王國青

（山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041051）

0 引言

光面爆破指的是合理設(shè)計(jì)爆破參數(shù)，選取最佳施工工藝，通過分區(qū)分段式微差爆破，減小圍巖破壞程度，使巖面開挖輪廓呈現(xiàn)規(guī)則狀，且提升巖面平整度的一項(xiàng)爆破技術(shù)。公路隧道項(xiàng)目施工采用光面爆破技術(shù)，能夠降低爆破施工對圍巖結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)，防止發(fā)生坍塌等現(xiàn)象。同時(shí)光面爆破使用的炸藥量比較少，有利于控制超欠挖問題，顯著提升了施工效率，降低了施工成本，保證了隧道施工質(zhì)量及安全，值得在公路隧道項(xiàng)目建設(shè)中推廣使用。本文結(jié)合公路工程隧道項(xiàng)目實(shí)際情況，重點(diǎn)研究了光面爆破施工技術(shù)，可為后續(xù)類似項(xiàng)目施工中光面爆破技術(shù)的應(yīng)用提供參考與借鑒。

1 光面爆破技術(shù)的特點(diǎn)

公路隧道項(xiàng)目建設(shè)中采用光面爆破技術(shù)，能夠高效、快速進(jìn)行隧道挖掘。光面爆破炮眼設(shè)計(jì)基本包括周邊眼、輔助眼及掏槽眼，其中斷面爆破中周邊眼設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵，通過科學(xué)布設(shè)周邊眼，能夠?qū)崿F(xiàn)爆破作用力的有效控制。光面爆破通常選擇的是不耦合炸藥，通過對不耦合系數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，可以減小炮眼周圍壓力，降低爆破裂縫數(shù)量，從而提升隧道開挖質(zhì)量[1]。此外，光面爆破技術(shù)能夠解決人工機(jī)械超欠挖問題，提升施工效率，控制施工成本，確保圍巖結(jié)構(gòu)的整體性及穩(wěn)定性。

2 工程實(shí)例

某公路工程的全線長度為21.53km，起訖樁號(hào)為K10+338—K31+568，采用的是雙向四車道，設(shè)計(jì)的行車速度為60km/h，沿線包括一座隧道項(xiàng)目，長度為508.3m，隧道結(jié)構(gòu)選用的是襯砌斷面，結(jié)構(gòu)類型是馬蹄形斷面，其中Ⅴ級(jí)圍巖斷面的具體結(jié)構(gòu)尺寸是8.25m，寬度是11.58m；Ⅳ級(jí)圍巖的開挖斷面高度是8.19m，寬度是11.26m。結(jié)合公路工程隧道項(xiàng)目現(xiàn)場地質(zhì)條件及施工要求，通過多方討論、分析最后確定選用光面爆破施工技術(shù)，以保證隧道項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量及安全。

2.1 爆破設(shè)計(jì)

2.1.1 爆破材料

通過綜合分析公路工程隧道項(xiàng)目實(shí)際情況，確定選擇乳化炸藥及毫秒導(dǎo)爆雷管。其中乳化炸藥相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 乳化炸藥相關(guān)參數(shù)

2.1.2 爆破參數(shù)

此公路工程隧道項(xiàng)目光面爆破西南股爆破形式為平巷掘進(jìn)，突出特點(diǎn)是需要自由面，同時(shí)必須嚴(yán)格控制炮眼深度（具體范圍是1.5～3.5m）。而在平巷掘進(jìn)過程中應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，合理確定炮眼的孔位、孔徑、孔深以及孔角等參數(shù)。

（1）孔位。需要分析爆破面積、爆破深度以及爆破坡面大小等因素，尤其是炮孔對圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，合理確定炮孔孔位[2]。同時(shí)根據(jù)輔助眼、周邊眼具體設(shè)置情況，以及隧道圍巖結(jié)構(gòu)的巖性條件，科學(xué)設(shè)計(jì)炮孔的間隔距離，通常輔助眼的間隔距離是0.6～1.2m，而周邊眼的間隔距離是0.4～0.6m。

