摘要：本文结合营达高速泡桐岩隧道工程洞身开挖情况，介绍了隧道爆破开挖设计参数的选择、爆破网路设计、开挖施工工艺及爆破质量控制。
关键词：爆破；参数；设计
1 工程概述及地质条件
营山至达州高速公路工程位于四川省南充市营山县与达州市渠县、达县、通川区境内，线路总体走向为东西向，起点位于南充市营山县新店镇，终点位于达州市通川区瓦子梁附近（达县石板镇），路线全长92.167公里。
营山至达州高速公路LJ05合同段，标段起点里程K83+480，终点里程K92+340，全长8860m。其中，泡桐岩隧道为分离式双洞隧道，左洞长XXm，右洞长XXm，最大埋深约80m。隧道围岩由紫红色粉砂质泥岩为主，灰色、紫灰色砂岩、泥质粉砂岩等次之，局部含钙质结核，属软质岩～较硬岩，围岩等级为V、IV级围岩。
2 爆破参数设计
2.1 爆破方案的选取
根据泡桐岩隧道围岩等级V、IV级围岩，采用主洞留核心土法与台阶法施工，本爆破方案分别按IV、V级围岩进行设计。
2.2 爆破开挖参数的设计
2.2.1 爆破开挖参数的选择
隧道爆破开挖遵循：短进尺、弱爆破、强支护、早衬砌的原则，加强施工临时监控量测，确保施工安全。爆破参数的确定采用理论计算方法、工程类比法与现场试爆相结合，在保证爆破振动速度符合安全规定的前提下，提高隧道开挖成型质量和施工进度。
2.2.2 炮孔深度
爆破设计的炮孔深度主要受爆破震动强度控制，设计炮孔深度根据隧道施工进尺安全要求，并结合设计图纸型钢钢架的间距（V级围岩型钢全环钢架0.6m/榀，IV级围岩型钢全环钢架1m/榀）确定，炮孔设计深度如下表。
表1 每延米炮孔设计深度
2.2.3 炮孔直径
炮孔直径的大小直接影响到炮孔数量、凿岩速度、以及岩石破碎块度等，本工程选用孔径φ=42mm的炮孔。
2.2.4 炮孔布置
（1）掏槽孔
本工程采用楔形掏槽，掏槽孔布置在开挖断面中部以下，便于上部辅助孔起到较好的爆破效果。
V级围岩掏槽孔布置：孔距为55cm，打孔时两排掏槽孔向内打入，内插角71o。上下两排孔底间距20cm，布置图如下：
IV级围岩掏槽孔布置：孔距为50cm，打孔时两排掏槽孔向内打入，内插角71o。上下两排孔底间距20cm，布置图如下：
（2）辅助孔
本工程炮孔直径d=42mm，W=（15-25）d，在坚硬难爆的岩体中，或炮孔较深时，应取较小的系数，反之则取较大的系数。本工程取W=80cm，炮孔采用线形布置或环形布置均匀布置，一般情况下抵抗线为同排（或同环）炮孔间距的80%～100%，因此，辅助孔间距取100cm。
（3）周边孔
采用经验公式和工程类比法，软岩爆破时周边孔间距宜控制在40-50cm以内，中硬岩爆破时周边孔间距不宜大于50cm，间距：E=（8-12）d（d为炮孔直径）；抵抗线W=（1.0-1.5）E。本工程取E=40cm，W=60cm。炮孔布置在距开挖断面边缘20cm处，本隧道周边孔间距取40cm。
（4）底板孔
底板孔应比隧道开挖断面底板高20cm，以利于钻孔和防止灌水，为了减少底板欠挖，本隧道底板孔孔距取40cm。
2.2.5 爆破器材
炸药：采用2#乳化炸药，单根药卷一般0.2m长，质量为0.2kg。非电毫秒雷管（3、5、7、9、11、13、15段），选用7米长导爆索；电雷管选用7米脚线。塑料导爆索按一次安全距离为80米来计算。
2.3 隧道炮孔布置
表2 Ⅳ级围岩炮孔布置参数表
2.4 隧道药量计算
炸药单耗取决于断面面积的大小、岩石性质、孔径的大小、孔深等因素。根据隧洞岩石坚固性系数，炸药单耗选取q=0.8kg/m3。隧道爆破施工单孔装药量，掏槽孔爆破最困难，药量最多，底板孔爆破难易度次之，装药次之；周边孔爆破容易，装药量是最少，辅助孔药量在周边孔和掏槽孔之间；各类型孔，采用分配系数得出单孔装药量，然后根据试爆进行调整。
本工程采用药卷直径32mm的2#乳化炸药，其规格为：单根药卷0.2m长，单根质量0.2kg。
Q=q*v
Q—每循环总装药量
q—平均单位炸药消耗量，0.8kg/m3
V—每循环爆破体积
Q=q*v=Q*S*L=0.8*104.5*0.8=75.24kg
每种炮孔装药量如下：
（1）掏槽孔
Q1=1.25*Q/N
