中交一公局第五工程有限公司 河北三河 065201
摘要：光面爆破技术是克服传统爆破的一种新技术，简单实用、操作性强，可达到全新的标准。该技术是当前实现人工精准操作的最佳选择之一，可克服传统爆破施工方法的碎石乱飞和炮眼利用率低等情况，从而提高爆破周边岩石的稳定性，确保施工过程中更加快捷安全方便。
关键词：隧道工程；光面爆破技术；应用
1光面爆破的原理
光面爆破技术的主要原理，是通过利用岩石抗拉的强度远远低于其抗压强度的特征，以此来开展科学布孔、选择适宜的参数、把控装药的分量、按照次序进行起爆等工序，从而实现隧道洞室表层更为光滑、围岩扰动破坏力减弱、超欠挖数值减少的目的。隧道光面爆破技术的实质是控制爆破，它是参考地铁隧道断面的设计构思，在周围区域布置出合理数量的爆破孔。当然，在爆破环节结束后，地铁隧道的周围便会形成极为润滑的墙体，如此一来便可使隧道断面既符合结构设计原则，又可形成围岩。唯有如此，才能最大限度地保持围岩的完整性和承载能力，达到优质、高效、快速的施工效果。
2工程概况
以某隧道工程为例，该隧道为左右分离式特长隧道，隧道全长11771m。项目施工段落左线：ZK13+680～ZK20+576段，右线K13+885～K20+558，左右线均采用端墙式洞门，出口设计高程2043m，轴线地面标高2047～3374m，最大埋深约1220m。该工程隧道的岩石以凝灰质砂岩为主。
2.1施工方案
由于该公路隧道较长，为项目关键性工程，项目工期紧张，施工进度压力大，项目整体围岩较好，以光面爆破施工为主，施工以人工风枪钻眼与机械钻研结合的方式进行挖掘，从出口处开始施工掘进，装载机出渣，先开挖上部，再继续下挖。图1所示为隧道横断面示意图。
图1隧道横断面示意图
该隧道具体施工顺序为：首先挖拱部，并用混凝土初喷，然后复喷；接着以台阶式开挖下部，并用混凝土进行二衬施工，且仰拱混凝土与铺底施工需保持35m的距离。在具体施工中，由于隧道浅埋围岩变形大，再加上实际干扰因素多和施工误差等，需要在实施工艺中增加隧道的预留变形量，宽度和高度各约预留8cm。
此次分离式公路隧道的施工方案优势在于围岩扰动，施工危险小。该隧道的挖掘方式，对施工组织安排、运输和通风等较为成熟；施工通风分阶段采用巷道式式通风方式，可有效保证洞内空气质量。此外，该工程的施工顺序较大程度地提高了施工安全及效率。
2.2爆破方案
由于该隧道工程位于高寒山区，隧道建设质量要求高，需尽可能减少爆破开挖造成的围岩扰动，所以要在隧道顶部进行锚固件锚固，因此对顶部岩石的结实程度要求较高，采用光面爆破技术可以降低开挖过程中对周围岩石的扰动，从而达到对顶部岩石的整体性要求。另外，该技术可以较大程度地控制挖掘的范围，从而降低对岩石的损坏程度，达到工程项目的要求，同时也提高了工程施工的质量，降低了经济成本。爆破方案将该工程项目的开挖分为拱部和中下台阶3个部分。其中，拱部用水平布眼，以光面层爆破；中台阶垂直布眼，周边以预留光面层爆破；下台阶用水平布眼，并光面爆破。
3光面爆破施工技术
3.1技术参数和装药量结构
3.1.1合理确定周边眼间距
在隧道施工中，影响光面爆破施工技术的重要参数是周边眼距。在我国，爆破技术的周边眼距按下式计算：
（1）
式（1）中：E为炸孔的距离（mm）；d为炮眼的直径（mm）。在该工程项目中d取42mm，由于隧道的岩石以灰岩为主，硬度约80～100MPa，按照工程施工的基本要求，并确保灰岩的最大承载能力和减少损害，将炸孔的距离定为40cm。事实证明，炸孔间距为40cm是恰到好处，既没有欠挖，也没有超挖。
3.1.2合理确定光面层厚度及炮眼集系数
光面爆破技术的影响因素还有光面层厚度和炮眼集系数。光面层厚度是指周边眼和最外层辅助眼中间的岩石层，取厚度为N，周边眼间距为E、则周边眼密集系数K及W的关系为：
K值的大小决定爆破效果，须保证E＜W，K一般取0.8～1.0。该工程取K为0.83，W为60cm。
3.1.3合理确定装药量
