許偉

（中鐵二十局集團(tuán)市政工程有限公司 甘肅蘭州 710000）

1 工程概況

青山嶺隧道位于重慶黔江石會(huì)鎮(zhèn)，其中右洞977m長(zhǎng)，是石黔高速公路第九合同段的控制性工程之一。

隧道區(qū)位于黔江凹褶束的郁山背斜的南東翼，屬構(gòu)造剝蝕侵蝕深切低山～中山地貌。由于受地質(zhì)構(gòu)造影響，區(qū)內(nèi)巖層傾向變化小，巖層傾角3～8°，隧道與巖層走向相交角度48～52°。隧道進(jìn)口位于地形西低東高，下緩上陡，地面高程 545～590m，坡向 270～290°，坡角 38～52°。隧道出口為一長(zhǎng)斜坡，地形坡度較緩，西高東低，坡向 120～130°，坡角 15～25°，地面高程500～540m，隧道穿過(guò)地帶相對(duì)高差達(dá)305m，隧道最大埋深270m。隧道區(qū)域地質(zhì)整體穩(wěn)定性較好，隧道與巖層走向相交角度51～80°，穿越地層為志留系下統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖及第四系崩坡積層含炭質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖，中風(fēng)化巖體較完整，隧址區(qū)內(nèi)無(wú)高地應(yīng)力存在，圍巖級(jí)別為Ⅳ、Ⅴ級(jí)。

2 光面爆破施工原理

光面爆破俗稱控制性爆破，主要針對(duì)隧道開(kāi)挖輪廓超欠挖和平整度控制的爆破技術(shù)，通過(guò)周邊眼、掏槽眼、輔助眼、底板眼布置，利用起爆順序的微差時(shí)間形成臨空面，采用壓頂式爆破，達(dá)到理想效果，并采用不連續(xù)不耦合裝藥、雷管分段位布設(shè)、專用紅線導(dǎo)爆索形式裝藥結(jié)構(gòu)，達(dá)到周邊眼同時(shí)起爆，分散裝藥量，降低對(duì)圍巖的擾動(dòng)，減少對(duì)周邊圍巖的破壞，從而獲得光滑、平整巖面的施工技術(shù)。

在地質(zhì)條件確定的情況下，爆破參數(shù)選擇的合理與否是影響光面爆破效果的關(guān)鍵因素，施工過(guò)程中要嚴(yán)格按照爆破參數(shù)施工炮眼，并根據(jù)圍巖情況隨時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整爆破參數(shù)，以保證光面爆破的效果。

3 光面爆破施工設(shè)計(jì)

3.1 鑿巖機(jī)具選取

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)確定的爆破方案，隧道爆破機(jī)具選用YT28型氣腿式鑿巖機(jī)，φ42mm直徑的鉆頭為“一”字型硬質(zhì)合金鋼，鉆桿規(guī)格為中空六棱形，鉆桿長(zhǎng)度分別為1.5m、2.0m、2.5m、3.5m四種規(guī)格。

3.2 爆破器材選取

（1）炸藥：采用2號(hào)巖石乳化炸藥，采用標(biāo)準(zhǔn)藥卷φ32mm。

（2）雷管：連接件及孔內(nèi)均采用非電毫秒微差雷管（1～15段），起爆雷管用電雷管。

（3）導(dǎo)爆索：周邊眼間隔裝藥，采用導(dǎo)爆索傳爆。

（4）裝藥結(jié)構(gòu)

周邊眼采用間隔不耦合裝藥形式，使用導(dǎo)爆索連結(jié)各藥卷（根據(jù)實(shí)際情況，周邊眼也可非電雷管起爆φ32mm巖石乳化炸藥，采用空氣間隔裝藥、堵塞方式）。其它炮孔采用孔底正向起爆。

3.3 頁(yè)巖夾炭質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖巖層爆破設(shè)計(jì)

