摘要：现如今，我国的国民经济在快速的发展，社会在不断的进步，在隧洞开挖施工中，为了减少超挖，降低成本，减轻爆破对围岩的扰动，主要采用光面爆破施工方法。但在许多隧洞开挖施工中，由于项目管理不到位，技术人员缺少吃苦精神、沟通意识不强，钻爆人员的责任心缺失，爆破器材不符合要求，盲目追求进度等原因，光面爆破很难落到实处，从而产生了大量超挖、超填混凝土，增加了成本。并且超挖致使隧洞周围成型差，围岩稳定性差，人为造成安全隐患。
关键词：隧洞开挖；光面爆破；精细化管理；过程控制；技术培训；现场指导
引言
光面爆破技术在隧洞开挖中的应用主要是通过正确的施工方法与科学的爆破参数，使爆后壁面达到平整规则，并且轮廓线符合洞室开挖的设计要求[1]。相比于传统爆破技术而言，光面爆破技术最大的优势就是对周边眼炸药的爆破，并且有效降低对围岩的扰动作用，从而大大提高了施工的安全性与围岩的稳定性。光面爆破虽然机理复杂，理论方面也相对不够成熟，然而在定性分析方面已经有了共识。
1工程概况
1.1 地质条件
1.1.1 地形地貌
某隧洞主要延伸方向为西南2250米，最大埋深356米，在隧洞中部沿垂直穿过的1个冲沟低洼地段埋深为150米。隧洞进口段位于荒草沟的支沟出口的嘴角坡脚处，该支沟呈“V”字型，沟底狭窄；出口段位于童家沟主沟中，沟谷呈“U”字型。
1.1.2 地层岩性和地质构造
隧洞全线均在荒草沟背斜的南翼，底层整体北倾，但局部变化较大，围岩以微风化-新鲜岩体为主，少量弱风化和卸荷岩体主要分布在洞室的出口段。隧洞所穿过的主要底层为中重泥盆系红星铺组千枚岩，岩性为千枚岩，灰色，中厚层夹薄层，或薄层夹中厚层，多呈强-弱风化状态。岩层主要呈北西-北东向延伸，与隧洞走向大角度相交。岩层倾角58°-83°，局部近直立。围岩类别为Ⅱ-Ⅳ类，其中，Ⅳ类围岩分布在出口洞段。地下水以基岩裂隙潜水为主，水位一般高出隧洞顶拱30m-200m，围岩多具微透水性。
1.2 施工总进度 计划开、竣工时间：2008年2月18日-2008年12月31日。
2实施光面爆破的目的
施工过程中，因自然地质灾害影响，工期严重滞后。考虑到隧洞围岩地质条件好，较好围岩占整个洞段的86.7%。经研究认为，隧洞施工可充分利用现有围岩条件，改进施工工艺，加强光面爆破控制，以达到隧洞开挖后平整光滑，可取消衬砌的质量要求，在节省工期的同时降低工程造价。
3施工过程管理
3.1钻爆台车制作
钻爆台车是隧洞开挖施工中采用手风钻进行钻孔、装药、爆破作业的工作平台，亦称打钻平台。为了保证钻爆作业人员能够对钻孔部位、钻孔倾角按照设计要求钻孔，确保钻孔精度，台车顶层任何位置距顶部围岩高度都控制在170ｃｍ以内，两侧平台可以延伸至两侧墙。
3.2二次光面爆破法
为了进一步提高隧洞岩石光面爆破质量，尽可能采取二次光面爆破法，但由于洞室断面较小，考虑运渣车辆通行的要求，洞室下半部矩形断面采用一期光面爆破法，而拱顶采用二期光面爆破方法，下半部完成2个循环进尺（即4m长）的开挖量后，在洞室顶部未开挖的岩体中布设5个深孔（孔深4m，第一循环打2m深，第二循环时加深到4m）。采用5只导爆管、1只电雷管，一次引爆成型，故隧洞拱顶炮眼痕迹保存率始终达80%以上，符合规范技术要求。
3.3钻孔过程控制
１）每个周边光爆孔都必须严格控制开孔的准确性，要求开孔偏差在３ｃｍ以内。２）严格控制周边孔钻孔外偏角，当孔深２．５～４．０ｍ时，钻孔外偏角应控制在１．４°～３．４°内；要求钻孔作业过程中钻机始终保持紧贴岩面钻进。３）确保周边孔相邻两孔的钻孔平行度，每一钻孔区域先钻一标准孔，将外径为φ２５ｍｍ细钢管或钻杆作为标杆插入孔内作为参照，相邻周边孔钻孔时，边钻孔边将标杆向标准孔内推进，随时保持正在钻孔的钻杆与标准孔内的标杆平行。
3.4起爆网路连接
由于光爆孔内采用间隔装药，且间隔距离较大，远大于相邻药卷间的殉爆距离，因此所有光爆孔内装药均应采用导爆索引爆。相邻周边光爆孔起爆的同时性是保证光爆效果的一个重要因素，为了确保光爆孔同时起爆，孔外周边光爆孔联网均采用导爆索。
3.5钻孔装药线密度
钻孔装药线密度与炸药类型有关，同时与岩体类别及钻孔所在断面位置有关。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由本例可知，较软岩体装药线密度一般小于较坚硬岩体；结构面多、风化程度较高的岩体比较完整，新鲜岩体要要小一些。对于同一断面对称孔若存在结构面，则结构面上盘钻孔装药线密度要小一些。
