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5 轮廓控制爆破技术
轮廓控制爆破技术包括：光面爆破法、预裂爆破法、缓冲爆破法、密集空孔法、龟裂爆破法、定向断裂控制爆破等。其中，光面爆破和预裂爆破技术因具有独特优势而应用最多。 5.1 光面爆破
光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个符合设计轮廓的开挖面。
根据断面和施工条件、施工方法不同，光面爆破法可分为预留光面层法和全断面一次爆破法（简称全断面法）。
图5-2 地下工程开挖光面爆破炮眼布置示意图
(a)全断面开挖一次起爆法；图内数字1~12同时代表起爆顺序；W—顶拱光爆层厚度；E—光面眼间距； (b)预留光面层法
5.1.1 地下工程开挖光面爆破
光面爆破法又包括全断面法和预留光爆层法。其爆破方法要研究的问题主要是炮眼布置、炮眼参数以及装药起爆等。 5.1.1.1 全断面法
其掏槽眼、辅助眼等的参数按掘进爆破设计；周边眼则按光面爆破设计。全断面炮眼常用多段毫秒导爆管起爆系统配合导爆索顺序起爆。周边眼多采用导爆索连接同时起爆。
全断面法爆破效率高、掘进速度快、经济技术效益好、施工安全，容易推广。
例如，紫金山金矿25 m2断面巷道自从成功实施全断面一次成型光面爆破技术后，月进尺由原来不足60m提高到120m，眼痕率大于80%；超挖量由15~20%减少到3%，降低了成本和支护费用，提高了掘进台班效率和施工安全性。 5.1.1.2 预留光爆层法
对于大断面巷道或硐室常采用的分部掘进爆破，包括台阶法和导坑（硐）法，都采取预留光爆层。 5.1.2 周边眼光面爆破参数设计 5.1.2.1 主要参数
• 全断面法光面爆破参数选择与岩石和地质条件、炸药的品种与性能、隧道开挖断面的尺寸、装药
结构、起爆方法等因素有关。
• 光面爆破主要参数有：炮孔直径d、炮孔间距a、光爆层厚度W、周边孔的密集系数m、不耦合
系数k和线装药密度q等。
（1）周边眼间距a
一般取：a=(8～18)d (5—1)
（2）光爆层厚度W
即周边眼起爆时的最小抵抗线W。
一般： W=(10～20)d (5—2) （3）周边孔的密集系数m 精品文档
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m= a /W 或 m= 0.7 ～1.0 （4）不耦合系数 k
实践证明，当不偶合系数在1.5~3.43范围时，缓冲作用最佳，光爆效果最好。 （5）线装药密度
线装药密度指炮孔装药量对不包括堵塞部分的炮孔长度之比。 软岩：70～120g/m；中硬岩：100～150g/m； 硬 岩：150～250g/m。
表5-1隧道光面爆破参数实例
周边孔 间距 E/cm 62 60～65 65 80 周边孔 抵抗线 W/cm 75 50 线装药密密集系数 度 E/W q/kg.m-1隧道名称 地质 条件 炮孔深度 L/m 施工方法 0.8 1.28 0.17～0.21 0.45～0.55 0.13～0.18 0.375 0.375 3.5 2.0～2.5 2.5 2.5 1.2 全断面开挖 全断面开挖 全断面开挖 全断面开挖 全断面开挖 Ⅱ台阶 一支山隧道 渔洞隧道 龙堰坝隧道 深溪沟隧道 白石岩一号隧道 蜜蜂青二号隧道 硬岩 硬岩 硬岩 中硬岩 软岩 硬岩 中硬岩 66～70 0.85～1.0 70 70 65～75 0.92 1.14 55～60 0.8～0.95 江头村隧道 硬岩 50～70 50～60 1.2 1.2 Ⅱ台阶 韩家河隧道 铁四局三处2号隧道 小水溪隧道 铁二局综合报导 中硬岩 硬岩 中硬岩 坚硬岩 坚硬岩 60 60 50～60 62 70 79 45～54 75 0.86 0.75 1.0 0.8 0.35 0.2～0.22 0.24～0.28 0.22～0.30 0.10～0.14 2.2～2.7 1.6～2.0 1.8 1.3～1.7 Ⅱ台阶 上、下导坑 上、下导坑 上、下导坑 范家嘴隧道 中硬岩 中硬岩 坚硬岩 45～55 50～60 0.8～1.0 1.2～1.5 上、下导坑 漏斗棚架 弧形导坑 皇后岭隧道 45～50 50～60 0.75～1.0 1.8～2.2 精品文档