在开凿隧道时，炸药的合理用量是保障隧道安全性和高质量的前提和准则。如果在钻眼内填充的炸药量过多，则会产生过大的冲击力，容易将爆破以外的周边岩石炸坏，甚至会产生掉块超挖等现象[1]。如果填充的炸药量过少，则不足以满足爆破效果，使爆破面积过小，出现欠挖等情况，此时还得重新对周围岩层补炮。因此，要严格控制炸药密度，确保爆破质量。
3.1.4采用不耦合装药
光面爆破所采用的炸药需要满足不耦合性，以满足同时爆破的需要。常规意义上采用的炸药不耦合性一般需要大于2，且要求直径较小的炸药以确保稳定性，从而保证爆破的准确性与安全性，达到爆破的最佳效果。
（1）炸眼的炸药和装药结构。对于光爆技术所采用的炸药配比要有严格的限制。药卷一般选用2#岩石乳化药，长300mm，直径32mm。炸眼通常选用小直径且不耦合的装药结构，不耦合系数约为1.7。
（2）确保周边炸眼引爆时间的一致性。对于爆破来说，引爆时间的一致性是爆破的关键之一。炸眼与炸眼之间的距离相近时，如果炸药同时被引爆，就可以起到力量的叠加效应，达到事半功倍的效果。两个炸眼之间的岩石受双向拉力后会出现明显的裂缝，最终形成平整的截面。如果爆破时间出现差异，对于岩石来说就会受力不均匀，使岩石层变的曲折不平整。因此要严格把控炸药的引爆时间，完成高质量的爆破任务。
3.2施工工艺
3.2.1施工工艺流程
（1）测量定位。在开凿炮眼以前，要进行测量工作和布眼工作，要求测量人员熟悉隧道位置和精确定位，得到数据后的下一步工作是按照爆破设计图纸，确定每一个炮眼所在的位置，然后确定地点并作好标记，画好轨迹。要严格控制每一个坐标点的误差，要求最大误差≤5cm。（2）根据确定的位置进行打眼。打眼工作需要利用钻机设备进行，这就必须要将钻机设备与原有隧道方向周边保持一致，在规定地点准确地进行开槽打眼。（3）钻眼。钻眼过程要保证外插角与眼深相协调，一般情况下，当眼深在3m左右时，外斜角要求小于3?；当眼深达到5m左右时，外插角要求小于2?。炮眼深度要保持一致，保证在爆破后横截面在同一个平面上。（5）炸药填装。每一个炮眼中填装的炸药量要基本保持一致，严格按照原设计图中的需求量进行填制。装药完成后，每一个炮眼都需要用炮泥堵塞。对于每一个炮眼需要的炸药量，需要精确计算，争取达到爆破的最佳状态。
3.2.2施工技术要点
（1）确保施工过程中的四要素：齐、顺、平、准。其中“准”指在施工过程中进行精确的定位、打孔、测量等工作；“顺”指按照原先设定好的孔位依次开凿；“平”指开凿的孔位要有距离感，互相保持平行。“齐”指开凿深度要保持一致，进而保证截面平整统一。
（2）确保孔的开凿质量。开凿爆破孔是开凿的基础，同时也最为关键。开凿时要有统一的施工管理人员进行规划和领导，使每个施工人员落到实处、精准定位，保质保量地完成自己的工作。还需给每一个施工人员进行区域划分，实行定人定岗体系，让其按照顺序依次作业，减少相互干扰所带来的不必要麻烦，提高工作效率。开凿完成后填装炸药及引线，完成爆破任务。
结束语
光面爆破技术日渐在隧道工程施工中受到重视。结合实际的隧道施工案例，详细地对光面爆破技术进行了介绍，包括具体的施工工艺、施工措施以及质量监控等，为后续隧道工程提供经验。
参考文献:
[1] 许德俊,张海春.隧道光面爆破技术应用及经济对比分析[J].公路交通科技(应用技术版),2017,13(08):277-278.
[2]包宇.光面爆破技术在隧道施工中的应用[J].东北水利水电,2017,35(07):27-29.
[3]王伟兴,谭文前.光面爆破技术在隧道施工中的应用研究[J].黑龙江交通科技,2017,40(06):167-168.
论文作者:刁玉石
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/29
标签：隧道论文; 光面论文; 炮眼论文; 炸药论文; 岩石论文; 围岩论文; 技术论文; 《防护工程》2019年第2期论文;