（2）孔徑。必須結(jié)合鉆進(jìn)施工速度、炮眼數(shù)量與圍巖塊度等有關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)炮眼直徑。隨著炮眼直徑的增大，爆炸速度和爆炸穩(wěn)定性也會(huì)相應(yīng)提升。但是炮眼直徑比較大，也會(huì)造成鉆進(jìn)施工速度減緩。若是炮眼數(shù)量設(shè)計(jì)比較少，可能會(huì)導(dǎo)致圍巖爆破作用力分布不均勻，從而嚴(yán)重影響圍巖破碎效果，無法達(dá)到隧道項(xiàng)目開挖施工要求?？紤]到此公路隧道項(xiàng)目鉆孔采用普通鉆機(jī)，為了能夠提升鉆進(jìn)施工效率，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際及相關(guān)參數(shù)情況最后設(shè)計(jì)的炮眼直徑是42mm，裝藥直徑是32mm。

（3）孔深。循環(huán)鉆眼、裝渣量與掘進(jìn)效率等直接關(guān)系到炮眼深度。炮眼深度設(shè)計(jì)必須以保證圍巖結(jié)構(gòu)及掌子面安全性、穩(wěn)定性為前提，然后考慮鉆機(jī)鉆進(jìn)作業(yè)效率與爆破施工效果，從而確定最大進(jìn)尺[3]。此公路工程隧道項(xiàng)目中V 級(jí)圍巖與IV 級(jí)圍巖的開挖進(jìn)尺均是2.0m，所以V 級(jí)圍巖中掏槽眼深度是2.2m，IV 級(jí)圍巖中掏槽眼的深度是3.2m。

（4）孔角?？v觀公路工程隧道項(xiàng)目中光面爆破施工技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用情況，掏槽眼采用的形式基本包括傾斜式、平行式以及混合式。其中傾斜式掏槽眼的特點(diǎn)為與工作面處于相交狀態(tài)，包括單向掏槽眼、錐形掏槽眼與楔形掏槽眼等。在進(jìn)行光面爆破技術(shù)方案設(shè)計(jì)時(shí)，若斷面寬度尺寸相對比較大，同時(shí)炮眼的深度比較深，則應(yīng)優(yōu)先選擇楔形掏槽眼，同時(shí)將掏槽眼的間隔距離嚴(yán)格控制在1.0～4.0m，眼底的間距控制在0.1～0.3m[4]。此隧道項(xiàng)目中V 級(jí)圍巖的開挖進(jìn)尺是2.0m，所以設(shè)計(jì)采用單層掏槽眼，而IV 級(jí)圍巖的開挖進(jìn)尺是3.0m，因此設(shè)計(jì)采用雙層掏槽眼，而其余炮眼設(shè)計(jì)為平行布設(shè)方式。

（5）裝藥。光面爆破施工技術(shù)選擇的為不耦合裝藥方式，一般不耦合系數(shù)范圍處于1.5～2.0，在進(jìn)行炮眼裝藥時(shí)應(yīng)選取專用設(shè)備，以提升裝藥效果。為了能夠有效解決炮眼摩擦阻力，需要從炮眼底部安裝半個(gè)標(biāo)準(zhǔn)藥卷，促使光爆層可以有效與巖體脫離。此外，裝藥量指的是單個(gè)炮孔內(nèi)的炸藥使用量，以確保圍巖爆破施工效果為基礎(chǔ)，適當(dāng)減少裝藥量，以免對外圍圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成不利影響。此隧道項(xiàng)目中各塊巖石的裝藥量需要控制為20～300g/m，針對硬度級(jí)別較大的巖石，則保證裝藥量處于300～350g/m 之間[5]。同時(shí)在具體設(shè)計(jì)過程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)整，以顯著提升光面爆破施工質(zhì)量。

