摘要：光面爆破技术作为隧道工程中应用极为广泛的关键性技术，其对隧道工程的施工进度与质量等，都会产生极其重要的影响。而通过加大光面爆破技术在隧道开挖中的应用，也能够促使爆破精度与效果等得到更为显著的提升。
关键词：光面爆破技术；碎裂岩层；隧道开挖
1浅析光面爆破特征
光面爆破在实际运用时，其爆破效果具有成型规则，沿着爆破方案形状进行，尤其是针对较为松软岩层目标物有着显著效果，在采用光面爆破手段后，往往会在岩层面形成非常清晰半边孔壁。采用光面爆破技术能有效控制巷道超挖情况，同时极大降低使用混凝土进行浇筑衬砌工程，为项目工程顺利高效推进具有积极重要。实施光面爆破作业能有效减少就周边围岩影响程度。使用声波设备进行岩面检测得出，相比传统爆破手段，使用光面爆破能有效减少30%~50%围岩松弛区域，由此不但能更好增加围岩稳定与可靠，还能大大降低项目支护工作，降低项目造价成本。
2光面爆破技术施工工艺要点
2.1施工准备
隧道施工前期，应做好四项检查。即钻机运转状况与零部件磨损程度；材料与机械设备的充足性；钻头等配件的安装情况；以及水电与管路等的连接状况等。除此之外，对残存于爆破断面暴露断面位置处的浮碴与杂质等进行清除，并优先做好测量放线作业安排。随后，依照隧道的中线及标高，将炮孔位置及高程十字线等进行设定，并同步设定出钻孔范围与钻孔顺序。
2.2钻孔作业
定人定位定机，做好周边眼间距与外插角的控制工作。待周边眼钻孔结束，通过装药平台实施装药及连线作业。钻孔基本要求：施工操作人员应对岩石的特性做细致的了解与熟悉，掌握各类岩层的凿岩规律，并依照凿岩操作要领进行操作。其要领为：确保孔口完整性、孔壁的光滑性以及排碴的顺利性。其操作方法为：软岩慢打，硬岩快打。钻工要求为：在领悟操作要领及掌握规范化机械设备与工器具性能原理的基础上，通过高效钻孔技术来确保钻孔的精确性与完整性。
2.3清孔
实施清孔作业前，可利用炮钩及小直径高压风枪，对炮眼内的碎石做吹净处理，并应将炮孔中的积水排除干净。同时，细致查验炮孔位置、深度以及角度等，确保符合装药及爆破操作。
2.4装药
在对炮孔进行装药过程中，应采用分片、分组以及自上而下的方式，依照炮眼的设计图进行装药作业。其中，雷管应确保安置位置准确，并在装药结束后，依照分层捣实法，利用炮泥（砂子与粘土混合物，砂子占比40%~50%，粘土占比50%~60%）将炮眼堵塞，且堵塞长度应≥20cm。
2.5起爆
在起爆工序中，应采用同段电或非电毫秒雷管等与孔内炸药捆绑并起爆。在此过程中，可采用分段起爆方式，或在同一时段内应用导爆索起爆方式，以此在确保周边孔同步起爆的基础上，使得爆破中的振动影响得以相应的降低。
3隧道光面爆破技术的应用
3.1周边眼爆破时的破岩机制
光面爆破作为一种控制爆破工艺，被广泛的应用在隧道开挖中，为了降低爆破影响隧道围岩，在周边眼处使用低爆速、低威力的小药卷炸药或者不耦合装药结构，并对周边眼间起爆的时间进行严格的控制，尽可能让周边孔一起起爆，当周边眼爆破的时候要确保应力波作用在周边炮孔间，这时候爆炸的应力波能叠加到峰值，而应力波叠加会对岩石带来拉裂破坏的作用，让炸药爆炸能量主要集中作用在炮孔间的围岩，从而有助于爆破之后隧道成型，形成光滑轮廓线。
3.2隧道爆破的技术选择
结合某3#隧道围岩的实际情况，根据施工目标要求，其中隧道IV级围岩爆破施工方法为上下台阶法，V级围岩的爆破方法为环形开挖预留核心土法，以弱爆破，短进尺原则进行爆破作业，周边眼根据光面爆破的技术要求进行参数的选择。施工目标的要求为：
（1）爆破之后的半孔率要超过50%，保证隧道轮廓线的光滑，要控制超前挖在允许范围之内。
（2）扰动围岩较小，保证爆破后续的施工安全。
（3）保证经济效益，确保工程任务按时完成。