3.6布设掏槽孔与应力释放空心孔的作用
试验初期，全断面爆破，只设掏槽装药孔，不设应力释放空心孔，采用毫秒导爆管，当时差较小引爆时，石块共同挤压，断面中部未形成自由空间，爆破火工材料消耗量大，钻孔多，施工时间也较长，工效及经济效益较低。其他同上，但采用时段差较长一些的导爆管，且断面中心布设空心孔，断面中部岩体先行爆出，形成自由空间，爆破效果有所改善。在布设掏槽孔及空心孔的情况下，采用火雷管自断面中心向外围逐层（或逐点）引爆，则形成自由空间和应力释放区，则后续爆破孔爆破力相对增强，受爆的岩石快捷地从岩体层层剥离，省时省工省材料，与前者相比，可节省成本1/2，经济效益显著提高。
3.7炮眼布置及起爆顺序
根据施工进度、断面尺寸及围岩等级，初步设定Ⅲ类围岩循环进尺2.0-2.4m，Ⅳ类围岩循环进尺1.7-2.0m。爆破采用由塑料导爆管串、并联形成爆破网络，以毫秒延发雷管实现微差爆破。
炮眼按周边眼、辅助眼、掏槽眼、底眼设置，Ⅲ、Ⅳ类围岩起爆顺序为：掏槽眼—辅助眼—周边眼—底眼。
3.8光面爆破试验
爆破试验选取了隧洞进口SD0+80—SD0+90作为试验段，该段围岩以Ⅲ类为主，岩性为中厚-巨厚层状白云岩，强风化，岩体局部破碎，裂隙发育。
3.2.1 光面爆破试验流程。炮眼布置—测量放样—技术交底—钻机就位—钻孔—清孔—装药联网—爆破—出渣—效果检查—确定爆破参数。
3.2.2 第一循环炮眼布置及试验。输水隧洞围岩以Ⅲ、Ⅳ类为主，岩性为中厚-巨厚层状白云岩，强风化，岩体局部破碎，裂隙发育。爆破试验段主要是Ⅲ类围岩，炮眼根据光面爆破初步确定的参数进行布置，构造裂隙发育，岩体破碎，围岩整体稳定性差，属Ⅲ类围岩。根据爆破后效果分析，决定重新布置炮眼，调整炸药用量，进行第二循环炮眼布置及试验。
3.2.3 第二循环炮眼布置及试验。围岩类别属Ⅲ类。经过调整炮眼数量、周边孔间距、炸药用量等参数后，光面爆破效果较第一循环有很大改善。但顶拱、边墙、底板均是超挖。出渣粒径较小，部分呈粉末状。根据效果分析，我们调整了炸药用量，进行第三循环光面爆破试验。
3.2.4 第三循环炮眼布置及试验。第三循环爆破顶拱、边墙、底板超挖量较小，爆破粒径满足扒渣机出渣要求，岩壁平整。
3.2.5 确定爆破参数。通过试验，我们选定第三次试验的参数作为输水隧洞Ⅲ类围岩的代表参数，指导输水隧洞Ⅲ类围岩的掘进爆破。
4适用条件及注意事项
4．1适用条件
通过8#支洞爆破试验及实际应用证明，这一光面爆破技术已经基本成熟，适用条件如下：（1）该技术仅适用于隧洞开挖中的极软岩、软岩，如表1所示。对于较软岩暂不适用。（2）根据目前试验情况，周边孔钻孔深度不宜大于2．2m，钻孔直径宜采用38～42cm。
4．2注意事项
（1）对于极软岩、软岩隧洞开挖，必须采用新奥法开挖，在钢支撑（或钢格栅）、超前小导管（或超前锚杆）、钢筋网、喷混凝土（或模筑混凝土）等超前支护的保护下进行。（2）施工中应根据光爆效果情况，及时调整爆破参数，重点调整周边光爆孔间距、光爆层厚度（抵抗线）、孔底装药量；同时严格控制外圈崩落孔按软岩光面爆破设计，严格控制孔间距和线装药密度。
结语
光面爆破技术在复杂地质隧洞开挖工作中有着十分重要的作用，只有在优化爆破参数的基础上采用科学的施工方案，才能取得较好的爆破效果。除此之外，还要对不良地质地段进行特殊的施工，从而使整个隧洞开挖爆破工作更加合理、完善。
参考文献：
[1］中华人民共和国行业规范．JTGD70—2004公路隧道设计规范［S］．北京：人民交通出版社，2004．
［2］马洪琪，周宇，和孙文．中国水利水电地下工程施工［M］．北京：中国水利水电出版社，2011．
［3］中华人民共和国电力行业标准．DL/T5099—2011水工建筑物地下开挖工程施工技术规范［S］．北京：中国电力出版社，2011．
［4］中华人民共和国国家标准．GB50487—2008水利水电工程地质勘察规范［S］．北京：中国计划出版社，2009．
［5］杨玉银，段建军．周边密空孔钻爆法在软质围岩隧洞开挖中的应用［J］．爆破，2000，17（2）：60-62．
论文作者:李欢
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2019/1/4
标签：隧洞论文; 围岩论文; 光面论文; 钻孔论文; 炮眼论文; 断面论文; 药线论文; 《基层建设》2018年第32期论文;