高速公路隧道光面爆破施工技术探讨

陈量 黄剑

摘 要：光面爆破隧道施工中应用十分广泛，通过有效控制周边眼炸药来减少围岩的爆震裂缝，增强围岩自身的承载力，从而确保隧道施工安全快速进行。文章分析了光面爆破施工工艺流程、光面爆破施工设计及施工方法，并提出了相应的质量和安全控制措施。

关键词：高速公路;光面爆破;隧道施工

中图分类号：U455.6 文献标识码：A

采用光面爆破施工，不仅可以增强施工安全性，还能减少隧道的超欠挖和支护的工作量，节省大量混凝土施工，降低工程成本。但是光面爆破操作流程多，注意事项杂，容易出现两炮衔接台阶大，凸凹度大，炮痕率低、超挖现象严重等问题，对围岩的破坏性和扰动性大，严重的会影响到围岩的稳定，同时也增加了混凝土喷射成本。因此在光面爆破过程中，应进行爆破参数设计及优化，改进施工工艺，加强施工质量控制，确保整个施工阶段的安全和质量。

1 光面爆破施工工艺流程

2 光面爆破的设计

不同隧道地质情况应根据不同的围岩类型及开挖工法进行初步爆破设计，并对围岩实际爆破效果进行监测和分析，根据现场的实施效果不断优化爆破设计，以便达到理想的爆破效果。

2.1 爆破方案的选定

在实际施工中我们常采用的是压顶式光面爆破，斜眼掏槽法，掏槽眼布置在掌子面的中间部位。斜眼掏槽需要的槽眼个数较少，同时可以根据岩层的实际情况选择掏槽角度和掏槽方式，更方便抛出岩石。

2.2 光面爆破参数的选择

爆破参数需要通过爆破试验来确定，在试验过程中应严格参照相关规范及标准，结合施工经验进行适当修正。一般光面爆破参数如表1所示。

2.3 爆破装置的选用

对于凿岩设备的选择，则需要结合实际施工情况（开挖轮廓线地层结构），选择适当规格型号的凿岩机械设备，设备的钻头直径大小、钻杆长度（同时配置多种不同长度的钻杆）均需考虑实际施工要求。同样也需要结合实际情况选择适当的炸药种类。对于装药结构而言，需要选择与所钻凿光爆孔相匹配的特殊装药结构，如普遍选择配置不耦合装药结构。对于雷管和传爆结构而言，需要优先配置非电毫秒微差雷管，并使用导爆索传爆装置。

2.4 掏槽方式

掏槽按斜眼楔型进行可以减少钻孔的数量，同时缩短钻孔时间，从而保证隧道开挖速度。

3 爆破施工方法

3.1 放样布眼

钻眼前，测量人员先测量出隧道中心位置并用红油漆准确绘出，放出拱顶设计高程，确定隧道开挖断面轮廓线，将炮眼位置标出，要求误差控制在5 cm范围内，检查布眼各项事项均符合要求后才能开始钻眼，直线段可以通过激光导向仪来控制开挖方向和开挖轮廓线，从而提高测量精度、减少测量时间。

3.2 定位开眼

在钻眼的施工过程中，要注意钻孔台车始终与隧道轴线保持平行，将台车摆放就位以后，按照炮眼布置图进行钻孔施工，周边眼与掏槽的眼实际精度应符合规范标准的具体要求，钻孔误差控制在3 cm内。

3.3 钻眼

围岩开挖钻孔采用的是人工手持风钻钻眼，钻孔质量直接影响到开挖轮廓的圆顺和平整，也是影响隧道爆破质量和进度的一个重要因素，因此必须按照“定人、定钻、定位”的要求，做到“准、平、直、齐”，这就要求钻孔工人不能随意调整位置，如某一工人负责的部位钻孔爆破后效果差，现场技术员、施工队组织查找原因并总结，必要时更换钻孔工人。

炮眼布置的深度和開挖角度是影响钻爆的重要因素，必须满足钻爆要求。掏槽眼眼底间距误差不能超过5 cm，眼口间距误差不能超过3 cm，辅助眼眼口行距、排距误差不能超过5 cm，周边眼眼口误差不能超过3 cm，眼底不能超过开挖断面轮廓线3 cm/m～5 cm/m（深眼取大值，浅眼取小值）。

当掌子面出现较大凹凸时，应根据现场情况调整炮眼深度，使辅助眼和周边眼在同一垂直面上，对钻爆后不符合要求的炮眼应重新钻爆，检查符合要求后再进行装药。

3.4 成孔检查及清孔

钻孔完成后，由专人对成孔进行检查验收，应逐孔检查孔深、孔的角度和孔间距，发现有不符合要求的炮眼应重新钻孔。在检查验收的同时，根据开挖面的平整情况局部修正装药量。装药前采用高压风进行钻孔清理，吹走孔内石屑，吹干孔内的积水，再用炮棍检查孔内是否有杂物堵塞空洞等。