3.3孔网参数
为了达到良好的爆破效果，采用合理的爆破参数是十分关键的。隧道开挖爆破中，掌子面炮眼分为三类，分别为掏槽眼、辅助眼、周边眼（包括底眼）。各类炮孔的作用不同，其参数选取时也各有侧重。
3.3.1炮眼直径d
在选取炮眼的直径d时，按照炮孔作用的不同，而炮孔的直径也会不同。掏槽眼和辅助眼的主要目标就是破碎岩体，不要求装药不耦合系数，因此这两种炮眼直径可选小值，而为了方便钻孔，通常选取38mm；周边孔由于光爆要求，其不耦合系数应在1.25以上，而对较破碎围岩来说，为了保护围岩，其不耦合系数应在1.3以上，通常药卷的直径选32mm，所以周边孔直径是42mm。钻机为气腿式手扶钻机。
3.3.2炮孔参数
上台阶掏槽眼在掌子面中央偏下部分布，是楔形掏槽。在爆破中把开挖面中心岩石抛出，保证辅助孔能够形成自由面，通常装药量比较大。辅住眼分在周边眼与掏槽眼间分布，在掏槽孔爆破之后，崩落更多岩石；周边眼在隧道的轮廓线上分布，使用较小的孔距，通过少量炸药爆破，从而对超前挖进行控制；而底眼是把隧道底部的岩石抛出，通常孔距与装药量比较大。下台阶的掘进孔和辅助孔参数相近，如表1、表2所示为各炮孔的参数。
表1炮孔参数表（上台阶）
表2炮孔参数表（下台阶）
3.3.3光面爆破参数
光面炮眼是在开完的掌子面最外位置的炮眼，选取光面眼参数在很大程度上影响爆破效果。
（1）光爆层的厚度与孔距
周边眼至最近的一圈辅助眼的距离为光爆层，也就是周边眼最小抵抗线W，会较大程度上影响爆破效果，对光爆层厚度进行合理的选择，能偶有效的对超欠挖进行控制，促进光爆效果的提升。在选择光爆层的厚度时，需要考虑地质构造以及岩石性质，按照以往工程的经验分析，若是围岩隧道的有着较多的松软及节理裂隙，在选择光爆层的厚度时需要选择较大值，反之较为坚固的可以选值较小。M为周边眼距和光爆层的厚度比值，如式：
在上式当中，周边眼的孔距为a，最小抵抗线位w，而m值通常工程当中在0.7-0.9的范围内选择，若是m在1.0以上时，光爆层的厚度要小
于周边眼的间距，其爆炸能量的传播方向是向着自由麦，降低了跑空间作用，与抛掷爆破相近，难以有效的进行光面爆破。若是m值在1.0以下时，爆破的能量作用在炮孔间，在很大程度上降低了传播到围岩的能量。根据实际的工程情况，3#隧道的m值应在0.6-0.8的范围内选择。
炮孔的间距在碎裂岩体当中是十分重要的参数。如若是岩体节理裂隙发育、整体性较差，为了能够有效的保证爆破质量，就需要对光爆孔间裂隙数进行控制，要在两条以下。根据3#隧道的实际情况，光爆孔孔距选择在0.25～0.35cm范围内。
（2）不耦合系数D
药卷直径和炮眼直径比值为不耦合系数，通常不耦合系数选择范围为1.25～2.0。若是不耦合系数在1.0以上时，药卷和炮孔间会有空隙，空隙会造成爆破能量的衰减，爆破能量对围岩的破坏性得到降低。在3#隧道爆破当中，选择准32mm岩石乳化炸药，由于围岩较弱，需要选择较大的不耦合系数，在实际的施工当中D是1.32。如表3所示为周边眼炮孔的参数。
表3周边眼爆破参数表
4结语
在隧道施工过程中，为了保证光面爆破技术在其中使用自科学性和合理性，需要与实际情况进行结合，选择有针对性的施工技术，保证施工效率和施工质量。
参考文献：
[1]刘金冬.隧道光面爆破研究与应用[J].建材与装饰，2016（37）：206-208.
[2]石永军.光面爆破技术在隧道施工中的应用[J].科技展望，2016，26（16）：126.
论文作者:王海龙
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：光面论文; 围岩论文; 隧道论文; 炮眼论文; 钻孔论文; 作业论文; 直径论文; 《基层建设》2019年第1期论文;