易威良

（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)，四川 成都 610000）

0 引言

利用光面爆破技術(shù)進(jìn)行挖掘作業(yè)的過(guò)程中，容易出現(xiàn)兩炮銜接臺(tái)階大，凸凹度大，炮痕利用率降低，對(duì)圍巖造成破壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危害到圍巖的穩(wěn)定性。超鑿嚴(yán)重，導(dǎo)致出渣率提升、水泥用量超方，直接影響到施工質(zhì)量、施工進(jìn)度和施工成本。所以，在光面爆破過(guò)程中，要做好相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)和改進(jìn)，完善施工工藝，做好施工質(zhì)量管理，確保整個(gè)施工階段的安全和質(zhì)量。本文以某分離式高速公路長(zhǎng)隧道為例，對(duì)高速公路隧道光面爆破施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行研究，著重解析高速公路隧道光面爆破施工中的不足之處，為該技術(shù)的推廣應(yīng)用及質(zhì)量控制提供參考。

1 高速公路隧道項(xiàng)目簡(jiǎn)介

某分離式高速公路長(zhǎng)隧道，左線長(zhǎng)1989m，右線長(zhǎng)1990m。隧道整體區(qū)域內(nèi)，中線地面高程是615.5～909.5m，高差相距為294m，隸屬于低山地貌，且地勢(shì)高低不平，自然環(huán)境惡劣，不利于施工。地質(zhì)探測(cè)較差，時(shí)常發(fā)生斷層與淺埋現(xiàn)象，最終出現(xiàn)垮塌、冒頂與涌水等潛在安全危險(xiǎn)。基于此，該項(xiàng)目嚴(yán)格按照光面爆破施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，高效化解了圍巖擾動(dòng)，縮減支護(hù)數(shù)量與防水原料過(guò)度損耗，不僅強(qiáng)化了隧道穩(wěn)定性，且縮減費(fèi)用投入，最終保證完工，且全面提升了工程質(zhì)量。

2 高速公路隧道光面爆破施工流程

光面爆破通常被稱(chēng)為控制性的爆破，其主要針對(duì)公路、鐵路隧道開(kāi)挖以及平整度調(diào)整。該技術(shù)利用起爆順序的微差時(shí)間，形成臨空面，且與壓頂式爆破結(jié)合，以此達(dá)到理想的控制爆破效果。另外，還需借助連續(xù)不耦合裝藥，采用分段的方法進(jìn)行雷管布置，利用專(zhuān)用紅線導(dǎo)爆索形式，使周邊炮眼同時(shí)引爆。分散裝藥量，利于降低爆破給附近圍巖帶來(lái)的破壞程度，使得爆破后的巖面光滑平整[2]。在實(shí)際施工過(guò)程中，還需嚴(yán)格遵循高速公路隧道爆破參數(shù)來(lái)進(jìn)行炮眼施工，同時(shí)還需要觀察隧道圍巖的現(xiàn)狀，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整爆破參數(shù)，提高光面爆破效果。

光面爆破施工的操作流程如下（見(jiàn)圖1）：鉆爆設(shè)計(jì)→測(cè)量放樣→炮眼布設(shè)→鉆孔施工→測(cè)量孔距及孔深→清孔→計(jì)算裝藥量及裝藥結(jié)構(gòu)→裝藥堵塞→起爆→出碴→檢查爆破效果。

圖1 高速公路隧道光面爆破施工工藝流程圖

3 光面爆破施工技術(shù)及其質(zhì)量管控

3.1 爆破方案的選擇

該項(xiàng)目針對(duì)不同的圍巖種類(lèi)和開(kāi)挖工法作出初步爆破方案設(shè)計(jì)，對(duì)圍巖的實(shí)際爆破效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)與分析，從而進(jìn)一步優(yōu)化爆破方案設(shè)計(jì)。爆破方案的規(guī)劃需依照下述步驟展開(kāi)工作：

（1）派遣專(zhuān)業(yè)人員勘測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，并記錄施工場(chǎng)地的地形地貌。

（2）根據(jù)勘測(cè)結(jié)果，選擇恰當(dāng)?shù)谋品绞揭约笆┕すに嚕纬赏暾谋品桨浮?/p>

該項(xiàng)目選擇助壓頂式光面爆破技術(shù)方案，該施工方法選用壓頂式將掏槽眼布置在正面的中間部位。

3.2 調(diào)整光面爆破參數(shù)

開(kāi)展爆破實(shí)驗(yàn)，并明確爆破參數(shù)，結(jié)合過(guò)往經(jīng)驗(yàn)對(duì)參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整。該工程光面爆破參數(shù)如表1。

表1 光面爆破參數(shù)