（1）炮眼依照臺(tái)車布設(shè)。沿開(kāi)挖臺(tái)車一架二架采用四排掏心眼布置；壓頂炮眼布置兩排；輔助眼、周邊眼、底板眼各一排。

圖1 開(kāi)挖上臺(tái)階炮眼布置圖（單位：m）

（2）周邊眼間距取40cm，周邊眼距輔助眼排間距30cm，形成光爆結(jié)構(gòu)。起爆順序?yàn)樘筒垩邸鷶U(kuò)槽眼→掘進(jìn)眼→內(nèi)圈眼→底板眼→輔助眼→周邊眼。

（3）上臺(tái)階光面爆破采用毫秒延時(shí)雷管順序起爆：選用單數(shù)段位，1-13段。掏槽眼使用1、3、5、7、9段，底板眼使用9段，頂層壓頂眼使用9段，底層壓頂眼使用7段，周邊眼使用13段，輔助眼使用11段。毫秒管使用電雷管引爆。為保證周邊眼同時(shí)起爆周邊眼安裝導(dǎo)爆索（俗稱紅線），使用13段毫秒管引爆。

圖2 炮眼布置橫斷面圖

圖3

圖4 炮眼裝藥結(jié)構(gòu)圖

4 影響光面爆破的主要因素

結(jié)合工程實(shí)際地質(zhì)條件，并考慮施工技術(shù)、經(jīng)濟(jì)因素，具體影響光面爆破效果的主要因素有：

4.1 地質(zhì)因素

由于該工程的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，圍巖節(jié)理發(fā)育，分層明顯，開(kāi)挖應(yīng)采用“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)”的施工方法，以“多打眼、少裝藥”為原則，盡可能避免對(duì)隧道圍巖的擾動(dòng)、破壞。一般情況，中硬以上巖石（f＞8），若其整體性好、節(jié)理裂隙不發(fā)育、風(fēng)化不嚴(yán)重，其光爆效果好；若巖石的整體性差、節(jié)理裂隙發(fā)育、層理多且其走向與設(shè)計(jì)開(kāi)挖輪廓線走向不一致，會(huì)導(dǎo)致局部掉落及順層遛塌，從而造成超挖，此部分量隨支護(hù)時(shí)間延遲而增加，因此及時(shí)初噴、掛網(wǎng)支護(hù)尤其在頁(yè)巖施工中顯得非常重要。

4.2 爆破參數(shù)

在地質(zhì)條件確定的情況下，爆破參數(shù)選擇的合理與否是影響光爆效果的關(guān)鍵因素。如掏槽方式不合理，直接影響掏槽爆破效果，從而影響其他孔的爆破效果。炮孔間距和抵抗線過(guò)大，爆破后輪廓線的平整度就差，超欠挖也較大；裝藥密度過(guò)大，易造成輪廓線巖石破壞較嚴(yán)重，影響圍巖的穩(wěn)定，且超挖嚴(yán)重，半孔率低；線裝藥密度過(guò)小，則達(dá)不到光爆的效果，欠挖嚴(yán)重，需進(jìn)行二次爆破，造成更大的浪費(fèi)；一般要求周邊眼不耦合系數(shù)為1.2～2，在孔距較小情況下一般取大值，其值過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響光爆效果，特別是影響半孔率。

4.3 堵塞

在裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)和不耦合系數(shù)確定的情況下，堵塞時(shí)要保證堵塞物不小于40cm，否則，會(huì)造成周邊眼欠挖，影響光爆效果。

4.4 起爆間隔時(shí)間

輔助眼和掏槽眼微差間隔爆破，隔段使用雷管，輔助眼和周邊眼微差間隔時(shí)間1～2個(gè)段別，底板眼同周邊眼宜同時(shí)起爆，間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短都將影響光爆質(zhì)量，要求起爆連接系統(tǒng)逐段引發(fā)，嚴(yán)禁私自亂接。否則會(huì)造成啞炮，嚴(yán)重者更是爆破失敗，引發(fā)安全隱患。

