隧道光面爆破施工技术要点分析

隧道光面爆破施工技术要点分析

唐政，袁春波

新疆雪峰爆破工程有限公司，新疆乌鲁木齐，830000

摘要：现阶段，随着社会经济的快速发展，各项工程建设不断涌现，爆破技术作为有效的岩土开挖手段，得到广泛的应用，在隧道工程施工中已经成为不可或缺的重要工程手段，发挥着不可替代的作用。但是由于爆破本身的复杂性以及工程对象的多样性，目前对于爆破过程及其机理的认识还有很多不足。炸药爆炸后只有一部分能量用于实现工程目的，部分的能量以其他的形式释放，如飞石的动能、声能、热能、振动能等，特别是振动能量直接与岩体的稳定性密切相关。因此需要特别关注，如何有效利用炸药释放的能量，减小能量的无效使用，引起工程界的关注。为此，人们使用光面爆破技术来减小爆破振动对围岩产生的不利影响。光面爆破技术是设计轮廓布置较为密集的炮眼，以小药卷、不耦合的方式装药，在掏槽及辅助眼起爆后再起爆的方式减小炸药能量对周边围岩的影响。本文分析了隧道光面爆破施工技术要点，以期为业内相关工作人员提供一定的参考。

关键词：隧道；光面爆破；技术要点

引言

随着我国经济的飞速发展，基础建设也越来越彰显出其重要的作用，而隧道工程往往会因为其规模之大成为全线工期的制约因素，隧道每道工序施工时间的累加都将会影响到隧道的整体工期。目前，我国大多数隧道仍在采用矿山法施工，该施工方法在面对围岩较硬的段落，爆破技术措施应用不当就会产生超欠挖，不仅影响隧道施工的时间、成本，更有可能会影响到隧道施工的安全。在隧道拱部围岩爆破施工中，已较为成熟地应用了光面爆破、水压爆破、预裂爆破等控制爆破技术，均可以取得较为理想的爆破效果。相较于隧道拱部围岩爆破施工控制，隧道仰拱、底板及中心水沟开挖始终处于粗放型施工状态，超欠挖情况始终没有得到有效解决。究其原因，一是隧底部位不如拱部，为了达到快速通行的目的，很快就会被混凝土浇筑覆盖，暴露在外的时间短，不容易造成视觉冲击效果，一直没有得到参建各方的重视；二是隧底单次开挖、浇筑混凝土方量相对较小，容易被忽略，未能让参建各方将超方累积效益与成本控制挂钩起来；三是参建各方未能充分认识到超挖对于结构受力的损害，特别地是无仰拱段落，两侧拱脚超挖对于二衬整体受力的破坏。该文旨在对光面爆破技术在隧道施工中的应用进行深入研究和探讨，为隧道工程提供一种更加高效、经济和安全的施工方法，推动光面爆破技术在隧道施工中的广泛应用。

1光面爆破技术概述

1.1光面爆破技术原理

光面爆破技术有别于传统的一般控制爆破技术，该技术通过合理设计爆破参数和爆破面形状，能够更加精确地控制爆破轮廓线，减少对围岩的破坏作用，提高能量利用效率，目前已广泛应用于隧道掘进工程和采矿工程中。根据对爆破破岩机理的研究，光面爆破技术的原理可以从不同的角度进行解释，以下是目前被广泛接受的几种主要理论：（1）爆炸应力波叠加理论：光面爆破技术可以通过叠加爆炸产生的应力波达到破碎作用。当炸药爆炸释放的能量集中在岩石中心位置时，产生高速冲击波和应力波，使岩石发生破裂和变形。（2）爆炸气体作用理论：爆炸过程中，炸药爆炸产生大量的爆炸气体，造成瞬时增压作用和由此引起的冲击力，该作用可以导致岩石发生压缩、撕裂和剥离等破坏行为。光面爆破技术利用爆生气体的作用实现对岩石的破碎和控制。

1.2光面爆破技术优势

相较于传统爆破工艺，光面爆破主要有以下技术优势：（1）光面爆破工艺通过精确控制爆破参数和爆破面形状，可以使爆破后的开挖面更加光滑，轮廓线更加清晰，给后续施工作业提供良好的条件。光滑的开挖面可以减少后续工程的修削和处理工作量，提高施工效率。（2）光面爆破工艺能够将超欠挖量控制在较小的范围内，因此节约了钢筋混凝土等材料，从而节省了施工成本。此外，减少超欠挖量还可以降低支护工作的难度，简化施工流程，并加快施工进度。（3）光面爆破工艺通过精确控制爆破参数和优化爆破面形状，可以减小对围岩的扰动。相比传统爆破工艺，光面爆破不会引起围岩原有裂隙的扩展，也较少产生次生裂隙。因此，可以克服不良地质条件带来的困难，确保围岩的稳定性和安全性，有效减少由爆破作业引起的塌方事故的发生。

