（甘肅路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

經(jīng)過多條承建隧道的施工實(shí)踐證明，隧道爆破斷面不整齊，爆破后拱頂及掌子面易掉塊、坍塌，安全隱患及風(fēng)險(xiǎn)增加，爆破超挖造成出渣量增大，出渣時(shí)間增長，影響隧道施工進(jìn)度；同時(shí)，超挖部分需采用同標(biāo)號(hào)噴射混凝土回填，極大增加了工程成本。裝藥結(jié)構(gòu)不合理，造成爆破渣塊不均勻，影響出渣效率，也是一直以來隧道施工技術(shù)控制的難題。

一、應(yīng)用隧道工程概況及設(shè)計(jì)參數(shù)

敦當(dāng)高速公路是內(nèi)地溝通格爾木和拉薩的重要迂回線路。阿爾金山特長隧道右線長7527m、左線長7525m，屬于高寒干旱地區(qū)石質(zhì)特長隧道，主要穿越當(dāng)金山、阿爾金山。主要圍巖類型為Ⅲ、IV、V級(jí)圍巖，Ⅲ級(jí)圍巖2855m，占比19%，IV級(jí)圍巖7542m，占比50%，V級(jí)圍巖4610m，占比31%。

二、工藝原理及適用范圍

阿爾金山隧道鉆孔主要借助于阿特拉斯雙臂鑿巖臺(tái)車，消除鉆爆工人技術(shù)水平良莠不齊的人為因素，實(shí)現(xiàn)鉆孔“平、直、準(zhǔn)、齊”的技術(shù)要求。裝藥結(jié)構(gòu)中引入水袋、炮泥元素，利用水的不可壓縮性能和“水榭”原理對隧道炮孔內(nèi)裝藥結(jié)構(gòu)優(yōu)化重組。同時(shí)用炮泥封堵炮孔，從而達(dá)到減少爆破能量損失。該方法適用于各類斷面的堅(jiān)硬巖石、較堅(jiān)硬巖石隧道和完整性較好的較軟巖隧道爆破，巖質(zhì)完整性、硬度越好效果越理想。

三、施工工藝流程及操作要點(diǎn)

掌子面浮石危石清理→周邊眼參照線及掌子面炮眼放樣→鑿巖臺(tái)車就位→鉆孔、清孔→周邊眼炸藥、導(dǎo)爆索、水袋、炮泥安裝→輔助眼及掏槽眼炸藥、導(dǎo)爆管、水袋、炮泥安裝→起爆網(wǎng)絡(luò)及線路連接→警戒、爆破→排煙及爆后斷面檢查→出渣及初期支護(hù)施工→進(jìn)入下循環(huán)鉆爆。

四、鑿巖臺(tái)車精細(xì)化鉆孔控制措施

為確保臺(tái)車鑿眼的過程中孔位準(zhǔn)確、角度合理，在臺(tái)車施鉆前必須對掌子面及已施工的初支表面實(shí)施孔位及平行導(dǎo)線的放樣。放樣采用全站儀配合測量人員精確放樣。

（一）鑿巖車的性能及技術(shù)參數(shù)

項(xiàng)目采用由阿特拉斯生產(chǎn)的Boomer L2 D掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車。車長14.16m(配MBH推進(jìn)梁)，寬度2.55m，高度3.12m(帶駕駛室)。離地間隙0.22m，內(nèi)外轉(zhuǎn)彎半徑4.8m、8.2m，總質(zhì)量約30t。該臺(tái)車采用液壓控制方式，配有兩條BUT35型鉆臂，作業(yè)半徑最高可達(dá)9.3m。鉆臂采用雙三角懸浮支撐，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的液壓全方位平行保持功能。該鑿巖車總裝機(jī)功率為158kW，兩臺(tái)主電機(jī)的的功率為75kW。鑿巖機(jī)沖擊功率為22kW，液壓系統(tǒng)壓力250bar，回轉(zhuǎn)扭矩640N.m。推進(jìn)梁推力20kN，鉆桿長度為553cm，鉆頭直徑為50mm。

（二）周邊眼間距及點(diǎn)位控制

周邊眼的布置，要求眼間距不得大于50cm，一般控制在45cm左右。同時(shí)為保證開挖輪廓線的圓滑，對拱頂最高點(diǎn)、拱腰起拱點(diǎn)、拱腳點(diǎn)的周邊眼布設(shè)尤為嚴(yán)格，當(dāng)圍巖較軟弱時(shí)，所有周邊眼起鉆點(diǎn)必須布設(shè)在初支拱架內(nèi)輪廓線以內(nèi)5cm的位置。圍巖堅(jiān)硬時(shí)，周邊眼布設(shè)于拱架內(nèi)輪廓線上。