4.5 施工因素

影響光爆效果的施工因素主要有炮孔定位誤差和鉆孔角度誤差。一般要求炮孔平面定位誤差不大于5cm，否則將直接影響開(kāi)挖輪廓線的效果，定位誤差是造成欠挖的的主要因素。鉆孔角度誤差分（外插角、水平角）角度誤差，鉆孔誤差是造成超挖的主要原因，此誤差隨進(jìn)尺而增大，在一次開(kāi)挖中掛口時(shí)需收縮定位，形成超欠平衡，合理運(yùn)用規(guī)范要求。

5 光面爆破的關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)影響爆破效果的因素，要使光面爆破取得良好效果，需掌握下列關(guān)鍵技術(shù)：

5.1 根據(jù)圍巖特點(diǎn)，選定合理的周邊眼參數(shù)

（1）周邊眼間距E：它是直接控制開(kāi)挖輪廓面平整度的主要因素。一般情況下E=（12～15）×d，其中炮眼直徑d=42mm。對(duì)于節(jié)理發(fā)育、層理明顯的地段，周邊眼間距可適當(dāng)減小，也可在兩炮眼之間增加一個(gè)不裝藥的導(dǎo)向空眼。

（2）最小抵抗線W（光面層厚度）：W值直接影響光面爆破效果和爆碴塊度，其取值在（13～22）×d范圍內(nèi)，周邊眼密集系數(shù) K=E/W=0.6～0.8。

（3）裝藥集中度q：根據(jù)不同的圍巖情況選定，圍巖較好取大值，軟弱破碎圍巖地段應(yīng)取小值。根據(jù)青山嶺隧道的地質(zhì)情況，并結(jié)合相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)，得出周邊眼參數(shù)，見(jiàn)表1。

表1

5.2 采取合理裝藥結(jié)構(gòu)盡可能使炸藥沿孔深均勻分布

本隧道周邊眼爆破均采用空氣間隔不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，導(dǎo)爆索串線孔底適當(dāng)加強(qiáng)。其中軟弱圍巖地段采用雙導(dǎo)爆索和隔眼空氣間隔不耦合裝藥結(jié)構(gòu)。

5.3 科學(xué)選擇炮眼布置方式，選用合適的掏槽形式，合理安排起爆順序

一般周邊眼、內(nèi)圈眼按環(huán)形布孔，掏槽眼按線性布孔。硬巖深孔爆破掏槽眼采用寬孔距、小抵抗線布孔方式，本隧道采用斜眼掏槽，并將傳統(tǒng)的掏槽部位上移，底部增加底眼，以提高爆破效果。

合理安排爆破順序，使爆破按掏槽眼→擴(kuò)槽眼→掘進(jìn)眼→內(nèi)圈眼→底板眼→輔助眼→周邊眼的順序進(jìn)行。實(shí)現(xiàn)順序起爆的手段是采用非電毫秒雷管分段起爆，為保證起爆順序的精確性，毫秒雷管跳段使用。

6 光面爆破效果

青山嶺隧道經(jīng)過(guò)精心進(jìn)行鉆爆設(shè)計(jì)、精確的測(cè)量放線后，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)豐富的司鉆手按照設(shè)計(jì)鉆眼、裝藥，取得了較好的光爆效果。炮眼留存率達(dá)到90%以上，拱部半孔率達(dá)到88%以上，邊墻半孔率達(dá)到85%以上，所有炮痕未發(fā)現(xiàn)明顯裂紋。兩相鄰光爆孔間壁面光滑平整，平均線性超挖8.7cm。

7 結(jié)束語(yǔ)

光面爆破效果與爆破參數(shù)、施工精度密切相關(guān)；爆破參數(shù)需根據(jù)圍巖類別、節(jié)理發(fā)育程度等多種因素反復(fù)試驗(yàn)后確定；爆破設(shè)計(jì)、測(cè)量、鉆孔、裝藥等工序全過(guò)程嚴(yán)格把關(guān)，以達(dá)到最佳爆破效果。青山嶺隧道Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖進(jìn)行了精心光爆設(shè)計(jì)，并取得了良好效果，為類似工程提供有益參考。

[1]《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ042-94）[S].

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