高速公路隧道光面爆破施工技术应用

2019年第25期（9月 上）

高速公路隧道光面爆破施工技术应用

郭睿，程锐

（江西省高速集团南昌东管理中心，江西 南昌 330000）

摘要：结合实际，以某隧道工程实例为研究背景，在分析光面爆破施工技术应用机理的同时，从光面爆破设计、放样布眼、定位钻孔、清孔装药等方面解析光面爆破施工技术的操作要点，同时对该技术应用要点进行阐述，实践可知，在光面爆破施工技术应用的过程中，做好打孔、装药量等方面的控制能提高隧道工程的施工效率和安全性。关键词：高速公路隧道工程；光面爆破；施工技术中图分类号：U455

文献标识码：B

0 引言

光面爆破主要是通过严格控制爆破作用的范围与方向，可以确保爆破之后的岩面达到平整性的要求，避免出现岩面开裂的问题，从而减少超挖、欠挖等问题，大大提升支护施工的质量，岩壁的稳定性也能够得到提升，防止对于周边区域的围岩造成严重扰动的影响，实现了岩体开挖轮廓的有效控制，所以该技术被大量使用到隧道开挖施工中。本文以某隧道工程施工案例为研究对象，分析了光面爆破的主要工作原理、技术参数的控制等方面，以期提升施工技术水平。

2 光面爆破在隧道施工的应用

2.1 工程概况

某高速隧道施工项目主要设计为衬砌断面，其结构形式为马蹄形断面形式，V级围岩断面结构尺寸为10.25m，宽度尺寸为12.78m，断面面积达到了107.16m2；Ⅳ级围岩开挖断面高9.75m、宽度尺寸为12.46m，断面面积达到了98.94m2。隧道洞身结构位置应用光面爆破的方式进行施工，炮眼使用YT28启动凿岩机械设备，直径确定为42m，同时需要在上述围岩的位置上进行一次全断面的爆破开挖施工，下台阶需要进行左右两幅的拉槽开挖施工。上台阶拱脚的隧道断面设置在起拱线的位置上。2.2 光面爆破的设计

（1）爆破器材选定。根据本次工程的实际情况，选择合适的爆破器材进行施工，器材直径为32mm，单卷长度确定为20cm，重量达200g，应用爆破速度超过3200m/s的石乳化查亚，周边眼应用爆索引爆[2]。

（2）爆破参数的确定。本次隧道工程中采用平巷进爆破的方式进行，其主要的特性就是具备一个自由面，并且对炮眼深度进行了明确的规定，通常需要为1.5～3.5m。平巷掘进炮眼根据其位置和作用的不同一般可以分为掏槽眼、辅助眼与周边眼集中，并且需要根据实际需要来确定孔深、间隔距离等技术参数。

①孔位的确定。孔位的确定需要充分考虑到爆坡面的形状、大小等方面，同时还应该分析炮孔对于岩面坚固性、爆破面积以及深度等方面的影响。综合分析辅助眼与周边眼的分布状态，根据岩性来确定其间隔距离，根据实践经验，辅助眼通常设定为0.6～1.2m，周边眼0.4～0.6m。

②孔径的确定。炮眼直径应该综合考虑到钻进速度、炮眼数量、炸药使用量以及岩石块度等参数来确定。炮眼直径根据需要增加，可以全面提升爆炸稳定性和爆炸速度。但炮眼直径过大会导致钻进速度的降低，而炮眼数量的减少也会造成药量不均匀分布的情况，最终造成岩石破碎的质量较差，难以满足工程的施工要求。因为本次施工

1 光面爆破的机理

光面爆破主要是通过在轮廓线位置上设置间隔距离比较小的平行炮眼，然后在该位置上装上不耦合装药，然后同时起爆，爆破完成后能够在炮眼的位置上形成平整的平面。从国外的相关研究中可以发现，光面爆破中使用不耦合装药，药包爆炸之后，在炮眼的位置上形成静压力作用，当炮眼压力在抗压强度以下时，炮眼壁上就会造成不压碎损坏。这种爆破波造成的应力波以及凿岩的过程中导致的其应力状态的改变，会产生较小的径向细微裂隙。裂隙数量和长度会伴随着不耦合系数与药物使用量的不同而表现出不同的形式。通常，药包直径确定之后，不耦合系数越大则药量越小，而细微裂隙数量越小则长度也会越小[1]。

光面炮眼组合之后同时起爆，因为起爆的过程中存在时间差，无法保证在同一时间内起爆。首先起爆的炮眼A会对周边的岩石产生一定的影响，从而形成一些细微的裂隙。因为B炮眼所引起的导向效果，在相邻的炮眼连线的位置上所存在的径向裂隙会先发育。在爆炸气体的影响之下，该裂隙会持续扩张，从而就会在相邻的炮眼的连线位置上存在有应力集中的问题，该位置上的拉应力会比较大。A、B炮眼在爆炸气孔的影响之下纵向裂隙会持续发展，从而直接形成纵向裂隙，贯通在整个区域中。

