隧道光面爆破

一、工程概况

1、铁炉隧道位于湖南省邵阳市新邵县坪上镇，线路于坪上镇双石村村后的山坡上进入隧道，下穿岩山岭，隧道出口位于杨桥村附近的山坡上。隧道出口里程DK182+340，分界点里程DK181+247，长1093m，为双线隧道；隧道内最大埋深149m。

2、全隧围岩衬砌划分：Ⅲ围岩共计326m，采用台阶法施工；Ⅳ级围岩共计657m，采用弧形导坑预留核心土法施工；Ⅴ级围岩共计110m，采用三台阶七步作业法施工。其中Ⅲ级、Ⅳ级围岩围岩长度占隧道全长的89.9%,岩性单一,全部为泥质灰岩夹石英砂岩,为隧道进行光面爆破创造了条件,为此决定Ⅲ级、Ⅳ级围岩段采用光面爆破施工。

3、光面爆破已被规定为在地下开挖工程中控制周边超挖的标准方法。它不仅可以得到一个光滑的岩面，同时减少`了围岩中的裂隙，使随后的支护工程量得以减少。这种方法是20世纪50-60年代由瑞典发展起来的，它不但适用于地下工程，也适用于露天开挖。

二、什么叫光面爆破：

在主体岩石爆破后，沿设计轮廓线将爆破孔起爆的爆破方法称光面爆破。

三、光面爆破的基本作业方法：

1．预留光爆层：预留设计的光爆层，隧道一般留60-80cm,露天一般留1.5-2.0m,它与孔径有关。

2．一次分段爆破法：主体石方爆破与光面爆破一起进行分段爆破，主爆孔先响，光爆孔后响。它们的延迟时间一般选择为150-200ms。 四、光面爆破的优点、缺点：

优点：

1．减少超欠挖，节约工程成本。

2．开挖面完整，可以减少支护工作量，有利于后期作业。 3．露天光爆，环保效果好，对保留岩体破坏小。 缺点：

钻孔工艺不当，要求钻孔水平高，钻孔量大，对钻孔人员素质要求高。

五、光面爆破的参数选择：

地下工程光面爆破：孔径D=（38-42）mm，孔距a=(10-15)D，实际当D取38mm时，a取40-70mm，当D取42mm时，a取50-60mm, 光爆层厚度W光=a/k,a孔距，k光爆孔的密集系数。光爆层的厚度一定要大于孔距。Q线=（120-150）g/m。 1）炮孔直径D的确定

炮孔直径的选择要本着以下几点:第一,要根据现场凿岩工具的使用情况,尽量使用一种型号,以免经常更换钻头;第二,要根据现场炸药的使用情况,尽量不去定制特殊药卷;第三,考虑到洞身围岩为硬质岩,根据《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)不耦合系数选用1.3。本工程凿岩设备采用YT-28型气腿式凿岩机,炸药选用岩石硝铵炸药,药卷直径为32mm,综合以上考虑,炮孔直径以42mm为宜,即D=42mm。

2）周边眼间距E的确定

考虑到围岩为硬质岩(30MPa≦Rc≦60MPa)根据规范,周边眼间距选用55cm。

3）各炮孔装药量的确定

首先确定隧道单位耗药量,然后根据一次爆破开挖量算出总药量,根据各炮眼作用的不同进行药量分配,分配药量时,按一卷药量的整数倍进行取整。分配药量时,应适当加大隧道角隅眼的药量,因为该处自由面少,而且多有石渣堆积。

(1) 目前采用第二系列非电雷管（与塑料导爆管配合使用），共分20段，低段数使用时对1-5段隔段使用，高段数5-20段连续使用，可充分发挥毫秒微差爆破时对岩块二次撞击及地震波减震的特点；

(2）装药密集度q(Kg/m)硬岩取0.3，中硬岩取0.2，软岩取0.1； (3)光爆层W（周边眼最小抵抗线）可根据装药密集系数K=W/E来确定，K=0.8-1,K(4)无小药卷不耦合连续装药时，可用间隔耦合装药，但必须采用导爆索装药结构；

(5)有条件时做现场爆破漏斗试验，正确使用单位岩石用药量Q(除周边眼用药量)，对Ⅲ、Ⅱ级围岩Q=0.8-1.0kg/m3对Ⅳ、Ⅴ级围岩Q≤0.7kg/ m3 ,确保渣堆块度均匀； 4）装药结构的确定

根据工地现有条件和成本方面考虑,常用的周边眼采用小直径连续装药或间隔装药结构；岩石较软时，可采用导爆索装药结构；眼深不大于2米时，可采用空气柱状装药结构。其它炮眼应采用连续装药结构。应采用反向装药结构，提高炸药的能量和爆破效果；有瓦斯、煤层爆炸危险的开挖工作面应采用正向装药结构。

