裴巧巧　申鐵軍

摘要 首先，分析了隧道水壓聚能爆破施工技術(shù)，具體包括炮眼的布置、水袋的制作、聚能管的制作、炮泥的制作及裝填。其次，分析了某隧道Ⅴ級(jí)、Ⅳ級(jí)、Ⅲ級(jí)圍巖爆破參數(shù)與常規(guī)光面爆破效果。再次，分析了隧道水壓聚能光面爆破后效果。最后，結(jié)合經(jīng)濟(jì)成本，對(duì)兩者進(jìn)行比較。研究表明，隧道水壓聚能光面爆破更為先進(jìn)合理，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞 靜態(tài)；爆破；預(yù)裂；破巖；試驗(yàn)

中圖分類號(hào) U455.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B文章編號(hào) 2096-8949（2023）24-0148-03

0 引言

隧道施工建設(shè)，施工難度較大，屬于高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，其爆破施工是重要的環(huán)節(jié)之一。爆破施工在一定程度上對(duì)圍巖進(jìn)行破壞，會(huì)降低圍巖穩(wěn)定性，常見(jiàn)的表現(xiàn)是隧道輪廓形成嚴(yán)重的超欠挖現(xiàn)象。該文研究總結(jié)水壓聚能爆破，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際使用情況，對(duì)常見(jiàn)兩種爆破工藝進(jìn)行總結(jié)。

1 隧道水壓聚能爆破施工技術(shù)

1.1 炮眼的布置

（1）先布置掏槽眼，其方向上巖層層理明顯時(shí)應(yīng)盡量垂直于層理，掏槽眼應(yīng)比其他眼加深10%～20%[1]。

（2）周邊眼嚴(yán)格按設(shè)計(jì)開(kāi)挖輪廓線布置，若周邊眼的眼口在斷面設(shè)計(jì)輪廓線上，眼底超出輪廓線小于10 cm[2]。

1.2 水袋的制作

水袋分為內(nèi)外兩種，施工中內(nèi)外結(jié)合使用。炮眼注水工藝是先把水灌入到特制的內(nèi)塑料袋中密封，然后把內(nèi)水袋裝入外水袋中，外水袋起到保護(hù)內(nèi)水裝不被劃破的作用。水袋制作完成后裝車運(yùn)到掌子面，吹孔完成后就可以填入炮眼所設(shè)計(jì)的位置。水袋要灌滿且封口嚴(yán)實(shí)，絕不能漏水、滲水，合格的水袋堅(jiān)實(shí)挺拔，能很方便地放入炮眼中[3]，見(jiàn)圖1、圖2。

1.3 聚能管的制作

聚能管采用一種抗靜電阻燃的特種塑料管，異形雙槽聚能管。

1.4 炮泥的制作及裝填

待掌子面吹孔完畢即可以將炮泥和水袋一同運(yùn)抵掌子面，把炮泥放入指定位置，可以用力將炮泥擠壓使之與炮眼壁緊貼，起到嚴(yán)密堵塞的作用[4]，見(jiàn)圖3、圖4。

2 項(xiàng)目應(yīng)用

山西省臨汾霍州至長(zhǎng)治黎城高速公路2020—2022年應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，取得了第一手的數(shù)據(jù)，得出了圍巖爆破參數(shù)。

2.1 工程的特點(diǎn)

（1）橋隧構(gòu)造物多：全線橋梁1 680 m/4座，隧道9 612 m（單洞）/3座，涵洞通道30道，橋隧比達(dá)68.1%。構(gòu)造物點(diǎn)多面廣，施工難度大，施工組織要求高。

（2）土石方工程量大：全線包括挖土方1 002 400 m3，挖石方1 052 100 m3，路基填土方776 300 m3，填石方312 400 m3。土石方數(shù)量較大且集中于沁源北互通區(qū)和服務(wù)區(qū)段落。

（3）水保環(huán)保要求高：路線區(qū)域森林覆蓋率較高，植被茂密，且屬于沁河水源地，地方政府對(duì)環(huán)境保護(hù)要求高，加之部分路基段落距離村莊較近，對(duì)施工噪音和環(huán)保揚(yáng)塵控制較嚴(yán)格。

