隧道光面爆破

www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2008-10-31来源:《中小企业管理与科技》供稿文/张继宏

[导读]摘要：隧道施工的控制主要在开挖上，控制好隧道超欠挖，后序初期支护的平整度、质量都能得到有效的保证，并且有显著的经济效益。本文详细的介绍了隧道开挖光面爆破钻爆设计及施工技术。

摘要：隧道施工的控制主要在开挖上，控制好隧道超欠挖，后序初期支护的平整度、质量都能得到有效的保证，并且有显著的经济效益。本文详细的介绍了隧道开挖光面爆破钻爆设计及施工技术。

关键词：隧道 光面爆破 钻爆 设计 施工 一、光面爆破简介

隧道工程在爆破时往往不能得到表面平整的坑道轮廓线，由于施工时不愿欠挖而常造成较大超挖，欠挖也难免产生，因而给施工带来了困难和加大了工作量。普通爆破对围岩的扰动较大，使围岩因爆破的扰动降低了稳定性。为使坑道表面平整，减少超欠挖、降低爆破对围岩的扰动，以及喷锚支护等的需要，可采用光面爆破。光面爆破是通过调整周边眼的各爆破参数，使爆炸先沿各孔的中心连线形成贯通的破裂缝，然后内围岩体裂解，并向临空面方向抛掷。这种爆破在围岩中产生的裂缝较少，使爆破后的岩石表面能按照设计轮廓线成型，表面平顺，超欠挖很少。以下主要介绍光面爆破的技术要求。

（1）根据围岩特点合理选择周边眼间距和周边眼最小抵抗线。光面爆破法的主要要点：周边眼间距比一般爆破间距小，周边眼的最小抵抗线亦要相应减小，即适当加密周边眼，调整间距与抵抗线比值E/V。周边眼的间距具体偏小多少要视岩石的抗爆性、炸药性能、炮眼直径和装药量而定，一般可取E=（g-18），D≈40～70cm。对于坚硬和破碎岩石亦取较小的E值；对于软质或整体性好的岩石亦取较大的E值。为保证周边眼孔之间贯通裂缝优先形成，须使周边眼的最小抵抗线大于炮眼间距，通常取E/V=0.8为宜，即V=50～90cm左右。

（2）严格控制周边眼的装药量，应使药量沿炮眼全长合理分布，并合理选择炸药品种和装药结构。周边眼宜采小直径药卷和低爆速炸药，可借助传爆线以实现空气间隔装药，即用于光面爆破的炸药，与主体爆破的炸药相比，应选择爆速较低，猛度较低，爆力较大，传爆性良好的炸药；而底板眼则宜选用高爆力的炸药，可以克服上覆石渣的压制和起到翻渣的作用。周边炮眼的装药量应与装药密度要减小，并使炸药均匀地分布在整个炮眼内，周边眼装药量应具有破岩所需要的应力能量，又不致造成对围岩的严重破坏，施工中应根据炮眼孔距E、光面层厚度（即最小抵抗线）V、石质及炸药种类等因素综合考虑选择和调整。一般单位炮眼长度装药量控制在0.04～0.4kg/m，称为线装密度。周边眼的装药结构，可采用小直径药卷连续或间隔装药。炮眼、药卷直径不偶合系数控制在1.25～2.0之间，但药卷直径不小于炸药的临界直径，以保证稳定传爆，必要时采用导爆索传爆（孔内串联）。

（3）采用周边眼同时起爆。要求采用毫秒雷管微差顺序起爆，应使周边爆破时产生临空面，同段的周边眼雷管起爆时差尽可能小；一般使用导爆索或高精度系列迟发电雷管起爆效果好。因为同时起爆，使炮眼间爆炸力起共同作用，比较容易炸成平面。对石质稍差的岩石，宜采用毫秒迟发电雷管起爆周边炮眼，它既具有同时起爆的爆炸威力，又可以减少对轮廓线以外围岩的扰动。

光面爆破分区起爆顺序是：掏槽眼→辅助眼→周边眼→底板眼。辅助眼则应由里向外逐层起爆。为使光面爆破有良好的效果，除上述技术要求外，还应使辅助眼爆破后尽量接近开挖

轮廓形状，使光面爆破层厚度尽可能一致；并应注意不要使爆炸落下的石渣堵死周边眼的临空面。

（4）严格掌握钻眼作业，使三种炮眼的位置及方向准确无误，否则光面爆破的效果会明显降低，达不到光面爆破的目的。

（5）各光面爆破参数如周边眼间距E、最小抵抗线V、相对距E/V和装药集中度q等，应采用工程类比法或根据爆破漏斗及形成缝试验确定，爆破成缝试验可按照≤公路隧道施工技术规范≥选用。 二、钻爆设计

为了避免隧道超欠挖和达到预期循环进尺，全断面开挖和台阶开挖应有完整的钻爆设计文件，以便于每次爆破后分析比较，及时修正钻爆参数，提高爆破效果，改进技术经济指标。钻爆设计文件力求简化、易懂，以能指导钻爆工执行钻爆作业。

隧道爆破后开挖轮廓面的平滑度与眼距E和抵抗线V有密切的关系，根据德国专家的模型实验结果，取E/V=2时，开挖凸凹状严重，围岩严重损伤；E/V≈0.8时，开挖面平滑，与设计轮廓线基本一致。

