摘 要：光面爆破是通過有效控制爆破的作用力范圍和方向，使爆破后的巖面圓順平整，防止巖面開裂，保持圍巖自穩(wěn)性，確保施工安全，同時又能減少超、欠挖和支護(hù)工程量，節(jié)省施工成本，提高工程質(zhì)量和進(jìn)度，以達(dá)到控制巖體開挖輪廓的施工方法。光面爆破技術(shù)在硬巖、較硬巖中應(yīng)用較為廣泛。

關(guān)鍵詞：灰?guī)r白云巖地質(zhì) 隧道 光面爆破 施工技術(shù)

中圖分類號：U455.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（b）-0068-02

1 工程概況

團(tuán)寨隧道位于貴州省都勻市西郊，全長2013.93 m，最大埋深約300 m。設(shè)計為客專雙線隧道，設(shè)計時速250 km/h。隧道開挖斷面約140 m2，凈寬約12.8 m，凈高約8.7 m。全隧穿越的圍巖以較完整的灰?guī)r、白云巖為主，其中有III級圍巖1039 m。下面就灰?guī)r白云巖地質(zhì)隧道的光面爆破施工技術(shù)做如下總結(jié)。

2 超欠挖影響

嚴(yán)重的超欠挖會浪費資源、增加成本、加大施工難度，主要表現(xiàn)在以下幾點。

（1）增加棄渣量，浪費機(jī)械和增加耗時。

（2）超挖部分回填，增加混凝土用量和加大工程量。

（3）欠挖直接影響襯砌結(jié)構(gòu)厚度，處理費工、費時、耗材。

（4）超欠挖形成的褶皺面，既影響外觀質(zhì)量，又不利混凝土噴射、防水板鋪掛，致使工序難以正常銜接，不利于施工組織。

（5）局部嚴(yán)重的超欠挖會產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響圍巖的穩(wěn)定能力，巖體易崩落、掉塊，給施工造成安全隱患。

要盡量減小由于超欠挖帶來的不利影響，必須針對不同的圍巖地質(zhì)，選取適宜的爆破參數(shù)。

3 光面爆破參數(shù)選擇

團(tuán)寨隧道設(shè)計要求III級圍巖采用上下臺階法施工，III級圍巖段隧道主要以較完整的灰?guī)r白云巖地質(zhì)為主。在實際施工中，上臺階高度為7.63 m。

光面爆破的主要參數(shù)有：不耦合系數(shù)（k）、最小抵抗線（W）、周邊眼間距（E）、周邊眼密集系數(shù)（μ）、和裝藥集中度（γ）。

3.1 不耦合系數(shù)（k）

3.2 最小抵抗線（W）

最小抵抗線即光面層厚度，光爆效果的好壞，除受周邊眼間距的周邊裝藥結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響外，更主要受到最小抵抗線的影響，光面層厚度不僅影響周邊眼裂紋的形成，而且還影響著光面層的破碎和開挖后隧道圍巖的穩(wěn)定，因此確定合理的光面層厚度對提高光面爆破效果有積極的作用。

3.3 周邊眼間距（E）

周邊眼原則上應(yīng)布置于設(shè)計輪廓線上，施工中因受鑿巖機(jī)機(jī)型的限制，同時為方便施工，需向外偏斜3°～5°，使眼底落在輪廓線外10 cm處。

確定周邊眼間距E值，根據(jù)試驗，光爆周邊孔間距一般為E=（8～18）d（d為炮眼直徑）。團(tuán)寨隧道炮眼直徑d=42 mm，根據(jù)軟巖和層理節(jié)理發(fā)育的巖層眼間距應(yīng)小而最小抵抗線應(yīng)大、堅硬穩(wěn)定的巖層眼間距應(yīng)大而最小抵抗線應(yīng)小的原則，驗算確定E的取值范圍為10～13 d，再經(jīng)現(xiàn)場爆破試驗最終確定周邊眼間距E取值為50 cm時，能有效控制爆破輪廓，減少超欠挖。