2.2 重點(diǎn)工程

（1）沁源北互通、服務(wù)區(qū)土石方工程：該項(xiàng)目包括沁源互通1處，互通區(qū)涵洞設(shè)計(jì)較多，須抓緊涵洞與路基土石方的施工進(jìn)度，確保預(yù)制T梁能夠通過(guò)A、B、C匝道運(yùn)輸至互通區(qū)前后的各個(gè)橋梁進(jìn)行架設(shè)。

該項(xiàng)目預(yù)制場(chǎng)計(jì)劃建設(shè)于沁源服務(wù)區(qū)B場(chǎng)區(qū)內(nèi)，該服務(wù)區(qū)和路基段落的涵洞與土石方工程進(jìn)度直接影響預(yù)制場(chǎng)的建設(shè)和T梁預(yù)制任務(wù)。以上兩處路基土石方工程的施工進(jìn)度，影響后續(xù)橋梁和預(yù)制場(chǎng)的施工，屬該項(xiàng)目的重點(diǎn)工程。

（2）隧道施工：該段范圍丁家灣1號(hào)隧道、丁家灣2號(hào)隧道進(jìn)口端施工段落單洞施工長(zhǎng)度3 569 m，圍巖較差且需完成6個(gè)洞口的施工任務(wù)，是制約全線整體任務(wù)按期完成的重點(diǎn)工程。

（3）K100+334蓋板涵、K100+365箱形通道工程：兩道涵洞距離丁家灣2號(hào)隧道和田家?guī)X隧道洞口較近，涵洞需突擊施工，提前完成涵頂填方后才能為隧道施工創(chuàng)造二襯臺(tái)車拼裝場(chǎng)地，屬該段重點(diǎn)工程。

（4）狼尾河大橋：該項(xiàng)目狼尾河大橋左幅第三聯(lián)和右幅第二聯(lián)的上部結(jié)構(gòu)為單跨50 m的鋼箱梁，屬于設(shè)計(jì)單位進(jìn)行優(yōu)化的補(bǔ)充設(shè)計(jì)。對(duì)鋼箱梁的制作、安裝、檢測(cè)等各項(xiàng)工作，均需要安排專業(yè)隊(duì)伍來(lái)完成，屬該項(xiàng)目重點(diǎn)工程。

2.3 隧道圍巖現(xiàn)狀

（1）項(xiàng)目隧道群圍巖設(shè)計(jì)有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖，其中Ⅳ級(jí)圍巖占比66%，Ⅴ級(jí)圍巖占比21%，Ⅲ級(jí)圍巖占比13%。

（2）Ⅴ級(jí)圍巖以碎石土及強(qiáng)—中風(fēng)化凝灰?guī)r。圍巖自穩(wěn)性差，開(kāi)挖易掉塊、坍塌。地下水以滲水或點(diǎn)滴狀出水為主，雨季呈淋雨?duì)睿粠r體極破碎影響，掘進(jìn)時(shí)拱部及側(cè)壁易坍塌掉塊，圍巖不穩(wěn)。

（3）Ⅳ級(jí)圍巖以中風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖為主，巖石較堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙密集發(fā)育，巖體節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖體極易破碎，工程地質(zhì)條件差，地下水以點(diǎn)滴狀出水為主，雨季呈淋雨?duì)顬橹?，掘進(jìn)時(shí)拱部及側(cè)壁易坍塌掉塊，圍巖穩(wěn)定性較差。

Ⅲ級(jí)圍巖為D3tb中風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖，為較堅(jiān)硬巖，為物探解譯阻值較高區(qū)，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較完整，工程地質(zhì)條件一般，地下水以點(diǎn)滴狀出水為主，雨季呈淋雨?duì)睿蜻M(jìn)時(shí)拱部易坍塌掉塊，圍巖穩(wěn)定性一般。

3 常規(guī)光面爆破

3.1 Ⅲ級(jí)圍巖爆破參數(shù)

隧道開(kāi)挖采用光面爆破，根據(jù)地質(zhì)情況，采用楔形掏槽，掏槽孔長(zhǎng)度比輔助孔深0.15～0.20 m。周邊孔間距0.5 m，線裝藥集中度q為0.15～0.25 kg/m，見(jiàn)表1。

