楚靜靜

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隧道施工中的光面爆破技術(shù)運(yùn)用與實(shí)施要點(diǎn)解讀

楚靜靜

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司管片制作項(xiàng)目經(jīng)理部 天津市 300222）

本文將就工程實(shí)例展開針對(duì)性分析，探討某隧道施工中所采用的光面爆破技術(shù)機(jī)理及實(shí)際技術(shù)應(yīng)用過(guò)程，指出相應(yīng)技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)，證明光面爆破技術(shù)之于隧道施工工程的重要價(jià)值體現(xiàn)。

隧道施工；光面爆破技術(shù)；爆破使用；成縫機(jī)理；實(shí)施要點(diǎn)

光面爆破技術(shù)對(duì)爆破參數(shù)選擇非?？量蹋鼑?yán)格遵循分區(qū)分段科學(xué)設(shè)計(jì)，是一種典型的微差爆破方法。它同時(shí)也具有強(qiáng)大的控制性，能夠根據(jù)設(shè)計(jì)要求來(lái)控制爆破輪廓線，也能有效控制周邊眼炸藥的爆破能力范圍，最大限度降低由于爆破作用力所造成的周邊圍巖結(jié)構(gòu)擾動(dòng)問(wèn)題，保證圍巖結(jié)構(gòu)原始穩(wěn)定性。目前，光面爆破技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于對(duì)隧道控制斷面的欠挖及超挖工程當(dāng)中，始終保有著極高的爆破作業(yè)質(zhì)量及效率。

一、光面爆破的基本成縫機(jī)理闡述

光面爆破成縫機(jī)理相對(duì)復(fù)雜，針對(duì)它的影響因素也非常之多。例如炮孔壁面在受到炸藥爆破壓縮應(yīng)力以后就會(huì)衍生一種橫切向應(yīng)力作用，而相鄰炮孔之間會(huì)由于這種橫切向應(yīng)力產(chǎn)生應(yīng)力加強(qiáng)帶，最終產(chǎn)生徑向裂隙，這就是光面爆破成縫。當(dāng)然，這種應(yīng)力加強(qiáng)帶也與炸藥裝藥結(jié)構(gòu)有關(guān)，因?yàn)槟承┎获詈涎b藥及緩沖裝藥結(jié)構(gòu)都會(huì)使得爆炸氣體對(duì)孔壁造成長(zhǎng)時(shí)間影響，形成炮孔孔壁之間由于爆轟氣體所產(chǎn)生的橫向應(yīng)力加強(qiáng)帶，威力較大時(shí)還會(huì)形成以炮孔間為主要區(qū)域的規(guī)則環(huán)向裂紋。

二、工程項(xiàng)目概況

以某地區(qū)鐵路隧道建設(shè)項(xiàng)目為例，它的隧道洞長(zhǎng)長(zhǎng)度為1300m，是典型的雙線隧道，整個(gè)隧道位于一條直線上，是按照新奧法原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的，且采用了復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。隧道整體中存在III級(jí)圍巖（800m），另外隧道建設(shè)施工還采用了C30混凝土，它的仰拱混凝土厚度達(dá)到50cm，拱墻部位為同心圓結(jié)構(gòu)，凈高度9m，凈寬度12m。由于該隧道為III級(jí)圍巖結(jié)構(gòu)，整體穩(wěn)定性相對(duì)較好，其巖性也主要以砂頁(yè)巖互層為主，絕大部分為水平層理巖層。綜上所述，結(jié)合該地區(qū)鐵路隧道施工區(qū)段實(shí)際狀況及各項(xiàng)指標(biāo)屬性，決定采用光面爆破方案來(lái)展開施工，以達(dá)到最好的的爆破效果。

三、工程項(xiàng)目隧道光面爆破技術(shù)的應(yīng)用流程

（一）施工工藝流程

結(jié)合本工程項(xiàng)目地理環(huán)境實(shí)際指標(biāo)以III及水平圍巖段為主，所以采用光面爆破進(jìn)行隧道開挖。要求施工過(guò)程要嚴(yán)格按照光面爆破設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制裝藥數(shù)量，最大限度減小爆炸爆轟波對(duì)周邊圍巖的擾動(dòng)，保證隧道施工建設(shè)安全。隧道在開挖過(guò)程中還會(huì)利用到加工臺(tái)架人工用風(fēng)槍進(jìn)行鉆眼，同時(shí)為光面爆炸選擇非電毫秒雷管微差起爆及多段起爆兩種起爆方式。它的具體起爆順序如下：

挖槽、擴(kuò)槽——由低段向高段逐一起爆——爆破周邊眼

基于上述3步流程，要事先考察待爆破圍巖部位水平分層是否存在明顯的互層現(xiàn)象，同時(shí)在布置周邊眼過(guò)程中也要觀察周邊眼的實(shí)際間距，避免不平均分配現(xiàn)象。另外在明確了互層以后要適當(dāng)增加炮孔，使炮孔間距密度變大，這也是為了均衡炸藥能量分配，以達(dá)到較為顯著的光面爆破效果。