N—每循环炮孔数量（IV级围岩192个）
Q1 =1.25*75.24/192=0.49kg（3个药卷）
（2）辅助掏槽孔（取掏槽孔装药量）
Q2 =0.49kg（3个药卷）
（3）底板孔
Q3=1.1*Q/N
Q3 =1.1*75.24/192=0.467kg，取Q3V =0.431kg（3个药卷）
（4）周边孔
Q4=0.8*Q/N
Q4 =0.8*75.24/192=0.314kg（2个药卷）
（5）辅助孔
Q5=（Q-Q1-Q2-Q3-Q4）/N5
N5—每循环炮孔数量
Q5V =73.515/192=0.383kg（2个药卷）
按炮孔布置图及药量计算公式计算的结果如下表：
表4 泡桐岩隧道（正洞）爆破器材汇总表
2.5 装药结构
采用耦合连续装药，反向起爆
装药结构示意图如下：
2.6 光面爆破
隧道爆破开挖以新奥法理论指导施工，光面爆破，爆破器材采用直径32mm的乳化炸药，适当加密周边孔间距，调整间距抵抗比E/W。光面爆破时应注意以下事项：
（1）周边孔应该同时起爆才能保证光面爆破效果；
（2）起爆顺序为先掏槽孔，再辅助孔，最后起爆周边孔、底孔；
（3）周边孔的底孔应该增加药卷，以克服岩体挟制作用；
（4）为了减少超挖和降低工程造价，开挖过程中，加强断面量测，并及时处理个别欠挖部位，修整开挖断面，获得良好的经济效果。
3 爆破网路设计
3.1 隧道起爆网路设计
本标段爆破网路设计采用簇联，俗称“一把抓”。
3.2 起爆网路连接
由于毫秒非电雷管段数较多和延迟时间精度的提高，采用孔内控制微差爆破。网路设计采用簇联，俗称“一把抓”。
网路连接必须由持证的有经验的爆破员进行操作，爆破工程技术人员进行复核。
3.3 起爆顺序
在一个开挖断面上，起爆顺序是由内向外逐层起爆，起爆顺序采用毫秒非电雷管来实现，内圈炮孔先起爆，外圈炮孔后起爆，即：掏槽孔→辅助孔→周边孔→底板孔。为了保证内外圈先后起爆顺序，在实际使用中，跳段选用毫秒雷管（3、5、7、9、11、13、15段）。同圈炮孔必须同时起爆，确保同圈炮孔的共同作用效果。
3.4 起爆网路图设计
根据隧道开挖爆破设计，对泡桐岩隧道工程V级围岩洞室段开挖起爆网路典型断面进行设计。
4 爆破开挖施工
4.1 隧道爆破开挖施工工艺
爆破施工工艺流程如下图：
4.2 爆破开挖施工方法
施工严格按照设计要求，遵循新奥法施工原理，洞身开挖坚持：“短进尺、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测”的原则，加强施工临时监控量测，确保施工安全。施工中如遇实际围岩类别与设计资料不符及时调整施工方案，确保开挖安全顺利进行。
本工程隧道采用双向掘进。采用YT28型风动凿岩机钻孔，避免产生的爆破有害效应超过安全规程规定，本工程设计V级围岩循环进尺0.8m，IV级围岩循环进尺1.3m。如遇地层较差时，爆破技术人员及时根据现场情况修改爆破进尺及爆破参数。
（1）平整工作面
清理掌子面松动岩石，搭设施工栈桥，确保爆破渣土运输及仰供正常施工。
（2）孔位放线
根据爆破参数设计，用全站仪进行测量放出孔位，用红色油漆准确标出炮孔位置，其误差不得超过5cm，每次测量放样的同时，利用收敛仪对上一次爆破断面进行检查，并对测量数据进行处理，及时修正爆破参数，以达最佳爆破效果。
（3）钻孔
采用YT28型风动凿岩机，按照炮孔布置图正确钻孔，对掏槽孔和周边孔的钻孔质量要高于其他钻孔，开孔误差要控制在3cm以内。钻工要熟悉炮孔布置图，要能熟练的操纵凿岩机，严格按照钻爆设计施工。掏槽孔及周边孔由经验丰富的钻工钻孔，台车下面有专人指挥，准确定位钻杆。同时根据孔口位置及掌子面岩石的凸凹程度，适当调整炮孔深度，确保炮孔底在同一铅垂面上。
同区域同类炮孔钻孔深度达到设计要求，孔底保证在同一铅垂面上。
（4）孔位检查及清孔
装药之前，要对各个孔的深度和孔壁进行检查。孔深用炮杆检查；孔壁检查用长炮棍插入孔内检查堵塞与否。检查时一定要做好反映炮孔实际情况的记录。采用高压风管输入高压风将炮孔石屑刮出和吹净。
（5）装药
装药采用分区分组按炮孔设计图确定的装药量自上而下进行，雷管对号入座。装药作业采取定人、定位、定段别，做到装药按顺序进行。