單段藥量不能滿足要求時(shí)可增加分段數(shù)（即增加雷管段數(shù)），或者減小循環(huán)進(jìn)尺。

3.2 Ⅳ級(jí)圍巖爆破參數(shù)

Ⅳ級(jí)圍巖段隧道采用上下臺(tái)階法爆破施工，隧道斷面按15.2 m×9.621 m設(shè)計(jì)爆破參數(shù)，采用臺(tái)階法淺眼微差爆破，非電導(dǎo)爆管用電雷管起爆。鉆孔采用自制鑿巖臺(tái)車配合氣推式鑿巖機(jī)鉆孔，孔徑φ42 mm，循環(huán)進(jìn)尺為1.2 m，見(jiàn)表2。

3.3 Ⅴ級(jí)圍巖爆破參數(shù)

Ⅴ級(jí)圍巖段隧道采用環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土爆破施工。見(jiàn)表3。

3.4 光面爆破后效果分析

（1）Ⅲ級(jí)圍巖爆破后效果分析。Ⅲ級(jí)圍巖爆破后，隧道輪廓面比較平順光滑，爆破后得到的輪廓可以看出炮眼的殘留率較為理想，約在70%左右，周圍裂隙較小，很少出現(xiàn)掉塊、脫落情況，但掌子面超挖情況仍然比較嚴(yán)重。

（2）Ⅳ級(jí)圍巖爆破后效果分析。通過(guò)對(duì)隧道光面爆破后得到的輪廓可以看出炮眼的殘留率不太理想約在55%左右，無(wú)法得到平滑圓順的壁面，且有明顯的爆生裂隙，隧道實(shí)際爆破開(kāi)挖過(guò)程中，隧道超挖大多發(fā)生在拱部，幾乎無(wú)炮痕保存，爆破后巖體極易沿拱部某一層理面脫落，導(dǎo)致隧道掌子面出現(xiàn)超挖情況。

（3）Ⅴ級(jí)圍巖爆破后效果分析。通過(guò)對(duì)隧道光面爆破后得到的輪廓可以看出炮眼的殘留率很不理想，約在35%左右，無(wú)法得到平滑圓順的壁面，且有明顯的爆生裂隙，隧道拱部多發(fā)生超挖，爆破后的巖層破碎，巖體極易沿拱部某一層理面脫落，導(dǎo)致隧道掌子面出現(xiàn)超挖情況。

4 隧道水壓聚能光面爆破后效果分析

4.1 Ⅲ級(jí)圍巖爆破后效果分析

使用聚能水壓光面爆破后圍巖面平順光滑，并且圍巖穩(wěn)定，無(wú)剝落現(xiàn)象，輔助眼和掏槽眼爆破后無(wú)殘留啞炮，石渣細(xì)碎，炮眼痕跡保留率提高到90%，超欠挖控制較好。

4.2 Ⅳ級(jí)圍巖爆破后效果分析

開(kāi)挖輪廓成型質(zhì)量較好，炮眼痕跡保留率提高到85%，使輪廓面更加平順整齊，超欠挖得到有效改善。

4.3 Ⅴ級(jí)圍巖爆破后效果分析

爆破后得到的輪廓可以看出炮眼的殘留率不太理想，約在40%～50%左右，無(wú)法得到平滑圓順的壁面，且有明顯的爆生裂隙，爆破后的巖層較破碎，巖體有脫落情況，導(dǎo)致隧道掌子面出現(xiàn)超挖情況。

5 不同圍巖地質(zhì)爆破工藝分析

采用水壓聚能光面爆破技術(shù)與常規(guī)光面爆破參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表4。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，項(xiàng)目隧道工程主要以Ⅳ級(jí)圍巖為主，Ⅳ級(jí)圍巖主要通過(guò)采用聚能水壓光面爆破施工技術(shù)，爆破后超欠挖經(jīng)斷面測(cè)量?jī)x檢測(cè)，開(kāi)挖輪廓成型質(zhì)量較好，炮眼痕跡保留率提高到85%，輪廓面更加平順整齊，超欠挖得到有效的改善，在節(jié)約成本方面均得到了理想的控制效果，且保證了施工質(zhì)量。

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