3.5 装药

围岩光爆周边眼采用不耦合装药，专用红绳导爆索形式装药结构，其余炮眼采用连续装药，装药后的所有炮眼都采用炮泥机制作的粘土炮泥进行堵塞，炮眼堵塞材料严禁采用除炮泥外的其他材料，在堵塞前先制作一条略小于炮孔直径的炮泥条作为备用，堵塞长度应通过计算确定，当炮眼直径为φ25 mm或φ50 mm时，堵塞长度不能小于18 cm和45 cm。周边孔采用导爆索、竹片、药卷间隔捆绑的装药结构。

3.6 连接起爆网络

在高速公路隧道开挖环节中，施工人员应结合实际施工情况，构建适当的光面爆破起爆网络（如构建复合式起爆网络、族式起爆网络等）。而在起爆网络连接环节中，施工人员需要注意以下两点：避免对导爆管进行拉结;不同炮眼之间的雷管连接数量应保持相同。施工管理人员与相关技术人员要组织开展全面的光面爆破质量检测工作，及时发现和解决所存在的问题，随后做好人员与设备的清场作业，摆放安全警示装置，开展起爆作业。

3.7 警戒和起爆

对爆破网络检查合格后，由警戒人员对爆破区域进行清场，待所有设备和人员撤离至安全地点后，再将起爆网络与起爆器连接，并做好爆破警戒后，方可由爆破工起爆。

3.8 爆后检查

爆破后必须经过15 min通风排烟后，检查人员方可带防护器材进入爆破地点，检查是否存在瞎炮及可疑现象，并对钻爆效果进行检查。当出现瞎炮时，要对放炮现场进行检查，分析瞎炮产生的原因，如果是因为孔外管破损引起的，则需要切除破损部位并将导爆管二次连接处理，需要注意的是接头与炮眼要尽可能接近;如果瞎炮是因为孔中管破损产生的，则要保护好放炮现场，由专业工程师查看现场后讨论、制定处理方案，不允许放炮人员私自处理。

每次爆破进行通风排烟后，要对当次爆破效果进行检查，主要查看炮痕保存率、爆方石块大小、抛掷距离、超欠挖、爆破进尺、围岩的损坏程度等方面，并根据现场情况进行综合评估分析，尤其是效果欠佳时应分析原因及时优化钻爆设计，以总结经验，达到满意的钻爆效果。

4 光面爆破施工技术的质量与安全控制措施

4.1 质量控制措施

在各次光面循环爆破作业完成后，施工人员应及时借助相关施工机械设备开展现场通风处理作业，待爆破作业现场可视程度较高时，再对光面爆破作业效果进行检查、记录，并在其基础上对后续光面爆破作业计划进行优化调整。在发现各类施工质量问题时（如出现光面爆破作业对，隧道围岩结构造成过渡扰动破坏等问题），应及时分析问题成因，并采取有效解决措施，待问题解决后再组织开展后续光面爆破作业。

在放样布眼作业环节中，施工人员需要对不同光爆孔進行排序编号，并做好标识信息，为后续钻孔作业的开展提供明确的施工参照信息。在设计的光爆孔位置与分布残留孔眼叠合（或是二者间隔距离过小）时，应适当移动孔位，避免残留孔眼对后续钻孔作业的施工质量造成干扰。

在钻孔环节中，施工人员应严格控制孔位、钻凿角度等参数的误差范围，并在钻孔作业完成后及时开展质量检查工作，最大限度地避免漏钻、多钻等施工问题的出现，并及时解决出现的问题。在钻孔作业完成后，施工人员需要使用木楔等材料封堵孔眼，避免孔眼内混入重量过大的物体，例如，在孔眼内落入石块时，很难用常规的高压吹风方式将光爆孔内的杂质清理干净。

在装药作业环节中，施工人员应提前将药卷在导爆索装置上进行串联绑扎（将药卷绑扎在强度系数较高的竹片等材料上），并确保将绑有药卷的竹片放置在周边孔内（药卷紧靠岩石内侧，竹片紧贴围岩外侧）。这一措施的落实，可在一定程度上实现对爆破效果的加强（在充分保护隧道围岩结构稳定性的基础上）。

4.2 安全控制措施

隧道施工是一项危险性大、风险系数高的工作，施工前应提前勘测地址条件，动态掌握隧道内掌子面发生的变化，及时调整施工方案，尽短时间内做好初支和超前支付。在施工过程中，要严格按照先支护顶部，再进行开挖施工的基本原则进行作业，开挖过程中要严格控制每循环进尺，开挖成型以后立即进行初支，并尽可能早的进行仰拱施工，以改善受力条件，同时保证各项施工工序能有效衔接。遇到特殊地段，则要适当缩短钢格栅之间的距离，并对超前锚杆进行加密处理。同时要加强隧道施工过程中的数据量测和监测，初支完成后，要对拱顶实际下沉量与墙腰实际收敛进行准确量测，并对量测数据进行分析和处理，当数据显示存在异常时，不可进行下一步开挖，而要先对数据异常的原因进行分析，必要时要采取有效措施对围岩进行加固处理。

参考文献：

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