鐵路隧道光面爆破施工技術(shù)與管理策略

張 旭

（中鐵十九局集團(tuán)第五工程有限公司，遼寧大連 116100）

0 引言

通過對現(xiàn)有隧道爆破案例的研究發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槭┕ふ呱形匆庾R(shí)到爆破控制在整個(gè)施工中的重要性，不注重炮孔位置擺放、裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、炮孔長度選擇等內(nèi)容，加之管理存在很大疏忽，導(dǎo)致爆破作業(yè)并不能發(fā)揮出應(yīng)有的效果。然而，隨著技術(shù)發(fā)展，隧道爆破質(zhì)量控制終于得到廣泛重視，越來越多的人開始探索更準(zhǔn)確、合適的爆破參數(shù)，在管理上也愈發(fā)嚴(yán)格。

1 工程概況

以錦承線鐵路擴(kuò)能改造工程朝陽至葉柏壽段的隧道為工程背景，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)該隧道選擇復(fù)合式襯砌。該工程中的復(fù)合式襯砌主要包含初期支護(hù)和二次襯砌兩大部分，且兩者之間設(shè)置專門的防水隔離層。項(xiàng)目工程爆破作業(yè)選擇上，Ⅴ級(jí)及以上圍巖地段采用機(jī)械開挖；IV 級(jí)圍巖地段優(yōu)先選擇機(jī)械開挖，對于機(jī)械開挖困難的地段借助鑿巖機(jī)完成鉆孔進(jìn)行爆破開挖；而III 級(jí)圍巖地段則均需借助鑿巖機(jī)完成鉆孔進(jìn)行爆破開挖。

2 光面爆破施工工藝

2.1 爆破參數(shù)

要想盡可能削弱爆破作業(yè)給圍巖帶來的影響，則最好對周邊眼選用Ф25 mm 小直徑光爆藥卷。表1 為具體的爆破參數(shù)。

裝藥結(jié)構(gòu)主要是借助竹片或?qū)Щ鹚鞯葘ⅶ?5 mm 藥卷塞入周邊光面爆破孔內(nèi)，且孔口往內(nèi)20 cm 應(yīng)塞滿炮泥。通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)所帶來的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于不塞炮泥的結(jié)構(gòu)。裝藥結(jié)構(gòu)示意如圖1 所示。

表1 光面爆破參數(shù)

圖1 光面爆破裝藥結(jié)構(gòu)示意

使用該結(jié)構(gòu)完成爆破作業(yè)后可發(fā)現(xiàn)，周邊圍巖面表層依然圓順，硬巖石與軟質(zhì)石的半空保存率分別超過0.8 與0.6。且其圍巖錯(cuò)臺(tái)位于15 cm 以下的位置，周邊并未出現(xiàn)過多的裂紋，且?guī)r石結(jié)構(gòu)依舊穩(wěn)固。

2.2 鉆爆作業(yè)

鉆爆作業(yè)開展的目的是為了避免開挖斷面表層出現(xiàn)明顯凹凸，盡可能避免超挖、欠挖問題出現(xiàn)，維系工作的平穩(wěn)，保障周邊圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定[1]。所以，在開展鉆爆作業(yè)時(shí)應(yīng)詳細(xì)按照相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)展開所有工作。若是在施工過程中需要調(diào)整設(shè)計(jì)方案，需由主管技術(shù)者進(jìn)行修改。

2.2.1 測量

測量是否精準(zhǔn)從根本上影響著最終開挖輪廓的精準(zhǔn)狀況。所以每一項(xiàng)環(huán)節(jié)開始前必須派遣專業(yè)測量人員提前在掌子面表層注明開挖范圍以及標(biāo)注炮孔擺放地點(diǎn)，且需在洞內(nèi)放置三架激光指向儀，輔助測量人員的工作。