收稿日期：2019-04-01

作者简介：郭睿（1983—），男，工程师，主要从事公路桥梁养护施工管理。

104中应用的是普通钻机来进行钻进施工，为提升施工效率，根据工程的实际情况，确定炮眼的直径为42mm，装药直径为32mm[3]。

③孔深的确定。炮眼深度尺寸主要影响的是循环钻眼时间、装渣工作量、循环时间以及掘进速度等方面。炮眼深度是在确保围岩与掌子面部分的稳定性基础上，全面提升钻机的钻进施工效率，在确保爆破效果的基础上所设定的最大进尺。结合围岩的具体条件分析，考虑到断面的形式与尺寸，结合初期支护结构尺寸，提升钻孔设备的利用率。从该工程的实际情况分析，确定本次工程中的V剂围岩开挖进尺为2m，Ⅳ级围岩为2m，即Ⅴ级围岩掏眼深度为2.2m，Ⅳ级围岩掏眼则为3.2m。

④孔角的确定。根据实际工程的需要，掏眼主要可以分为倾斜、平行与混合等形式。倾斜掏眼的主要特性就是其与工作面保持相交的状态，可以分为单向、锥形与楔形等方式。在设计方案确定的过程中，如果断面宽度尺寸较大且炮眼深度较大，此时需要应用楔形掏槽的形式。在该种形式中，任何一对槽眼间隔距离应该确定为1～4m，眼底的间隔距离为0.1～0.3m，炮眼数量为4～6。Ⅴ级围岩根据需要开挖进尺2m应该设定为单层掏槽，而Ⅳ级围岩进尺3m应该设定为双层掏槽，其他炮眼应该采用平行布置的方式[4]

。

（3）装药结构。光面爆破主要应用的是不耦合装药的方式，通常其不耦合系数设定为1.5～2.0，炮眼装药的过程中应该使用设备进行准确的确定，确保其合理性。为了可以有效消除炮眼阻力的问题，在炮眼底部的位置上需要设置半个标准药卷，同时可以使得光爆层能够顺利脱离岩体。2.3 施工技术要点

（1）放样布眼。隧道开挖使用的过程中，应该对于任何一个循环都要进行数据参数测量确定，严格控制断面结构，在开挖的位置上应该使用红油漆来进行轮廓线的标记，确定炮眼位置，尺寸偏差应该控制在5cm以下。

（2）定位钻孔。钻眼应该根据所标定的位置进行施工。钻眼的过程中需要与隧道轴线保持平行布置，除了底眼之外，其他的炮眼都需要比眼底的位置低5cm，能够保证岩粉能够顺利地从炮眼流出。掏槽眼要避免出现相互打穿的情况，且眼底需要比其他的炮眼深度深20cm。

（3）清孔装药。装药开始之前，需要将炮眼位置使用压缩空气进行清理干净，同时还应该检查炮眼数量，以保证其达到设计方案的要求。装药的过程中，应该组织人员进行雷管段分别设置，根据爆破顺序来进行装药，要根据工程量进行分区域进行，定员定岗完成该项工作，保证装药的顺利进行，不能存在雷管段混乱布置的情况，从而提升爆破的效果。炮眼装药完成之后需要使用炮泥进行封堵处理。装药开始前，按照要求来计量单孔的药量，并应将炮眼内的杂质清除干净，不能存在任何堵塞物影响爆破质量。

交通世界TRANSPOWORLD（4）网络连接。起爆时采用的是复式网络的方式来进行，此时的连接雷管应该严格控制在12根以内。连接雷管需要应用在相同的施工段内，连接完成之后应该组织人员进行质量检查，要避免存在连接错误的情况，保证连接质量达到要求才能开始进行起爆操作[5]。

3 提升光面爆破质量的措施

3.1 优化爆破设计

根据隧道的地质情况以及爆破效果来选择合适的爆破技术，同时还应该结合实际情况来进行爆破技术的调整，以保证最佳的爆破效果。结合隧道开挖轮廓的超欠挖状况来及时改变炮眼的间隔距离、药物使用量以及不耦合参数等，以确保最终的爆破效果达到要求。3.2 保证钻孔质量

炮眼的间隔距离应该满足钻爆设计的要求，同时应该将炮眼的偏差数据控制在5cm以下，辅助眼的间隔距离误差也应该控制在5cm以下，周边眼的斜率偏差应该控制在5cm/m以下，同时还应该确保各个炮眼的位置上都处于同一平行线上，并且应该保证孔底处在同一个平面上。钻孔完成之后应该立即组织人员进行孔底清理处理，并使用炮泥进行孔口的封堵，保证装药质量达到要求。

4 结语

隧道是我国非常重要的交通基础设施，在隧道施工中还存在一些问题，需要结合工程实际情况选择更优化的施工方案，严格控制各个施工环节的质量。在进行隧道开挖施工的过程中，根据实际需要选择光面爆破技术来进行开挖施工，必须严格控制各个环节的质量，保证各项技术参数达到设计方案的要求。此外，还需要不断完善施工技术，切实提升爆破工作的质量，促进我国隧道工程建设的顺利进行。

参考文献：

[1] 胡利. 光面爆破在隧道施工中的应用[J]. 北方交通，2011

（3）：86-88.

[2] 谭庆令. 光面爆破技术在隧道施工中的应用[J]. 科技风，

2012（24）：138-139，146.

[3] 彭泽权. 高速公路隧道光面爆破技术[J]. 山西建筑，2009

（36）：321-322.

[4] 顾毅成. 从光面（预裂）爆破的应用谈爆破技术的进步

与发展[J]. 铁道工程学报，2010（1）：77-81.

[5] 章和平. 预裂爆破和光面爆破在隧道台阶法施工中的应

用[J]. 科技风，2010（8）：209.

（编辑：姬瓅瓅）

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