（6）堵塞
所有炮孔采用炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。
（7）联接起炮网路
起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。联接时需要注意：导爆管不能打结和拉细；各炮孔雷管连接次数相同；引爆雷管用黑胶布包扎离一簇导爆管自由端10cm以上。网路联好后，安排专人负责检查。采用毫秒微差非电导爆管雷管进行同区域不同爆孔连接分段起爆。
（8）安全警戒
火工材料运到工作面时就应设置警戒，警戒人员封锁爆区，检查进出施工现场人员的标志和随身携带的物品。装药前，所有无关人员和设备撤
离工作现场至安全地点，并将警戒范围扩大到规定的范围，在装药、堵塞、连线结束，并经过仔细检查确认正确无误后，按照安民告示规定的信号发出警示，再进行起爆。
（9）起爆
采用毫秒非电雷管接起爆器起爆。
（10）爆破安全检查
起爆后，爆破员按规定的时间进入爆破场地进行检查，当发现危石、盲炮现象时，要及时处理。在上述情况未处理之前，在现场设危险警戒标志，并设专人警戒。只有经反复检查，确保安全以后，方可解除警戒，记录好爆破后安全检查的情况记录。
5 爆破质量控制
影响爆破质量的主要因素有：爆破参数（孔距、孔深、孔径、单孔药量、一次齐爆药量等）、钻孔质量、炮孔填塞质量、雷管的安放及岩层的变化情况等，这些因素都会对爆破质量及效果产生不同程度的影响，因此在施工过程中严格控制，确保取得良好的爆破质量效果。
5.1 爆破参数的修整
爆破施工前，进行爆破试验。通过试验，确定爆破设计参数是否恰当，能否达到既安全，爆破效果又好的目的；每一次爆破后对上一次爆破断面进行检查，利用断面收敛仪对测量数据进行处理，及时修正爆破参数，以达最佳爆破效果。
5.2 钻孔质量
钻孔前对掌子面上的浮石和破碎层进行清理，以便于开孔和钻孔，将顶部和周边的凸石橇下来以保证周边孔的爆破质量，将底部留下的石渣清理干净，以便底板孔的施工。
严禁擅自超过钻孔深度，若随意超钻，轻则会影响爆破效果，重则会出现塌方等事故。周边孔的开孔位置距离设计轮廓线的距离不能太远。严禁为了图方便，随意钻孔，导致爆破后超欠挖过大，并在两循环结合部位留下过大的台阶，影响掘进质量。严禁骑钻打钻。
底板孔下部炮孔在钻完1个后应立即采用木棍、纸团或编织物将其填塞，避免上部落石进入孔内。在井巷施工中采用湿式凿岩，严禁打干钻。必须清理干净炮孔，可用带有阀门专用吹管插入孔内，利用高压风流将杂物吹出。
5.3 爆孔填塞质量
严禁图省事，装药后不堵孔，即浪费炸药又影响爆破质量；填塞时要保证质量和长度，每放入1节炮泥卷后用炮棍将炮泥卷捣烂压实，防止出现空洞、填塞不密实；填塞过程注意避开雷管脚线，防止导线、导爆管被砸断、砸破。
5.4 岩层情况
通过隧道监控量测，及时了解洞内大埋深处地应力变化情况，及时调整空位和装药量，以获得理想的爆破效果。一些断层、节理、裂隙，可以起到控制裂缝扩展方向的导向作用，爆破时加以合理利用。距、孔深、孔径、单孔药量、一次齐爆药量等）还不够。其炸药装填密实度、炮孔填塞质量、雷管的安放及岩层的变化情况都对爆破效果产生不同程度的影响；因此，每一次爆破后对上一次爆破断面进行检查，利用断面收敛仪对测量数据进行处理，及时修正爆破参数，以达最佳爆破效果。
6 结语
泡桐岩隧道洞身开挖施工过程中，按照Ⅳ、Ⅴ级围岩爆破设计及时修正调整爆破参数，严控爆破质量，开挖断面控制在规范要求的施工范围内，确保隧道工程质量、避免超挖超填施工成本。
参考文献：
[1]王海亮.铁路工程爆破[M].中国铁道出版社，2001.
[2]高速铁路隧道工程施工技术指南.铁建设.2010.
作者简介：
杨西梅（1981-），女，山东泰安人，工程师，从事建设工程经营管理工作。
论文作者:杨西梅
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/8/9
标签：围岩论文; 隧道论文; 药量论文; 断面论文; 钻孔论文; 雷管论文; 间距论文; 《基层建设》2018年第20期论文;