（1）不耦合系數(shù)。該指標(biāo)需要考慮有關(guān)要求，即炮孔壓力要在巖壁動(dòng)抗壓強(qiáng)度與動(dòng)抗拉強(qiáng)度之間，根據(jù)這一要求再結(jié)合具體情況完成不耦合系數(shù)的設(shè)定，通過(guò)相關(guān)計(jì)算可知，這一系數(shù)值的范圍在1.5～2.0之間為宜。

（2）最小抵抗線W。以炮孔直徑（Φ40mm）為參照基準(zhǔn)，一般取值時(shí)會(huì)取其10～20倍，詳細(xì)取值情況要結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行合理優(yōu)化。若施工過(guò)程中碰到堅(jiān)硬的巖石，則W值要在合理化的基礎(chǔ)上調(diào)低，反之亦然。在該項(xiàng)目中，W的取值應(yīng)該為60cm。

（3）光面炮眼間距E。以炮孔直徑（Φ40mm）為參照基準(zhǔn)，一般取值時(shí)會(huì)取其8～15倍，詳細(xì)取值情況要結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行合理優(yōu)化。按照圍巖特性，此項(xiàng)目爆破設(shè)計(jì)四周邊眼遵照Ⅲ級(jí)50～55cm，Ⅳ級(jí)45+～50cm、V 級(jí)40～45cm間距來(lái)設(shè)定。

3.4 確定進(jìn)尺與鉆眼深度

隨著鉆眼深度的增加，鉆眼速度就下降得越快，使孔間誤差較大，導(dǎo)致爆破效果不夠理想。根據(jù)本項(xiàng)目隧道斷面、圍巖地質(zhì)情況、機(jī)械設(shè)備等，Ⅲ級(jí)圍巖區(qū)域掘進(jìn)根據(jù)新奧法基本原理，利用全斷面開(kāi)挖法，每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺3m左右為宜；臺(tái)階法適用于正洞Ⅳ級(jí)圍巖區(qū)域挖掘，每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺1.5～2m為宜；隨后利用臺(tái)階法加上臨時(shí)橫撐法或加臨時(shí)仰拱法開(kāi)挖正洞V級(jí)圍巖區(qū)域，每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺0.5～1m為宜。

3.5 選擇爆破機(jī)械設(shè)備

（1）根據(jù)常用的火工品比較，該隧道使用Φ32乳化炸藥。其藥卷密度為0.962.45g∕cm2，殉爆距離≥3cm，猛度≥12mm，爆力≥320mL，爆速≥3200m∕s。

（2）雷管使用非電毫秒導(dǎo)爆管雷管，起爆的時(shí)差間隔為50～75ms。其雷管能炸穿厚度為5mm的鉛板，普通型雷管在浸入水深1m的充水容器中可保持8h后起爆；在40～50℃溫度范圍內(nèi)用一發(fā)雷管可同時(shí)起爆20發(fā)導(dǎo)爆雷管；其跳段使用共為17段，可加大掏槽眼間間隔段數(shù)從而加強(qiáng)掏槽效果。

3.6 裝藥結(jié)構(gòu)

該項(xiàng)目周邊眼采用小直徑藥卷空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)，其余炮眼采用標(biāo)準(zhǔn)藥卷連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。

4 隧道光面爆破施工技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

4.1 放樣布眼流程與側(cè)重點(diǎn)

鉆眼前，篩選適合的全站儀等測(cè)出隧道中心方位，并在顯著位置設(shè)置警示標(biāo)志，明確光爆孔方位，并復(fù)查達(dá)標(biāo)后才可實(shí)施鉆眼。借助基準(zhǔn)點(diǎn)與各坐標(biāo)創(chuàng)建坐標(biāo)系，設(shè)置分布軸線，便于操控爆破開(kāi)裂的延伸趨勢(shì)。周邊輪廓線的主要放樣誤差應(yīng)不超過(guò)2cm，在直線段可利用激光導(dǎo)向儀操控挖掘方向與挖掘廓線，進(jìn)一步縮減測(cè)量，全面提升測(cè)量精確度。

4.2 定位開(kāi)眼

利用鉆孔臺(tái)車(chē)進(jìn)行鉆眼操作，應(yīng)結(jié)合鉆爆設(shè)計(jì)，明確臺(tái)車(chē)具體的作業(yè)范圍，避免鉆孔發(fā)生相互干擾，確保施工作業(yè)正常進(jìn)行。此外還要注意臺(tái)車(chē)與隧道軸線間需保持平行，提高鉆眼精度。