2.2 測量放樣

此公路工程隧道項(xiàng)目爆破孔鉆進(jìn)施工前，應(yīng)組織測量技術(shù)人員完成測量放樣，通過全站儀設(shè)備進(jìn)行爆破孔精準(zhǔn)定位，然后采用劃線的方式標(biāo)記開挖輪廓線，根據(jù)設(shè)計(jì)要求從開口位置標(biāo)點(diǎn)。待各項(xiàng)測量工作完成之后，需要安排專業(yè)人員負(fù)責(zé)檢測，以保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)無誤，從而保證公路隧道爆破施工的有序進(jìn)行。

2.3 鉆孔

在鉆孔過程中必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，保證鉆孔鉆進(jìn)方向及角度符合要求。順著隧道斷面中的開挖輪廓線進(jìn)行周邊眼布設(shè)，確保周邊孔間隔距離滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)對內(nèi)圈炮眼和周邊眼間距進(jìn)行合理控制。此外，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況調(diào)整周邊眼外插角，以免發(fā)生開挖凈空或者是欠挖現(xiàn)象[6]。安排專人負(fù)責(zé)開挖面平整度觀測，根據(jù)實(shí)際變化狀況對炮眼深度進(jìn)行調(diào)整，使所有炮眼底部處于同一平面之上。此外，掏槽眼選擇的為楔形掏槽眼，鉆孔施工精度誤差必須小于3cm，同時(shí)炮眼深度與角度滿足設(shè)計(jì)基本要求。

2.4 成孔檢查與清孔

待鉆孔作業(yè)結(jié)束之后，需要組織專業(yè)人員對成孔質(zhì)量進(jìn)行全面檢查驗(yàn)收，嚴(yán)格貫徹逐孔檢查的基本原則，保證成孔深度、孔角以及間隔距離等符合設(shè)計(jì)要求，若是不合格則必須重新進(jìn)行鉆孔。此外，需要結(jié)合隧道開挖面的平整度狀況對局部裝藥量進(jìn)行合理調(diào)整。在正式裝藥之前通過高壓風(fēng)實(shí)施清孔處理，將孔內(nèi)的石屑、積水等清理干凈，同時(shí)以炮棍方式檢查成孔內(nèi)部是否存在堵塞物等問題。

2.5 裝藥

在裝藥過程中必須根據(jù)光面爆破設(shè)計(jì)方案進(jìn)行作業(yè)，以保證裝藥結(jié)構(gòu)、選用的藥卷類型以及裝藥量等參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，而且炸藥需要裝入孔的底部，采用炮棍把藥卷緩慢裝入，從而使炮孔內(nèi)的藥卷緊密銜接。與此同時(shí)，雷管一定要確保“對號(hào)入座”。當(dāng)各炮孔裝藥完成之后，選擇炮泥實(shí)施堵塞處理，確定的堵塞長度不大于20cm，主要通過人工方式分層搗實(shí)并堵塞，但是需要注意保護(hù)網(wǎng)絡(luò)[7]。此項(xiàng)目中連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)

2.6 連接起爆網(wǎng)絡(luò)

裝藥檢查合格后，緊接著就要連接起爆網(wǎng)絡(luò)，而且必須確保起爆的安全性、可靠性以及準(zhǔn)確性。此公路工程隧道項(xiàng)目起爆網(wǎng)絡(luò)選擇的是復(fù)式網(wǎng)絡(luò)，通過電雷管進(jìn)行起爆。在起爆網(wǎng)絡(luò)連接的過程中需要靠近眼孔，同時(shí)連接網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)盡可能短，無任何打結(jié)與“拉細(xì)”現(xiàn)象，以免造成導(dǎo)爆管破損。除此之外，起爆網(wǎng)絡(luò)連接后必須安排專業(yè)人員進(jìn)行檢查驗(yàn)收，逐孔檢查起爆藥卷連接的有效性與準(zhǔn)確性。

2.7 警戒與起爆

待起爆網(wǎng)絡(luò)檢查達(dá)標(biāo)之后，由項(xiàng)目警戒人員負(fù)責(zé)爆破施工區(qū)域范圍清場處理，當(dāng)施工人員與機(jī)械設(shè)備撤離到安全區(qū)域之后，按照規(guī)定要求連接起爆網(wǎng)絡(luò)和起爆器，最后在指令下進(jìn)行起爆[8]。

