應(yīng)用預(yù)裂爆破法。開(kāi)挖松軟地層，采取分部開(kāi)挖方式，爆破技術(shù)采用預(yù)留光面層光面爆破法。

3.2 光面爆破技術(shù)要求

光面爆破技術(shù)應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)隧道工程圍巖特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)周邊眼距及其最小抵抗線(xiàn)?？刂坪弥苓呇蹖?shí)際裝藥量，沿炮眼全長(zhǎng)均勻分布藥量。爆破中適合使用小直徑藥卷、低速爆炸藥，借助傳爆線(xiàn)裝藥，可以實(shí)現(xiàn)空氣間隔、滿(mǎn)足裝藥結(jié)構(gòu)要求。起爆操作以毫秒微差順序進(jìn)行，且要保證后邊爆破臨空面良好，盡量縮小周邊眼同段雷管間起爆時(shí)間差距。光面爆破參數(shù)設(shè)置方面如周邊眼間距、最小抵抗線(xiàn)和裝藥集中度等，可采用工程類(lèi)比法確定，或者進(jìn)行爆破漏洞及成縫試驗(yàn)【3】。受一些因素影響，隧道開(kāi)挖施工會(huì)出現(xiàn)超挖的情況，對(duì)此要依據(jù)規(guī)范嚴(yán)格掌控，以保證實(shí)際爆破作業(yè)效果。軟巖隧道施工中，殘留炮孔痕跡應(yīng)分布均勻，因此，周邊眼要保證平整性、圓順度。光面爆破實(shí)施后，開(kāi)挖巖面上要避免出現(xiàn)爆震裂縫。

3.3 預(yù)裂爆破參數(shù)、爆破器材選擇

首先是預(yù)裂爆破參數(shù)的選擇，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行爆破成縫試驗(yàn)來(lái)確定，在不具備試驗(yàn)條件的情況下，如果炮眼深度為1.0～3.5m，直徑為40～50mm，在巖石為硬巖的情況下，周邊眼間距、周邊眼至內(nèi)圈崩落眼間距可分別設(shè)定為40～55cm，周邊眼裝藥集中度為0.30～0.40kg/m。

其次是光面爆破器材的選擇，主要有炸藥、非電塑料導(dǎo)爆系統(tǒng)和導(dǎo)爆索等。其中，周邊眼使用的炸藥要選擇性能良好的品種，且要滿(mǎn)足低爆速、低密度和高猛力等要求。選擇起爆性能好且分段多一些的雷管，結(jié)合毫秒雷管、毫秒等差遞增雷管使用，可以有效節(jié)約炸藥，同時(shí)進(jìn)一步減少振動(dòng)。非電塑料導(dǎo)爆系統(tǒng)應(yīng)用操作方便，且安全性、可靠性較強(qiáng)，可以加強(qiáng)施工安全。

最后是隧道掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺的選擇，具體要依據(jù)圍巖類(lèi)別、機(jī)具設(shè)備、施工進(jìn)度安排等合理確定。如果具備大型機(jī)具設(shè)備，完整圍巖為中硬及以上的，即可選擇深孔爆破，以提高施工效率。開(kāi)挖軟弱圍巖中，需將一次進(jìn)尺控制在1.0～2.0m范圍內(nèi)【4】。

3.4 炮眼設(shè)置

第一，炮眼直徑。這一參數(shù)會(huì)影響到鑿巖生產(chǎn)率、炮眼數(shù)目、耗藥量等，適當(dāng)加大直徑和裝藥，使炸藥更加集中，可以提升爆破效率、減少炮眼數(shù)量設(shè)置。但炮眼直徑過(guò)大的情況下，需使用重型鑿巖機(jī)作業(yè)。

第二，炮眼數(shù)量。該數(shù)值與開(kāi)挖斷面和巖石性質(zhì)等相關(guān)，設(shè)置的炮眼數(shù)量會(huì)影響鑿巖作業(yè)質(zhì)量。依據(jù)設(shè)計(jì)炸藥量和各個(gè)炮眼平均分配的原則計(jì)算需要的炮眼數(shù)量，得出計(jì)算結(jié)果之后，結(jié)合光面爆破、周邊眼等，適當(dāng)進(jìn)行合理調(diào)整。

第三，炮眼深度。要綜合考慮圍巖級(jí)別、循環(huán)進(jìn)尺要求和作業(yè)循環(huán)時(shí)間等確定炮眼深度。在巖石堅(jiān)硬、斷面較大，施工企業(yè)可以使用深孔鉆機(jī)的情況下，臺(tái)階法開(kāi)挖中下臺(tái)階可以采用超深孔爆破法。

第四，裝藥量計(jì)算、分配。炮眼裝藥量影響著實(shí)際爆破作業(yè)效果，藥量不足難以炸開(kāi)，且會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的爆落石碴塊。過(guò)量的藥量則會(huì)對(duì)圍巖穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致支撐被崩壞、拋碴過(guò)于分散等而不利于后續(xù)裝碴作業(yè)。還會(huì)使隧道中有害氣體增多，需要長(zhǎng)時(shí)間排煙、供風(fēng)。具體要依據(jù)炸藥性能、斷面尺寸、炮眼直徑等參數(shù)確定合理藥量?？梢赃M(jìn)行爆破試驗(yàn)，進(jìn)一步檢驗(yàn)藥量參數(shù)合理性，直到達(dá)到良好爆破效果。

3.5 起爆順序

設(shè)計(jì)起爆順序中，要保證其設(shè)計(jì)合理，才能確保隧道光面爆破、預(yù)裂爆破效果，同時(shí)加大臨空面，使爆破條件更佳，起爆炮眼在共同作用下可以產(chǎn)生更強(qiáng)爆炸力。為確保爆破順序設(shè)計(jì)準(zhǔn)確，可以采用毫秒雷管起爆，從里向外層層剝離、破碎，提高炮眼利用率，確保開(kāi)挖輪廓平整【5】。具體起爆順序就是掏槽、輔助眼、低板眼、側(cè)壁眼和壓頂眼。起爆時(shí)需要同時(shí)點(diǎn)火，在炮孔中裝設(shè)不同段雷管，在正確安排下可使起爆有順序進(jìn)行。

3.6 做好安全防護(hù)

1）爆堆檢查試件。一般在爆后30min進(jìn)行，且要完全排出炮煙，安排經(jīng)驗(yàn)豐富的爆破員檢查。

2）瞎炮處理。在出現(xiàn)盲炮后，要由專(zhuān)職爆破員來(lái)處理，如果可以重新引爆則應(yīng)擴(kuò)大境界范圍，并加入新的起爆體起爆。如果炮孔不可重新引爆，則應(yīng)將堵塞的炮渣輕輕掏出，并取出雷管和炸藥。

4 結(jié)語(yǔ)

隧道施工中，光面爆破和預(yù)裂爆破技術(shù)的應(yīng)用有很好的優(yōu)越性，施工中要落實(shí)到位，做好設(shè)計(jì)和操作，從理論和實(shí)踐層面提高爆破技術(shù)水平，為隧道建設(shè)奠定良好技術(shù)基礎(chǔ)。