白建山

一、引言

光面爆破技術(shù)被廣泛應(yīng)用于路橋工程及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程中。在人口密度大的南方城市此類工程偏多，受南方地區(qū)丘陵地貌影響，公路工程的建設(shè)往往要修建隧道。由于隧道工程在整個(gè)項(xiàng)目中占的產(chǎn)值百分比往往偏高，隧道工程的質(zhì)量好壞對整個(gè)工程影響很大。采用光面爆破技術(shù)對隧道圍巖進(jìn)行開挖，可以大幅度減小爆破對圍巖的擾動，保證隧道圍巖的完整性和自承載能力，并形成光滑的輪廓面，符合巖石力學(xué)理論新奧法的要求。達(dá)到既保證施工進(jìn)度，改善作業(yè)環(huán)境，又保證施工質(zhì)量，并節(jié)約成本的目的。磨巖山隧道圍巖情況復(fù)雜，需要通過現(xiàn)場試驗(yàn)來指導(dǎo)爆破施工。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，光面爆破一般采用兩種方式，即預(yù)留光爆層法和全斷面開挖法，全斷面開挖法一般用于斷面較小的中小型隧道的開挖，預(yù)留光爆層法則一般用于大斷面隧道開挖。

二、光面爆破施工原理

光面爆破，主要針對隧道開挖輪廓超欠挖和平整度控制的爆破技術(shù)，通過周邊眼、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，降低對圍巖的擾動，減少對周邊圍巖的破壞，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)行動態(tài)調(diào)整爆破參數(shù)，以保證光面爆破的效果。

磨巖山隧道最大埋深深度為79m。隧道左右洞都采用的是“一”字坡的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)工程的實(shí)際情況以及施工的需要，本工程中選擇使用的是鉆爆施工工藝來進(jìn)行。

三、影響光面爆破的主要因素

1.地質(zhì)因素

由于工程的地質(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，盡可能避免對隧道圍巖的擾動、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)開挖輪廓線走向不一致，會導(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)尤其在頁巖施工中顯得非常重要。

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大，爆破后輪廓線的平整度就差，超欠挖也較大；裝藥密度過大，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，其值過大或過小都會影響光爆效果，特別是影響半孔率。

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，會造成周邊眼欠挖，影響光爆效果。

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)間過長或過短都將影響光爆質(zhì)量，要求起爆連接系統(tǒng)逐段引發(fā)，嚴(yán)禁私自亂接。否則會造成啞炮，嚴(yán)重者更是爆破失敗，引發(fā)安全隱患。

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，否則將直接影響開挖輪廓線的效果，定位誤差是造成欠挖的主要因素。鉆孔角度誤差（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。

四、光面爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

1.裝藥結(jié)構(gòu)和起爆形式

在進(jìn)行炮眼裝藥時(shí)，以裝藥集中為標(biāo)準(zhǔn)，將藥量均勻地裝入到炮眼里面。將半個(gè)標(biāo)準(zhǔn)藥卷放置在炮眼底部，這樣可使底部炮眼的阻力得到較好的克服。

2.Ⅴ類圍巖開挖、爆破設(shè)計(jì)

V類圍巖受斷裂影響和構(gòu)造節(jié)理的影響較小，且圍巖質(zhì)地堅(jiān)硬，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，因此V類圍巖可使用全斷面開挖的方法進(jìn)行施工。在爆破過程中，四周巖體“挾持”作用會影響爆破效果，掘進(jìn)進(jìn)尺控制為3.5m，設(shè)計(jì)最小抵抗線W=70cm，K=E/W=50/70=0.71，周邊眼眼距E=50cm，炸藥量為386kg。設(shè)計(jì)炮眼數(shù)量為207個(gè)。

五、施工方法及工藝

1.放樣布眼

鉆爆作業(yè)最為重要的就是進(jìn)行掌子面布孔。首先，測量工作人員根據(jù)工程的具體需要來進(jìn)行位置的確定，此時(shí)可以使用全站儀來完成。然后在使用紅色油漆畫出清洗的開孔輪廓線，并且根據(jù)設(shè)計(jì)的具體要求來布置好紅點(diǎn)來確定孔位。由專業(yè)人員進(jìn)行上述數(shù)據(jù)的檢測，全部正確之后就進(jìn)行放樣，根據(jù)爆破要求來調(diào)整其參數(shù)，保證最終的爆破效果。