4.3 鉆眼

鉆孔作業(yè)時(shí)要遵循施工流程，明確鉆眼的方向及角度。此外，在高速公路隧道施工實(shí)踐中，施工技術(shù)員務(wù)必取得相應(yīng)特種操作技能證書(shū)，且遵照規(guī)章制度完成工作內(nèi)容，才可確保鉆眼鉆進(jìn)方向與角度相關(guān)數(shù)據(jù)的精確度。另外，周邊眼順著隧道斷面挖掘，且輪廓線上嚴(yán)格遵照四周邊孔相互間距離平均分布設(shè)置，將內(nèi)圈炮眼與周邊眼間距控制在合理范圍內(nèi)。保證周邊眼有精準(zhǔn)的外插角，防止發(fā)生凈空或欠挖情況。盡可能確保炮眼底不超出隧道斷面挖掘輪廓線15cm，更有利于鉆孔往復(fù)工作。仔細(xì)勘查開(kāi)挖面的平整性，按照實(shí)況來(lái)微調(diào)炮眼深度，方可確保炮眼底保持在相同水平面上。

4.4 成孔篩查與清孔

待鉆孔工作達(dá)成之后，派遣專(zhuān)業(yè)技術(shù)員再次復(fù)查成孔質(zhì)量，注意檢查孔深、孔角度與間距，同時(shí)保證現(xiàn)場(chǎng)裝藥數(shù)量與設(shè)計(jì)方案保持一致，一旦出現(xiàn)炮眼數(shù)量不匹配，則要二次鉆孔。在復(fù)查過(guò)程中，要檢查開(kāi)挖面的平整情況和局部修正裝藥量，裝藥前需利用高壓風(fēng)清除孔內(nèi)雜物，比如：積水、石屑等，隨后利用炮棍復(fù)檢孔道有無(wú)異物堵塞等。待清孔及裝藥工作完工后，施工技術(shù)員按需分配套風(fēng)管與高壓吹風(fēng)機(jī)，隨即針對(duì)孔洞實(shí)施全面清潔工作，清理干凈孔內(nèi)殘?jiān)?/p>

4.5 裝藥

裝藥結(jié)構(gòu)選擇不耦合方式，檢查過(guò)程中需著重考慮不耦合裝藥系數(shù)，系數(shù)取值范圍要保持在1.5～2.0之間。并且在孔外導(dǎo)爆管上，明確標(biāo)出雷管段數(shù)，安排專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行復(fù)核，保證雷管段數(shù)無(wú)誤。此外，藥卷規(guī)格和裝藥長(zhǎng)度均應(yīng)符合要求。只有保證檢查工作的全面性、詳細(xì)性，才能為接下來(lái)的堵塞、爆破等環(huán)節(jié)提供良好的作業(yè)條件，利于提升爆破施工質(zhì)量。

堵塞方案選取“水袋+炮泥”，該方案綜合性強(qiáng)。堵塞材料需由機(jī)械加工而成，可利用炮棍將該類(lèi)材料頂進(jìn)，從而確保堵塞的嚴(yán)密性。堵塞長(zhǎng)度應(yīng)不低于20cm。在堵塞施工中，防止出現(xiàn)空隙等問(wèn)題，以免無(wú)法約束炸藥，影響炸藥的爆破性能。

4.6 連接起爆與警戒

在高速公路隧道施工實(shí)踐中，施工技術(shù)員全面掌握起爆網(wǎng)絡(luò)組建方法，綜合施工現(xiàn)場(chǎng)不同條件，復(fù)查裝藥數(shù)量準(zhǔn)確無(wú)偏差，隨后連接相關(guān)起爆路徑，方可確保起爆的精準(zhǔn)性與穩(wěn)定性。當(dāng)起爆網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，務(wù)必防止導(dǎo)爆管結(jié)節(jié)，且安放同等數(shù)量的雷管連接在炮眼間。在起爆網(wǎng)絡(luò)連接工作過(guò)程中應(yīng)對(duì)質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，全面進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)工作。針對(duì)已完工區(qū)域?qū)嵤┒螐?fù)檢，及時(shí)找出問(wèn)題，進(jìn)行改進(jìn)與調(diào)整，疏散工作人員，組織有關(guān)安全演練與提示工作，隨后待一切就緒，完成起爆任務(wù)。

當(dāng)爆破網(wǎng)絡(luò)復(fù)查達(dá)標(biāo)后，安保人員盡快疏散爆炸范圍內(nèi)的工作人員，等到機(jī)械設(shè)備與技術(shù)員安全撤出之后，才能實(shí)行起爆工作。此高速公路隧道施工項(xiàng)目采取了復(fù)式路徑，利用了電雷管起爆。連接最佳位置接近孔眼，連接路徑以短為宜，不可出現(xiàn)結(jié)節(jié)與細(xì)拉，避免導(dǎo)管受損。待路徑連接完成后，專(zhuān)業(yè)技術(shù)員需再次進(jìn)行檢查，務(wù)必仔細(xì)復(fù)查各個(gè)孔眼起爆藥卷連接節(jié)點(diǎn)有無(wú)紕漏，復(fù)查有無(wú)發(fā)生路徑遺漏問(wèn)題。