5）炮眼布置及原则

(1)掏槽眼:隧道爆破采用中空直眼掏槽形式,为保证掏槽钻眼精度,掏槽位置选择在隧道中线偏下的位置。(2)周边眼:根据光面爆破选定的周边眼间距,沿开挖轮廓线布眼,严格控制水平度外插角以保证光爆效果及减少超挖。(3)辅助眼:掘进炮眼,其炮孔间距,视岩石坚硬程度、装运手段、岩石破碎程度的要求等因素而定,一般取0.7m～1.2m,岩石坚固取小值,反之取大值。(4)底板眼:底板眼沿开挖轮廓线布置,并适当增加药量起翻渣作用,使爆落的岩渣翻松,便于装载设备装渣。

六、施工工序

施工顺序：测量放样→标出孔位→钻正顶孔→钻孔→装药连线→起爆。

放样布眼：钻眼前，测量人员用红铅油准确地绘出开挖断面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。

定位开眼：按炮眼布置图正确钻孔，掏槽眼和周边眼的钻孔精度要高，开眼误差控制在3cm和5cm以内。

钻眼：司钻工要熟悉炮眼布置图，能熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要由有较丰富经验的老钻工司钻，以确保周边眼准确的外插角，尽可能使两茬炮交界处台阶小于15cm。同时，应根据眼口的位置、岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。

清孔：装药前,必须用由钢筋弯制的炮钩和小直径高压风管输入高压风将炮眼内石屑刮出和吹净。

装药：装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。联结起爆网络：起爆网络为复式网络，以保证起爆的可靠性和准确性。联接时要注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处，网络联好后要有专人负责检查。

瞎炮的处理：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《安全技术规程》中的有关条款进行处理。

光爆质量检查：超、欠挖：爆破后的围岩面应圆顺平整，无欠挖，超挖量在设计和规定的范围内。炮眼痕迹保存率：中硬岩≥70%、软岩≥50%，周边炮眼痕迹在开挖轮廓面上均匀分布。对围岩的破坏程度：爆破后，围岩面上无粉碎岩石和明显的裂缝，也不应有浮石（岩性不好时应无大浮石）。炮眼利用率80%～90%。

按各爆破设计装药量装药联线，塑料导爆管起爆网络采用复式联接网路。炮孔孔口采用炮泥堵塞，炮泥由炮泥机加工成型。

装 药 地质调查 原因分析 修改光爆设计 放样布眼 定位开眼 钻 眼 清 孔 光爆设计

否 联起爆网络 起 爆 通 风 光爆效果检查 是 图2：光面爆破施工工艺框

七、开挖中的超欠挖控制

虽然施工中超欠挖难免,但制定和掌握一定的技术措施是非常重要的,必须严格按如下的技术规范执行。

(1)严格控制欠挖,爆破开挖严格按施工图纸所标明的开挖轮廓线进行放线,不允许任何形式的欠挖。(2)尽量减少超挖,确保不同围岩的地质条件下的允许超挖值符合技术规范要求。(3)根据地质条件选择

合适的爆破方法和钻爆参数,采用光面爆破和预裂爆破相结合的方法。(4)光面爆破使用低密度、低爆速、低猛度、高爆力的炸药。要合理选用起爆雷管段数,掌握好周边眼的爆破效果。(5)测量放样要正确,必须严格画出隧道开挖轮廓线的炮孔位置,保证开挖轮廓线的准确位置。(6)加强钻孔技术管理,提高钻孔精度,严格控制装药量。(7)建立健全开挖、测量、爆破质量管理检查制度,严格按照设计标准施工和验收。

八、光面爆破与预裂爆破的区别：

1．预裂孔先与主体石方起爆，而光面爆破是在主体石方爆破后起爆，所以预裂爆破的夹制作用大。

2．预裂爆破用药量大，光面爆破用药量小。 九、光面爆破适应条件：

1．在坚硬岩石和整体性较好的软岩石中效果明显。在不均匀岩体，构造发育的岩体中，虽然效果不明显，但对减轻围岩的破坏、超欠挖作用很大。

2．爆破方法的适用性： （1）大于1.5米深(浅孔)范围。 （2）露天深孔爆破。

（3）隧道、导流洞及地下开挖工程，铁、公路、场平等露天开挖工程。 十、结论

光面爆破要根据围岩的变化而相应的调整参数，才能达到更

好的效果，不能仅仅停留在理论的参考数值上。在进行爆破设计时应根据隧道断面大小、围岩级别、机械设备等进行综合考虑。对同级围岩，根据其岩石构造、破碎程度等不同情况，选取不同的光爆参数，可获得比较的理想效果。合理选用炸药品种和优化装药结构是保证光爆质量的重要因素。加强对起爆顺序和光爆孔起爆时差的控制，为光爆孔提拱良好的爆破条件。