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预留光面层 铁二局一处隧道 中硬岩 坚硬岩 软岩 40～50 40～50 1.0 0.15～0.22 0.13 拱1.7～1.8 墙1.3～2.0 拱1.7～1.8 墙1.5～2.0 反台阶、 预留光面层 反台阶、预 留光面层 铁二局一处隧道 30～35 30～35 1.0 注：小炮孔爆破，Φ42mm左右，开挖断面40～50m2 5.1.2.2 周边眼装药结构
周边炮孔的装药结构大体有径向不耦合装药、轴向空气间隔装药。一般分为孔口堵塞段，正常装药段及孔底加强段等三部分，堵塞段的长度一般可取炮孔深度的1/4~1/3（不宜小于20cm），以保证爆破时气体不致过早地逸出。
5.1.3 光面爆破质量标准和影响因素 5.1.3.1评定光面爆破效果的主要指标
• 地下工程掘进光面爆破，一般认为：
①平均线性超挖量≤l00mm；最大线性超挖量≤250mm； ②爆破进尺达到设计要求，块度满足装渣要求；
③孔痕率：硬岩应大于80%，中硬岩应大于70％，软岩应大于50％，并在轮廓面上均匀分布。
表5-2 铁路隧道光面爆破质量评定标准
序号 1 2 3 4 5 6 项目 平均线超挖量 /cm 最大线性超挖量 /cm 两炮衔接台阶最大尺寸 /cm） 炮孔痕迹保存率 /％ 局部欠挖量 /cm 炮孔利用率 /％ 硬岩 16～18 20 15 ≥80 5 90 中硬岩 18～20 25 20 ≥70 5 90 软岩 20～25 25 20 ≥50 5 95 5.1.3.2 影响光面爆破质量的因素
主要是光面爆破参数选择和光面孔的钻孔精度。 关于钻孔精度应该做到准、平、直、齐。 5.1.4 隧道掘进光面爆破实例： （1）工程概况
渝怀铁路杉树陀隧道,全长4732m，是渝怀铁路重点工程之一。隧道出口单线通过的暗河、溶洞、断层较多，岩质以灰岩、白云岩、炭质页岩为主，溶洞发育，节理发育围岩类别为Ⅲ类、Ⅳ类，施工难度大，采用全断面光面爆破。 2.光面爆破技术的主要参数 (1) 周边炮眼直径, d = 45mm；
(2)周边眼间距a，取起拱线以上a= 65cm，起拱线以下a= 50cm； (3)最小抵抗线(光面层厚度)W ，根据围岩情况，取70 cm； (4)周边眼密集系数m，取m=0.8；
(5)线装药密度q，通常q = 0.2~0.3kg/m，取q = 0.24 kg/m。 3.周边孔装药结构 精品文档
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结合实际情况,一般孔深3m，周边孔线装药密度取0.24kg/m，采用φ20×150g药卷,共需5卷，其装药结构见图5-5；
4.全断面光爆布孔方法
65图5-5 周边孔（光面眼）装药结构（单位：cm）
导爆管雷管导爆索药包炮泥126060606048围岩布孔计算：周边孔37个，底孔11个，辅助孔62个；掏槽孔中心布置3个φ108mm空孔（不装药）；周边设10个内倾35°掏槽眼，如图5-6所示。
5. 起爆顺序
采用1、3、5、7、9、11、13、15、17、19共10段微差毫秒导爆管雷管，复式网路，全断面一次起爆,其顺序为掏槽眼、辅助眼、周边眼、底眼。
6.爆破效果
周边孔布置参数选定是合理的,隧道开挖轮廓整齐、美观，起拱线以上半眼率几乎达100%，下半断面半孔率达90%以上，大大提高了工效，并且每米可以减少开挖量0.8m3左右、回填量0.8m3，每延米可节省240元，经济效益显著，不但确保了施工安全、质量，也加快了施工进度。
531241—空孔；2—掏槽孔;3—辅助孔；4—周边孔；5—底孔图5-6 Ⅲ类围岩隧道全断面炮孔布置
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