由于光面爆破受到多種因素制約，例如圍巖強(qiáng)度、節(jié)理、層理、整體性等地質(zhì)因素，所以爆破現(xiàn)場(chǎng)圍巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)可能千差萬(wàn)別?；诖?，必須對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行細(xì)致的、動(dòng)態(tài)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)調(diào)整，將已經(jīng)實(shí)施過(guò)的圍巖爆破技術(shù)參數(shù)記錄下來(lái)，作為新一輪爆破的技術(shù)依據(jù)，因此每一步爆破作業(yè)都是環(huán)環(huán)相扣的，而爆破方應(yīng)該選擇爆破數(shù)據(jù)最佳的一組參數(shù)來(lái)作為與設(shè)計(jì)試爆的主要參考，如圖1。

圖1施工現(xiàn)場(chǎng)光面爆破的技術(shù)設(shè)計(jì)流程示意圖

（二）對(duì)爆破材料的選擇

針對(duì)水平圍巖的光面爆破設(shè)計(jì)分析

在完成爆破準(zhǔn)備工作，了解基本爆破工藝流程以后，要對(duì)該工程項(xiàng)目的III級(jí)圍巖進(jìn)行節(jié)理發(fā)育水平檢測(cè)，詳細(xì)考慮圍巖光面爆破參數(shù)設(shè)計(jì)中所涉及的水平層間及周邊眼主炮孔裝藥量關(guān)系，并嚴(yán)格控制由主炮孔爆破所產(chǎn)生的裂隙破壞區(qū)域范圍，要求其不可超過(guò)周邊眼的實(shí)際裂隙破壞區(qū)范圍，尤其是在分層最明顯的頂板位置更要嚴(yán)格遵循該方面要求。然后，基于實(shí)際爆破振動(dòng)速度來(lái)計(jì)算爆破振速范圍，給出以下經(jīng)驗(yàn)公式為：

這里，v表示振速（cm/s），Q表示單個(gè)炮孔的裝藥量（kg），R表示孔距（m），而該工程項(xiàng)目中爆破振速對(duì)周邊炮孔眼所產(chǎn)生的危險(xiǎn)振速范圍在70~100cm（此處取70）。基于上述一系列光面爆破指定參數(shù)展開該項(xiàng)目的水平圍巖爆破設(shè)計(jì)，以下給出該工程的具體光面爆破參數(shù)，如表1。

周邊眼布置孔徑/mm孔間距/mm線裝藥度/(g·m-1)最小抵抗線/cm藥卷直徑/mm裝藥結(jié)構(gòu)雷管段別 上臺(tái)階45452205025不耦合裝藥12 中臺(tái)階45502305525不耦合裝藥12 下臺(tái)階45502405925不耦合裝藥12 仰拱45552606025不耦合裝藥11

表1III級(jí)圍巖光面爆破參數(shù)表

通過(guò)上述設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)實(shí)施試驗(yàn)爆破和調(diào)整，再基于該工程隧道的主要圍巖性質(zhì)和鉆孔直徑來(lái)選擇確切的炸藥藥卷直徑及鉆孔深度，整體對(duì)光爆參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化。在經(jīng)過(guò)該技術(shù)流程后，就能一定程度上強(qiáng)化光爆效果[2]。

四、隧道施工工程項(xiàng)目中光面爆破的施工控制要點(diǎn)

關(guān)于該隧道施工工程項(xiàng)目的光面爆破施工環(huán)節(jié)，以下介紹3點(diǎn)技術(shù)控制要點(diǎn)。

首先，要對(duì)裝藥量及段間延時(shí)時(shí)差進(jìn)行嚴(yán)格控制，要以達(dá)到控制爆破振速目標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，盡可能減小對(duì)周邊圍巖的擾動(dòng)與破壞作用。

其次，在鉆眼過(guò)程中，必須按照趙設(shè)計(jì)方案來(lái)進(jìn)行例如鉆眼時(shí)掘進(jìn)眼應(yīng)該保持與隧道軸線平行位置，特別是炮眼口相比于炮孔位置要底5cm左右，這樣便于鉆孔過(guò)程中巖粉能夠自然流出。該工程在周邊眼外部位置進(jìn)行專門對(duì)外插角進(jìn)行控制，令其保證在3°域內(nèi)，且保證最大超挖量要小于7cm，另外底眼部分相比于其它炮眼設(shè)置要更深（20cm左右）。

第三，起爆過(guò)程中該工程也采用了電雷管配合塑料導(dǎo)爆管共同構(gòu)成起爆網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)對(duì)雷管的聯(lián)接進(jìn)行檢查，看其是否存在漏聯(lián)雷管，在檢查無(wú)誤后才能發(fā)出起爆信號(hào)[3]。

總結(jié)：本文對(duì)隧道施工工程中的光面爆破技術(shù)進(jìn)行了成縫機(jī)理、工藝流程闡述，并加以例證，實(shí)際證明光面爆破在實(shí)施過(guò)程中對(duì)技術(shù)要求的嚴(yán)謹(jǐn)性和精確性。施工技術(shù)人員應(yīng)該在工程實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)參數(shù)調(diào)節(jié)及管理，才能確保光面爆破效果達(dá)到最佳。

[1]王建平.隧道施工的光面爆破應(yīng)用研究[J].科技風(fēng),2015(17):168-169.

[2]鄧鵬宇.光面爆破在片巖隧道開挖中的應(yīng)用研究[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào),2014(6):136-137.

[3]伍燦,張濤.光面爆破技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用研究[J].四川建筑,2014(6):124-124,127.

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