隧道光面爆破法

隧道光面爆破法

摘要：本文通过对光面爆破法的分析，浅谈光面爆破在隧道内的施工方法及工艺，本文结合明觉寺隧道来说明光面爆破法，对控制隧道超欠挖起到较好作用。

关键词：隧道；光面爆破；施工方法；工艺

Abstract: this article through the analysis of smooth blasting, shallow talk smooth blasting in tunnel construction method and technology, based on the illumination temple tunnel to illustrate smooth method, has a good function to control the tunnel overbreak.

Key words: tunnel; Smooth blasting; Construction methods; process

1、工程概况

明觉市隧道位于四川盆地北东部的广元市元坝区，属中低山地貌，主山脊大都顺基岩理走向N40°～80°E形成的单面山展布，山脊两翼坡面不对称，丁北向为侵蚀坡面，地面顺坡15°～45°，局部达75°，靠近山脊处为陡崖。隧区内覆盖层主为第四系全新统坡残积层，下伏基岩为侏罗系上统莲花口组砂岩夹砾岩、泥岩，砂岩不等厚互层。

2、光面爆破法的特点

根据新奥法施工原理和工程地质条件，结合工地实际现场选择使用光面爆破法，隧道内使用光面爆破法具有开挖规整成型好，对控制超欠挖较好，节约砼支护量，围岩扰动小，不产生或很少产生炮震裂缝，保持了围岩完整性，增加了围岩自身承载力，另外还具有减少瓦斯溢出的效果。

3施工方案

3.1爆破器材

主爆药采用爆炸性能、抗水性能、安全性能较好及环境污染小的2号岩石乳化炸药，规格为Φ32mm×200mm。起爆材料采用1-20段的非电毫秒雷管起爆，塑料导爆管引爆，起爆网路：采用孔内微差控制爆破，电雷管起爆。高瓦斯隧道爆破材料采用1～11段煤矿许用毫秒电雷管起爆，周边眼采用煤矿许用炸药，富水地段采用煤矿许用型水胶炸药和乳化炸药。

3.2 爆破施工

3.2.1施工方法

隧道洞身开挖采用光面爆破，施工顺序：测量放样→标出孔位→钻正顶孔→钻孔→装药连线→起爆。钻爆作业整个钻孔过程，可分为准备、定位、开口、拔杆、移位五步。光面爆破具体施工过程：

准备：开工前准备工作做到“四查”，即：查风枪的运转；查风水管路连接部位是否牢固；查钻头钻杆等配件是否备全；查易耗材料、器材是否有充分的备用量。

定位：在掌子面画出各炮孔位置及中线和高程十字线，确定钻孔范围，并明确钻孔先后次序。

开口：风枪开口时缓慢推进，并特别注意钻杆方向与隧道中线的夹角是否符合设计外插角。

拔杆：在整体性好的石质可中速较慢拔出；如遇破碎岩石卡钎时，慢慢来回推进，使之拔出；如拔杆困难，再靠近该钻位重新钻眼，使之拔出。

移位钻孔：钻好一个炮孔进行下一炮孔钻进时，要做到“准、顺、平、齐”。准：按周边孔参数要求，孔位要选准；顺：侧墙孔孔口要顺开挖轮廓线布置，使孔底均位于开挖允许的超欠范围内；平：各炮眼相互平行（孔口和孔底距相等）；齐：孔底要落在同一平面上，爆出的断面要整齐，便于下一循环作业。

按各断面炮孔爆破设计装药量装药联线，塑料导爆管起爆网络联接采用复式联接网路。炮孔孔口采用炮泥堵塞。

3.2.2施工工艺要点

①放样布眼：钻眼前，测量人员首先用红油漆准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。

②定位钻孔：按炮眼布置图正确钻孔。钻孔时，钻杆要与隧道轴线保持平行。周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，误差要控制在5cm以内。

③钻孔：上、下半断面均采用风动凿岩机钻孔。钻孔时，根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。

④清孔：装药前，必须用由钢筋弯制的炮钩和高压风将炮眼石屑刮出和吹净。

⑤装药：按炮眼设计图确定的装药量，自上而下分片分组进行装药，雷管要“对号入座”。堵塞炮眼的炮泥长度不小于20cm。

⑥联结起爆网路：起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。联结时要注意导爆管不能打结和拉细；引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由

端10cm以上处。网路联好后，由专人负责检查。

⑦瞎炮的处理：发现瞎炮，首先查明原因。如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮，则切去损坏部分重新连接导爆管即可，但此时的接头尽量靠近炮眼。如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮，参照爆破安全规程有关条款处理。