2.調(diào)整鉆眼裝藥率

如果開挖面的凹凸度較大，炮眼深度就需要具體分析，可以適當(dāng)?shù)馗淖?，但是?yīng)該保證所有的炮眼都處于同一平面上。鉆眼完成之后，要檢查其炮眼與設(shè)計(jì)位置是否完全相符，經(jīng)過檢查之后合格才能將所有的炸藥裝入，然后進(jìn)行爆破施工。

3.炮眼的布置

首先應(yīng)該將槽眼清理干凈，保證炮眼的方向與巖體某一特定的位置層理是垂直的。與其他的眼比較，槽眼深度需要更深20cm。對于不同巖體性質(zhì)要選擇不同的布置方式，這就需要具體問題具體分析。

4.臺車定位、鉆孔

本隧道工程中選擇使用的是臺架鉆眼的施工方式，首先應(yīng)該將掌子面清理干凈，從而保證臺架可以與掌子面穩(wěn)定接觸。鉆孔的過程中，周邊眼的外插應(yīng)該嚴(yán)格控制尺寸，太大或者太小都會影響后續(xù)工作的進(jìn)行，對于整體的爆破效果影響也比較大。

5.清孔裝藥

裝藥前必須要保證眼孔的內(nèi)部清潔度符合要求，如果其內(nèi)部存在石硝、巖灰或者積水等雜物，可以使用相應(yīng)的設(shè)備清理干凈，然后檢查炮眼的深度、直徑、角度等參數(shù)是否符合要求。嚴(yán)格的按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行分類，并且根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式選擇最佳的裝藥方式，雷管要安裝在指定的位置上，不能混裝。

6.連接起爆網(wǎng)絡(luò)、起爆

根據(jù)本工程中的起爆順序以及間隔的時(shí)間選擇采用復(fù)式網(wǎng)絡(luò)的起爆網(wǎng)。起爆實(shí)施之前，應(yīng)該詳細(xì)地檢查導(dǎo)爆管起爆法的各個(gè)連接位置是否準(zhǔn)確可靠，按照每束所包含爆管不超過15根的要求來進(jìn)行連接使用。

六、安全防護(hù)

1.飛石控制防護(hù)措施

在爆破施工中控制爆破飛石應(yīng)考慮以下措施：

（1）炮孔用巖粉或黃泥填塞，保證孔口堵塞長度和加強(qiáng)堵塞質(zhì)量；

（2）嚴(yán)格按設(shè)計(jì)和具體地質(zhì)條件選擇單位炸藥消耗量和填塞長度，利用地形地質(zhì)條件，避免炮孔布置在地質(zhì)弱面或斷層、裂隙上；

（3）合理的起爆模式，每個(gè)炮孔都具備側(cè)向自由面和延遲起爆時(shí)間。

2.振動控制措施

（1）根據(jù)爆破區(qū)域的實(shí)際環(huán)境情況采用諸如數(shù)碼雷管爆破、打減振孔等積極的爆破減振技術(shù)。

（2）進(jìn)行爆破振動測試，根據(jù)振動測試數(shù)據(jù)，控制最大段藥量，合理選擇毫秒間隔時(shí)間。

（3）根據(jù)被保護(hù)物與爆源的相對位置，確定合理的抵抗線方向和起爆順序。

3.沖擊波控制措施

隧道內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)警戒，所有人員撤離到警戒線外，躲避沖擊波的傷害。隧道掘進(jìn)在小于 100m 時(shí)，警戒范圍為暗洞洞口 100m 內(nèi)；隧道掘進(jìn)大于100m 時(shí)，安全警戒點(diǎn)為暗洞洞口周邊。

4.有毒氣體

隧道爆破后，需做好排氣通風(fēng)工作（通風(fēng)時(shí)間不少于30min），并確認(rèn)安全后，經(jīng)現(xiàn)場指揮員批準(zhǔn)方能進(jìn)入作業(yè)區(qū)，并采取通風(fēng)以外的其它消煙和檢測措施，確保每次入洞人員的安全。

七、結(jié)語

綜上所述，光面爆破施工方法節(jié)省了施工成本，保證了施工質(zhì)量和施工安全，值得類似工程借鑒和參考。