2.8 盲炮處理

此公路工程隧道項(xiàng)目爆破施工完成1h 之后，需要安排專業(yè)人員負(fù)責(zé)盲炮檢查。一旦發(fā)現(xiàn)盲炮，則必須由技術(shù)人員實(shí)施處理。若盲炮具備再次引爆條件，就需要擴(kuò)大警戒范圍；若盲炮不具備引爆條件，則采用高壓風(fēng)等措施清除炮渣，然后拆除起爆雷管與炸藥，并做好相應(yīng)安全處理措施。在盲炮處理階段禁止振搗起爆筒，重新確定警戒范圍，然后安裝鮮明標(biāo)志，保證全體人員及設(shè)備撤離到安全區(qū)，由專業(yè)人員處理盲炮，待確認(rèn)無風(fēng)險(xiǎn)之后，才能夠解除警戒。

2.9 注意事項(xiàng)

（1）此公路工程隧道項(xiàng)目光面爆破施工階段，需要高度重視各項(xiàng)設(shè)備的檢查及維護(hù)，加強(qiáng)爆破器材的性能質(zhì)量管控，從而保證光面爆破施工有序進(jìn)行。針對爆破施工過程中隧道容易出現(xiàn)變形的部位，應(yīng)提前編制應(yīng)對方案措施，通過合理采用設(shè)備及措施減小爆破沖擊力，以實(shí)現(xiàn)隧道結(jié)構(gòu)變形的有效控制。

（2）光面爆破施工階段，施工技術(shù)人員應(yīng)采用經(jīng)緯儀精準(zhǔn)確定爆破方向，然后采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程控制，從而提升爆破施工效果。

（3）高度重視隧道光面爆破施工的安全距離控制，在爆破過程中施工人員與機(jī)械設(shè)備必須撤離到安全區(qū)域，以免被爆破沖擊力損傷。與此同時(shí)，從爆破波能夠沖擊到的最遠(yuǎn)距離位置布設(shè)警戒線，待光面爆破結(jié)束且風(fēng)險(xiǎn)解除之后，才能恢復(fù)通行。

3 質(zhì)量控制

3.1 優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)

綜合考慮隧道項(xiàng)目地質(zhì)條件與爆破效果選用適宜的爆破施工技術(shù)，并且根據(jù)施工變化情況對爆破參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，從而提升隧道爆破施工質(zhì)量。比如根據(jù)隧道項(xiàng)目輪廓開挖過程中的超欠挖變化情況，合理調(diào)整炮眼間距、裝藥量與不耦合系數(shù)等，以確保隧道爆破效果達(dá)到預(yù)期要求。

3.2 提升鉆孔質(zhì)量

炮眼間距必須符合光面爆破設(shè)計(jì)基本要求，其中炮眼偏差必須小于5cm，輔助眼間距誤差小于5cm，周邊眼斜率偏差小于5cm/m，所有炮眼必須處在同一平行線上，同時(shí)炮孔底部處在同一平面。待鉆孔施工結(jié)束后，需要安排專業(yè)人員負(fù)責(zé)孔底雜質(zhì)清理工作，然后以炮泥為材料將孔口密實(shí)封堵，以提升裝藥效果。

4 結(jié)語

光面爆破施工效果直接關(guān)系到公路工程隧道項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量及安全，為了能夠顯著提升光面爆破效果，就必須結(jié)合隧道項(xiàng)目現(xiàn)場地質(zhì)條件及施工要求，對爆破參數(shù)進(jìn)行科學(xué)、合理設(shè)計(jì)，同時(shí)做好爆破施工技術(shù)流程及要點(diǎn)的精準(zhǔn)把控，嚴(yán)格落實(shí)有效的質(zhì)量、安全控制措施。本文結(jié)合某隧道項(xiàng)目實(shí)例，通過光面爆破施工技術(shù)的規(guī)范應(yīng)用，保證了隧道項(xiàng)目的施工質(zhì)量及安全。