光面爆破参数选用的正确与否，直接关系到光面爆破的效果，故进行钻爆设计时必须根据炸药的性能合理选择各参数，选用的依据除岩石的软硬完整、破碎程度外，还要考虑隧道断面大小、形状。通过初爆和几次试爆逐步修正，即可取得合理的参数。有条件时，可预先进行成缝爆破试验，以取得合理参数值。日本等国相对距一般采用E/V≈0.8，软岩或裂隙较多的围岩取0.5～0.7。周边眼参数还与直径有关。日本“隧道爆破技术指南”给表3-1标准值，可供参考采用

开挖进尺深度还与开挖稳定程度以及裂缝、节理、涌水等围岩条件有关，还应考虑机械设备、炸药、起爆方法等综合因素。公路隧道钻爆深度，日本多为3.0m左右,西欧多为4.0～5.0m。当无光面爆破的试验资料时，可参照下表3-2选用炮眼直径与诸参数之关系表3-1

表3-2

注：1、装药不偶合系数是指炮眼直径与药卷直径的比值。 2、适用范围：（1）炮眼深度1.3～3.5m；（2）炮眼直径40～50mm，药卷直径20～32mm；（3）装药集中度按2号岩石硝铵炸药考虑，当采用其他炸药时，应进行换算，换算时可采用相对炸药的猛度和爆力的平均值。

三、钻爆作业

采用钻孔台架配手持式风动凿岩机钻孔，人工装药起爆。 钻爆作业按照爆破设计进行钻眼、装药、接线和引爆。如围岩出现变化需要变更爆破设计时，由主管工程师确定。炮孔的装药、堵塞和引爆线路的连接，均由考核合格的爆炮工负责。 ①测量 测量是控制开挖轮廓精确度的关键。采用隧道断面激光测量仪进行断面和炮孔划线。每循环都由测量技术人员在掌子面标出开挖轮廓和炮孔位置。

②定位开眼 采用钻孔台车钻眼时，台车与隧道走线保持平行，台车就位后按炮眼布置图正确钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差要控制在3～5cm以内。

③钻孔 钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要丰富经验。

④装药 钻完孔后，用高压风吹孔，经检查合格后装药。装药分片分组负责，自上而下严格按爆破设计规定的装药量、雷管段号“对号入座”。爆破网路连接、检查及起爆，按照爆破设计要求和GB6722-86《爆破安全规程》执行。

⑤堵塞 所有装药的炮眼均堵塞炮泥，堵塞长度不小于40cm。

⑥瞎炮处理 发现瞎炮，应首先查明原因，如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮，则切去损坏部分重新连接导爆管即可，但此时的接头应尽量靠近炮眼，如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮，则应参照《爆破安全规程》有关条款处理。

⑦根据以上的光面爆破钻爆设计及钻爆作业，从根本上控制了李家河1#隧道开挖的超欠挖，炮眼痕迹保存率在硬岩达到85%，中硬岩达到75%，软岩达到55%，达到规范的要求。 四、光面爆破的实践总结

1、钻爆法开挖是否经济、高效，关键是控制好超欠挖，钻爆施工中将采取如下措施：a根据不同地质情况，选择合理的钻爆参数，选配多种爆破器材，完善爆破工艺，提高爆破效果。对于Ⅱ、Ⅲ类围岩，考虑开挖线内的预留量，爆破后机械凿到设计开挖轮廓线。实践证明此法对于光面爆破十分有效，可起到事半功倍的效果。b提高画线、钻眼精度，尤其是周边眼的精度，是直接影响超欠挖的主要因素，因此要认真测画中线高程，准确画出开挖轮廓线。c提高装药质量,杜绝随意性，防止雷管混装。d断面轮廓检查及信息反馈：了解开挖后断面各点的超欠挖情况，分析超欠挖原因，及时更改爆破设计，减少误差，配专职测量工检查开挖断面。e建立严格的施工管理：在解决好超欠挖技术问题的同时，必须有一套严格的施工管理制度来保证技术的实施，为此，从进洞前，制定严格的奖罚制度，用经济杠杆来调动施工人员的积极性，造成人人关心超欠挖，人人为控制超挖去努力。

2、为达到光面爆破的效果，常采取的措施是：a缩小周边眼间距（E），减小周边眼的最小抵抗线V。b减少装药量或减少装药密度，以便减小围岩的扰动。c周边眼在最后同时起爆。实践证明对于石质较差的岩层，最好使用毫秒迟发电雷管起爆周边眼，可使爆破既有同时起爆的爆破威力，又可减少对设计轮廓线以外围岩的扰动。d严格掌握炮眼方向，周边眼的眼底应落在同一垂直平面上，钻眼过程中经常检查炮眼的方向，及时校正，对于个别不符合要求的炮眼，则应废除，重新钻眼。 参考文献

1.王毅才.隧道工程.北京：人民交通出版社.2000.8

2.吴焕通.崔永军.隧道施工及组织管理指南.北京：人民交通出版社.2004.11 3.公路桥隧设计规范汇编（合订本）.中华人民共和国交通部标准.2001.5 4.公路隧道施工技术规范JTJ042-94.中华人民共和国行业标准.1995.7