（三）周邊眼引導(dǎo)線布畫

為防止形成剪刀眼，采用全站儀以周邊眼為起點(diǎn)平行與隧道縱軸線畫引導(dǎo)線，引導(dǎo)線在上半斷面以炮眼間距為基礎(chǔ)環(huán)向連續(xù)布畫。

（四）小眼打設(shè)

所謂“小眼”即在周邊眼開挖進(jìn)尺大于兩榀的時(shí)候，為了保證第一榀拱架支護(hù)的時(shí)候圍巖輪廓不欠挖。鉆桿與初支面有一個(gè)很小的外偏角度，外偏角雖然保證了第一榀拱架的圍巖輪廓，卻也導(dǎo)致了第一榀到第二榀拱架間距范圍內(nèi)的較大超挖。為了消除這種情況，在鉆孔的過程中直接不用考慮第一榀拱架的欠挖情況，按第二榀拱架的外輪廓線控制鉆桿與初支的外偏角，這樣勢必造成第一榀拱架位置的圍巖欠挖。為了消除這種情況，在每兩個(gè)長周邊眼的中間再加鉆一個(gè)長度剛好達(dá)到第一榀拱架位置，且外偏角能保證第一榀拱架不欠挖的短眼。這樣以精確的角度和長度最大限度地減小了對圍巖輪廓的超挖，現(xiàn)場工人一般管這些短眼叫小眼。

五、水壓爆破裝藥結(jié)構(gòu)優(yōu)化

結(jié)合項(xiàng)目的圍巖狀況，根據(jù)多次的試驗(yàn)結(jié)果表明，孔底無底藥爆破會(huì)在掌子面上形成與水袋長度相仿的未裂孔眼，造成掌子面凹凸平甚至形成欠挖的情況。為消除該現(xiàn)象，對裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，采取先裝底藥再裝水袋的裝藥結(jié)構(gòu)。

（一）周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)

周邊眼的裝藥結(jié)構(gòu)采用間斷不連續(xù)裝藥。在炮孔底部先裝入2/3截、約200g炸藥，同時(shí)將導(dǎo)爆索直接插入炸藥內(nèi)沿炮孔一起裝入孔底，裝入兩節(jié)水袋，再裝入半截炸藥約150g，繼續(xù)裝入兩節(jié)水袋，依次裝炸藥水袋。當(dāng)裝藥長度距孔口約70cm的時(shí)候裝入1/3截、約100g炸藥，再裝兩節(jié)水袋，然后用炮泥封閉孔口。將導(dǎo)爆索的預(yù)留長度控制在50cm，保證每兩個(gè)炮孔之間的導(dǎo)爆索由一發(fā)雷管連接。按照以上方法依次裝填所有周邊眼并連接好雷管。

（二）輔助眼及掏槽眼裝藥結(jié)構(gòu)

輔助眼及掏槽眼裝藥結(jié)構(gòu)采用連續(xù)裝藥。在炮孔底部先裝入一節(jié)底藥，將導(dǎo)爆索插入藥卷一同裝入孔底，然后根據(jù)圍巖的硬度連續(xù)裝入2節(jié)至5節(jié)藥卷用PVC管或木棍將炸藥搗密實(shí)，以最大限度地達(dá)到炸藥的殉爆距離。再連續(xù)裝入剩余炮孔長度的水袋直到裝滿炮孔，最后再用炮泥將炮口封堵嚴(yán)實(shí)。將所有的周邊眼及輔助眼按照以上工序依次裝滿。

六、爆破效果分析

與傳統(tǒng)爆破裝藥結(jié)構(gòu)相比較，水壓爆破借助水袋的隔斷作用，使周邊眼的裝藥結(jié)構(gòu)更加均勻合理，既能達(dá)到對圍巖的切割效果，又不致于爆炸能量過于集中對個(gè)別部位的巖體造成粉碎性破壞，進(jìn)而形成超挖。

表1 傳統(tǒng)爆破與水壓爆破的技術(shù)比較

七、結(jié)語

采用機(jī)械化精準(zhǔn)的鉆孔是爆破成敗、效果優(yōu)劣的前提條件。機(jī)械施工不僅減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且減少了人工操作和水平各異帶來的誤差。機(jī)械操作消除工人操作帶來的隨意性，也是提高鉆孔精度的關(guān)鍵因素。精細(xì)化的放樣畫線施工更是必不可少的助力。而且，借助更加節(jié)能環(huán)保的水壓爆破技術(shù)和進(jìn)一步優(yōu)化提高的裝藥結(jié)構(gòu)，可使隧道施工的成本再一次降低，洞內(nèi)空氣質(zhì)量再一次提高。