3.3钻爆设计

3.3.1钻爆设计流程

测定围岩参数爆破参数预设计试爆破爆破效果评判调整爆破参数

确定爆破参数 结合围岩具体特征调整参数 钻爆作业

3.3.2Ⅲ级围岩段钻爆设计

隧道Ⅲ级围岩段全断面采用光面爆破开挖，严格控制装药量及按照光面爆破设计施工，减少炮轰波对围岩的扰动，达到爱护围岩的目的。高瓦斯隧道爆破材料采用1～5段煤矿许用毫秒电雷管起爆，最后一段的延期时间不得超过130ms，周边眼采用煤矿许用炸药，富水地段采用煤矿许用型水胶炸药和乳化炸药，炮泥堵塞，导爆管复式网路联接，各部一次起爆。光面爆破受多种因素影响,包括围岩强度、整体性、节理、层理等地质因素，爆破参数进行现场设计动态调整。同一类围岩经试爆取得的技术参数，做为初步依据，每一循环爆破作业都要根据上一循环爆破效果，以及本循环围岩特征进行适当调整，选择一组最佳技术参数。上一循环是下一循环的预设计和试爆破。围岩光面爆破通过不段的进尺，不断来调整、优化，根据以往施工经验，周边眼间距宜控制在50～60cm、底板眼间距宜控制在65～70cm之间、抵抗线控制在75cm左右；参数设定及计算：

炮眼直径d取42mm。

炮眼深度L=3.2m，掏槽孔比其它孔深0.3～0.5m。

不偶合系数：根据经验，周边眼不偶合系数在1.5～2.0范围光爆效果最好。据此周边眼选用Φ25mm药卷（长165mm，80g／卷）。其它部位炮眼选用Φ32mm药卷（长200mm，重150g／卷）。

周边眼距E与抵抗线W:

E取60cm。

E/W一般为0.6～1.2，结合本隧道地质特征， W取80cm。

线装药系数I：周边眼线装药系数取为280g/m。

其它孔单孔装药量：按公式q=k·a·w·L·λ计算

其它孔孔距a：取a=18～25d

以上参数在实际施工中要根据具体地质作局部调整，完善爆破设计。

掏槽方式：采用梅花中空直眼掏槽。

装药结构：周边眼采用空气间隔不耦合装药，光爆药卷每隔一定距离绑扎在定位竹片上，导爆索连接。其它眼采用连续装药方式。

起爆网路：采用孔内微差控制爆破，电雷管起爆。微差时间用1~16段非电毫秒雷管控制，起爆顺序为：掏槽眼→扩槽眼→掘进眼→内圈眼→周边眼。

2.3.3Ⅳ、Ⅴ级围岩钻爆设计

本隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法开挖。上断面中导洞采用双排楔形掏槽，中间布设单排3个Φ50中空眼。周边眼间距为50cm，最小抵抗线65cm，相对距0.83，周边眼装药集中度0.16 kg/m，炮眼直径42mm。

参数设定及计算：

炮眼直径d取42mm。

炮眼深度L=1.7m，掏槽孔比其它孔深0.3～0.5m。

不偶合系数：根据经验，周边眼不偶合系数在1.5～2.0范围光爆效果最好。据此周边眼选用Φ25mm药卷（长165mm，80g／卷）。其它部位炮眼选用Φ32mm药卷（长200mm，重150g／卷）。

周边眼距E与抵抗线W:

E取50cm。

E/W一般为0.6～1.2，结合本隧道地质特征， W取65cm。

线装药系数I：周边眼线装药系数取为160g/m。

其它孔单孔装药量：按公式q=k·a·w·L·λ计算

其它孔孔距a：取a=18～25d

以上参数在实际施工中要根据具体地质作局部调整，完善爆破设计。

掏槽方式：采用楔形掏槽。

装药结构：周边眼采用空气间隔不耦合装药，光爆药卷每隔一定距离绑扎在定位竹片上，导爆索连接。其它眼采用连续装药方式。

起爆网路：采用孔内微差控制爆破，电雷管起爆。微差时间用1～11段非电毫秒雷管控制，起爆顺序为：掏槽眼→扩槽眼→掘进眼→内圈眼→周边眼。

3.3.4 钻孔布置图

4光面爆破实施效果与经济效益

4.1光爆效果

1）破后炮眼痕迹率达80%～90%，两茬炮衔接台阶最大尺寸为11cm，超欠挖量仅为5%左右，比非光面爆破的超欠挖量（达20%）要低得多。

2）洞碴块度较小且均匀，利于装碴，节省装运时间。

3）大大减少初期支护投入，成本控制良好，降低工程造价。

4）岩面平整，应力集中小，减少安全隐患。

4.2经济效益

1）时间效益：光面爆破施工钻眼及装药延长20min。清理危石或补炮缩短20min，初期支护缩短20min，装碴及出碴缩短20min，并方便了后续的挂土工布、防水板施工。总体时间缩短越40min，加快了隧道施工速度，开挖循环加快。

2）节省材料：光面爆破比非光面爆破减少超挖量15%，按现行规范标准平均超挖值为150cm，即每延米少开挖约2.0m3。减少同标号喷射混凝土超挖回填量约2m3，同时也节省了火工品和因非光面爆破所造成的围岩破碎所需钢支撑、锚杆、钢筋网等初期支护的工程量。

结束语：

近年来随着爆破技术的不断提高，光面爆破已经普遍应用于隧道开挖施工中，通过在明觉寺隧道施工中应用，达到较好控制效果。