2.2.2 鉆孔

鉆孔設(shè)備選擇YT28 風(fēng)槍，在鉆孔過程中必須嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：①必須依據(jù)炮眼布置圖找出正確的孔位后，才能開始鉆孔；②必須注意掏槽眼應(yīng)深于另外眼孔0.2 m，且需確保對孔誤差在3 cm 范圍內(nèi)，鉆孔時(shí)注意平行；③輔助眼對孔誤差必須在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的0.1 m 以內(nèi)、周邊眼應(yīng)位于斷面輪廓線位置，誤差在0.05 m 以內(nèi)；④若是開挖面表層凹凸明顯，則需根據(jù)工程需求修改炮眼深度，保障幾乎全部炮眼眼底均位于相等垂直面上。鉆眼步驟結(jié)束后還應(yīng)將實(shí)際成果與設(shè)計(jì)圖進(jìn)行對比，一旦發(fā)現(xiàn)其超出設(shè)計(jì)誤差范圍內(nèi)，則需對超出部分重新施工，只有確保質(zhì)量合格才可開始裝藥。

2.2.3 裝藥

裝藥時(shí)應(yīng)保證孔內(nèi)無雜物，因此應(yīng)提前借助高壓風(fēng)把孔內(nèi)清潔干凈，并借助炮棍判斷其是否通暢；在裝藥過程中，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)表1 與設(shè)計(jì)的單孔裝藥量，依次填充彈藥。只有在檢查合格后才可連接網(wǎng)路、準(zhǔn)備起爆。

2.2.4 堵塞

適當(dāng)堵塞炮孔能使得炸藥發(fā)揮出更大的能量，不僅節(jié)省成本，更是減緩了振動(dòng)程度。因此在裝藥完成后還需對光面爆破孔孔口20 cm 以上處填充滿炮泥，而炮泥的組成成分砂與黃土的比例為2∶1。

上述裝藥、堵塞工序均需嚴(yán)格依據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)開展，實(shí)時(shí)維系施工者生命安全。

2.2.5 起爆網(wǎng)路

起爆網(wǎng)路內(nèi)所有傳爆雷管均為兩發(fā)，主要組成部分包括電雷管、傳爆雷管以及塑料導(dǎo)爆管等。在進(jìn)行連線時(shí)應(yīng)注意爆雷管的平順；聯(lián)結(jié)狀態(tài)下每簇雷管數(shù)目均一致且均小于20。網(wǎng)路連接完成后需派遣專業(yè)人士檢查，確保連接正確才可開始起爆。

2.2.6 瞎炮的處理

若是起爆過程中出現(xiàn)瞎炮，需派遣專業(yè)人士排查導(dǎo)爆管是否存在異常，再次實(shí)驗(yàn)若還是無法起爆，則需清理炮泥、吹出或沖出炸藥并取出雷管進(jìn)行檢查。

3 光面爆破質(zhì)量控制措施

提前了解施工環(huán)境的地質(zhì)狀況，評估圍巖巖性，選擇最佳爆破參數(shù)，只有做足充分準(zhǔn)備才能使最終爆破效果達(dá)到最佳[2]。

整個(gè)鉆爆作業(yè)必須完全按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)開展所有工作，若是施工環(huán)境要求設(shè)計(jì)方案調(diào)整也需通過主管人員決定。

開始鉆研前應(yīng)提前派遣專業(yè)人士注明炮眼位置和開挖范圍，并進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確保標(biāo)注準(zhǔn)確才可開始鉆眼。在鉆眼時(shí)應(yīng)注意以下內(nèi)容：

（1）必須完全依據(jù)炮眼布置圖的要求進(jìn)行鉆孔。

（2）掏槽眼眼口到眼底間距誤差應(yīng)保持在0.05 m 以下，同時(shí)行距與眼口排距的誤差必須控制在0.1 m 以內(nèi)。

（3）周邊眼應(yīng)位于斷面輪廓線周圍，若需調(diào)整也必須保證不離開輪廓線0.05 m 以上。

（4）內(nèi)圈炮眼與周邊眼之間的距離誤差不得超出0.05 m，若是炮眼深度在2.5 m 以上，此時(shí)應(yīng)確保內(nèi)圈眼、周邊眼鉆眼斜率相等。