3.4 周邊眼密集系數(shù)（μ）

周邊眼密集系數(shù)是指孔距E與最小抵抗線W之比值，即μ=E/W。μ值的大小，對光面爆破效果影響最大，下面從三種不同情況進(jìn)行說明。

（1）當(dāng)μ=E/W≈2時，孔間距值E偏大，而W值偏小，爆破后形成兩個單獨的爆破漏斗。

（2）當(dāng)μ=E/W≈1時，如果兩炮眼同時起爆，壓縮波到達(dá)自由面前，即可完成孔間裂隙的貫通，形成光面。如不同時起爆，另一炮眼起臨空面作用，也可達(dá)到光面爆破效果。

（3）當(dāng)μ=E/W≈0.5時，不管是否同時起爆，壓縮波到達(dá)自由面時，首先到達(dá)相鄰炮孔，不僅產(chǎn)生裂縫，并使該孔巖石深度破壞，對巖體擾動大，也極易造成超挖，達(dá)不到光面爆破的效果。

實踐表明，當(dāng)μ=0.7～1.0時，爆破后的光面效果較好，硬巖中取大值，軟巖中取小值。在團(tuán)寨隧道施工的III級圍巖開挖時，μ取1.0時光爆效果最好。

3.5 裝藥集中度（γ）

裝藥集中度是指單位長度炮眼中裝藥量的多少（g/m）。為了控制裂隙的發(fā)育，保持新壁面的完整穩(wěn)固，在保證沿炮眼連心線破裂的前提下，盡可能少裝藥。軟巖中一般可用70～120 g/m，中硬巖中為120～300 g/m，硬巖中為300～350 g/m。

4 炮眼數(shù)量及裝藥量參數(shù)設(shè)計

4.1 炮眼數(shù)量

4.2 每循環(huán)裝藥量

5 掏槽眼形式

由于開挖面積較大，施工中采用楔形掏槽。炮眼與開挖面間的夾角α、上下兩對炮眼的間距a、同一平面上一對掏槽眼眼底間距b，是影響掏槽效果的重要因素，施工中夾角α取75°，a值取50 cm，b值取65 cm。

結(jié)合上述方法，亦可計算出下臺階爆破參數(shù)?？偨Y(jié)III級圍巖每一循環(huán)爆破參數(shù)見（表1）。

6 起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

爆破振動與同段起爆的炸藥量密切相關(guān)，采用非電毫秒雷管微差起爆技術(shù)，不但控制單段雷管的起爆藥量，又能有效地控制每段雷管間的起爆時間，使爆破振動波不疊加。這樣既能保證巖石破碎達(dá)到理想爆破效果，又能消除爆破振動的有害效應(yīng)。隧道采用孔內(nèi)同段、孔外微差的起爆網(wǎng)絡(luò)，在掏槽眼、輔助眼、底板眼及周邊眼中，起爆藥量較大段別雷管間隔時差不小于20 ms，起爆雷管采用國產(chǎn)系列非電毫秒雷管，這樣可以使爆破振動速度降低30%。使用非電毫秒延時雷管段別1、3、5、7、9、11、13、15，起爆順序為：掏槽眼—輔助眼—周邊眼—底板眼。

7 起爆效果

8 主要施工機(jī)械設(shè)備及人員配置

（1）YT-28氣腿式鑿巖機(jī)15臺，人員16人。

（2）電動空壓機(jī)20 m3的4臺。

（3）開挖臺架一個。

（4）火工品：乳化炸藥、毫秒雷管。

（5）ZL50裝載機(jī)2臺。

（6）15T自卸汽車4輛。

（7）卡特220型挖掘機(jī)。

9 施工注意事項

（1）測量人員嚴(yán)格按鉆爆設(shè)計圖進(jìn)行測量放樣，準(zhǔn)確定出炮眼（尤其是周邊眼）的位置。

（2）輔助眼及周邊眼孔底要盡可能保持在同一平面上，以獲得爆破后較平整的掌子面，方便下一循環(huán)施工。

（3）為了減少振動、飛石及噪聲，保證洞內(nèi)初期支護(hù)及作業(yè)安全，炮孔加強堵塞，避免飛石溢出，降低噪聲，減弱振動，并讓機(jī)械、人員撤出安全距離。

（4）根據(jù)巖體的不同地質(zhì)條件，合理利用結(jié)構(gòu)面。一些斷層、節(jié)理、裂隙可以起到控制縫隙擴(kuò)展方向的作用，爆破時可加以利用。

（5）爆破設(shè)計優(yōu)化。每次爆破后檢查爆破效果，分析原因及時修正爆破參數(shù)，提高爆破效果，改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。