2隧道光面爆破施工技术要点分析

2.1施工机具选择

凿岩质量的好坏，对爆破成形的效果有很大的影响，特别是对斜坡的平坦度有很大的影响。为此，在施工之前，需要根据施工场地的具体条件，对钻机进行合理的选型，才能更好地保证钻孔的准确性。从边坡的岩石特性和周围的地质情况出发，综合经济技术等多个方面，钻机采用全液压传动，回转传动，可360度旋转，高度可调，角度可调；钻杆采用高强度抗钻护套的高质量钢管，强度高，重量轻，大大提高了工作效率。在钻架的顶端装有一个可调的装置，它可以根据钻进的深度和方位进行自由地调节，从而使钻具的位置和方位易于调整，提升施工效率。

2.2炮孔布置及填药量计算

炮孔布置及填药量计算是爆破设计的重要内容，它可以帮助工程师制定最佳的爆破方案，以达到最大的爆破效果。根据实际情况，爆破工程师需要进行钻孔布置和填药量计算，以确保爆破设计能够达到预期效果。具体来说，要考虑到地形、地质、气象等因素，以及爆破参数的变化，以确保设计方案能够满足实际需要。此外，还要考虑到填药数量的确定，以确保爆破效果能够达到最优。最后，还要考虑到安全性和环保等因素，确保设计方案能够符合安全规定。根据地质条件、边坡坡度、坡长等条件确定炮孔布置，一般按如下原则进行：（1）选择适当的孔径和孔深。孔径一般为80-120mm，孔深应根据坡面情况确定，一般为3-5m，最大不超过6m。（2）炮孔布置合理，周边眼的间距要适当，根据地质条件、边坡坡度等确定。如果边坡较陡，一般应使炮孔垂直于坡面，孔深应大于坡面厚度5cm。（3）周边眼要尽量均匀布置，周边眼的间距要根据具体情况确定，一般为8-15m。（4）炮孔要排列整齐，以便装药时减少堵塞长度。（5）周边眼的眼深应大于开挖面厚度2-3m。

2.3定位开眼与钻孔

钻眼使用钻孔台车，严格按照炮眼布置图进行钻孔，需要注意的是台车方向应该与隧道走线方向保持一致，同时要求掏槽眼和周边眼精度要高于其他。掘进工要熟悉炮眼布置图，尤其是在周边眼钻进时要具备丰富的经验，确保钻孔能够完全吻合布置图的炮孔设计位置，从而提升爆破质量。此外还要求周边孔外插角为1°-2°，炮孔线之间相互平行。在钻掏槽孔时应将误差控制在3cm以内，其它炮孔开眼误差控制在10cm以内。为了确保不同炮眼的底部在同一个平面上，在实际钻眼过程中需要基于岩孔位置和岩石的凹凸程度对炮眼深度进行适当调整。

2.4光面爆破施工控制

光面爆破是掏槽眼首先起爆并形成临空面，然后掘进眼在该临空面形成后起爆，接着周边眼在其它炮眼起爆后才一起起爆，最终形成圆顺的开挖轮廓。预裂爆破顺序为先周边眼起爆，然后掏槽眼起爆，最后掘进眼起爆，周边眼首先起爆挤压周围岩石可以形成预裂缝，接着对里面的岩石进行起爆，里面岩石爆破形成的爆破波就会被预裂缝进行有效地反射与阻隔，防止隧道开挖轮廓外的围岩遭受破坏。

结束语

光面爆破技术是确保隧道工面爆程施工顺利推进的关键手段。作为施工人员需要预先对施工现场进行系统评估，严格规范每个施工流程，明确爆破施工的具体细节，从而确保施工全程的安全性，为隧道工程施工能够实现预期的施工目标奠定基础。

参考文献

[1]杨瑞,罗韩军,陈雁斌,等.隧道光面爆破参数优化及应用研究[J].施工技术(中英文),2023(22):97-102.

[2]方程.破碎围岩切缝聚能水压光面爆破技术应用研究[D].昆明：昆明理工大学,2023.

[3]韩涛.隧道超欠挖质量控制效果提升技术研究.陕西省，中交一公局西北工程有限公司，2022-09-14.