（5）鉆眼結(jié)束后應(yīng)將結(jié)果與設(shè)計(jì)圖對比，一旦發(fā)現(xiàn)不合格則需重新鉆研，只有完全合格才可投入使用。

裝藥步驟不僅需要遵循爆破技術(shù)參數(shù)，更是需要按照炮孔布置標(biāo)準(zhǔn)依次裝彈，且需注意的是周邊眼應(yīng)選擇不耦合裝藥的方法。必須保證彈藥孔無雜物，在裝藥完畢后，還需用炮泥堵塞住周邊眼，反復(fù)檢查。

4 隧道設(shè)備管理策略

由于光面爆破施工與傳統(tǒng)的爆破法相比，最顯著的優(yōu)點(diǎn)是能有效地控制周邊眼炸藥的爆破作用，從而減少對圍巖的擾動(dòng)，保持圍巖的穩(wěn)定，確保施工安全，同時(shí)，又能減少超、欠挖，提高工程質(zhì)量和進(jìn)度，爆破后輪廓形成規(guī)則，圍巖穩(wěn)定，不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生爆振裂隙。同時(shí)能為施工創(chuàng)造安全舒適的施工條件，加快施工進(jìn)度，減少施工造價(jià)，因此，施工過程各類的材料、機(jī)械設(shè)備的管理也尤其重要[3]。

4.1 爆破器材選擇

（1）爆破器材的選用。主爆藥要采用爆炸性能、抗水性能、安全性能均較好及環(huán)境污染小的2#巖石乳化炸藥，規(guī)格為Ф32 mm×200 m。

（2）周邊眼采用直徑為25 mm 的藥卷，裝藥結(jié)構(gòu)是用竹片綁扎，進(jìn)行間隔裝藥。

（3）起爆材料采用1～20 段的非電毫秒雷管起爆，塑料導(dǎo)爆管引爆，其中雷管，導(dǎo)爆索是作為網(wǎng)絡(luò)起爆用。

4.2 爆破設(shè)備管理

由于行業(yè)的特殊性，對進(jìn)入行業(yè)應(yīng)用的各類設(shè)備，尤其是涉爆關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行管理是必須的。

（1）安全是整個(gè)爆破作業(yè)的首要目標(biāo)，設(shè)備安全管理是其中重中之重。相關(guān)人員應(yīng)注重設(shè)備選型、日常維護(hù)管理、報(bào)廢等各環(huán)節(jié)作業(yè)。

（2）設(shè)備相關(guān)培訓(xùn)工作必不可少，項(xiàng)目組應(yīng)定期組織操作人員參加培訓(xùn)活動(dòng)，引導(dǎo)其熟悉并掌握設(shè)備的具體性能、操作方法，確保施工期間設(shè)備操作的規(guī)范性。

（3）要結(jié)合工程實(shí)際挑選合適施工設(shè)備，同時(shí)要提升員工的綜合素質(zhì)，做好日常維護(hù)工作，遵循相關(guān)規(guī)范合理使用設(shè)備，出現(xiàn)緊急情況后可靈活應(yīng)對，并在指定的期限內(nèi)使用。

5 結(jié)束語

通過研究可以發(fā)現(xiàn)該工程下爆破效果已經(jīng)達(dá)到光面爆破控制標(biāo)準(zhǔn)。不僅如此，項(xiàng)目組視施工過程，通過注重對員工的技術(shù)培訓(xùn)、努力提升技術(shù)水平、嚴(yán)格進(jìn)行管理，實(shí)行組長責(zé)任制，提升了爆破控制水平，盡可能避免出現(xiàn)超挖、欠挖問題，達(dá)到降低施工成本的目的。