4.7 爆破后效果復(fù)查

等待爆破之后，則需排煙通風(fēng)，時(shí)長(zhǎng)為15min，隨后復(fù)查技術(shù)員穿戴好防護(hù)器具走入爆破位置，復(fù)查是否出現(xiàn)盲炮與疑似狀況，待善后處置到位且復(fù)查無(wú)漏洞之后，其他工種的技術(shù)員才能走入挖掘施工現(xiàn)場(chǎng)。此外，當(dāng)不同場(chǎng)次爆破通風(fēng)排煙之后，派遣專(zhuān)業(yè)技術(shù)員針對(duì)鉆爆成效進(jìn)行復(fù)查。全面探析爆破進(jìn)度、炮痕跡儲(chǔ)存率、超欠挖、爆方石塊大小、投射間距、圍巖受損情況等不同狀況。一旦發(fā)現(xiàn)無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果，則立即分析原因，盡快改進(jìn)設(shè)計(jì)爆破方案，以達(dá)到滿意的爆破效果。

4.8 處置瞎炮

光面爆破施工實(shí)踐中，一旦發(fā)生瞎炮現(xiàn)象，其在指定時(shí)間段內(nèi)未發(fā)生爆炸，施工技術(shù)員務(wù)必在保證自身安全條件下，迅速高效實(shí)施場(chǎng)地勘查任務(wù)，做好技術(shù)解析工作，找尋瞎炮發(fā)生原因，擬定改進(jìn)措施，積極指導(dǎo)實(shí)際操控。比如：通過(guò)場(chǎng)地勘查與起因解析得出結(jié)論，導(dǎo)致瞎炮的起因?yàn)榭淄夤鼙陂_(kāi)裂，施工技術(shù)員需及時(shí)將受損位置再次組裝連接炸藥，采取二次爆破，同時(shí)參照?qǐng)龅貭顩r來(lái)做出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)調(diào)配，進(jìn)一步改進(jìn)爆破設(shè)計(jì)方案。

5 提高光面爆破施工技術(shù)的管理策略

在高速公路隧道光面爆破施工中，做好質(zhì)量保障工作同樣是施工中的重要措施。要想做好施工質(zhì)量保障工作，應(yīng)重點(diǎn)做好以下幾方面的工作：

（1）建筑施工單位應(yīng)設(shè)置具有高度專(zhuān)業(yè)化的光面爆破小組，以此對(duì)建筑安全要求加以明確，并使之真正地落到實(shí)處。

（2）抓好施工人員的技術(shù)交底工作，具體來(lái)說(shuō)，也就是在公路隧道的爆破工程建設(shè)進(jìn)行以前，把爆破施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)下發(fā)給所有施工人員，并借此幫助所有施工人員對(duì)自己的所擔(dān)負(fù)的責(zé)任與工作任務(wù)加以認(rèn)識(shí)，使每一個(gè)施工人員都能以高度的社會(huì)責(zé)任感，投身于本職工作之中。

（3）應(yīng)確保每一名爆破施工者持證上崗，并同時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募夹g(shù)培訓(xùn)教學(xué)，使操作技術(shù)人員的建筑操作技能得以進(jìn)一步提高，帶動(dòng)建筑領(lǐng)域工程質(zhì)量的總體上升。另外，在具體實(shí)施過(guò)程中，施工單位還應(yīng)對(duì)全部施工環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的管理，并由此來(lái)進(jìn)一步提高工程建設(shè)質(zhì)量。

（4）光面爆破小組還應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況和爆破效果對(duì)有關(guān)參數(shù)作出科學(xué)、合理地調(diào)整，使參數(shù)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，才能更好地提高施工的總體質(zhì)量。

6 結(jié)束語(yǔ)

高速公路隧道施工中，光面爆破施工技術(shù)使用效果、質(zhì)量和費(fèi)用投入之間有著密切聯(lián)系，若想提高爆破效果，在具體施工中，需明確光面爆破的原理，且結(jié)合實(shí)際情況制定合理的施工方案。

該工程隧道采取光面爆破施工，取得了良好的開(kāi)挖效果：首先，隧道孔壁無(wú)顯著爆震開(kāi)裂，高效把控了超挖數(shù)量，最終縮減了4%～6%；其次，輪廓線在爆破后平順光滑，應(yīng)力較小，巖碴塊度均勻細(xì)小，石碴塊直徑≤40cm，裝碴便捷，節(jié)約大量的運(yùn)送時(shí)長(zhǎng)；最后，節(jié)省大量炸藥，且振動(dòng)頻率下降，圍巖受損率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，確保施工質(zhì)量與安全。總之，該項(xiàng)目隧道利用光面爆破施工受到各單位的一致認(rèn)可，個(gè)中經(jīng)驗(yàn)值得相似工程參考。