中铁十一局集团第一工程有限公司 湖北襄阳 441000
摘要：公路、铁路等大断面隧道光面爆破技术已比较成熟，但小断面隧道（下称隧洞）爆破参数与大断面隧道大有不同，不可直接套用。爆破进尺短、炸药消耗大一直是隧洞施工的重难点。本文从掏槽方式比选入手，调整掏槽角度、优化炮孔布置，总结一套隧洞光面爆破参数。
关键词：小断面隧道；光面爆破技术；探索
本文以湖北省枣阳市鄂北调水兴隆～万福隧洞施工光面爆破为实例，从炮孔布置、掏槽方式比选及掏槽角度控制等环节展开，探讨小断面隧道光面爆破参数，为类似工程提供一点参考。
1工程概况
枣阳市鄂北调水工程是丹江口水库为水源，自丹江口水库清泉沟取水，自西北向东南方穿越襄阳市的老河口市、襄州区和枣阳市，随州市的随县、曾都区和广水市，止于孝感市的大悟县王家冲水库。输水隧洞全长15.38km，设计流量为10m3/s，采用无压流，隧洞为城门洞型，开挖断面均为4.1×3.3m加半圆拱，半圆拱直径4.1m，中心角180°，断面面积20.13m2，隧洞洞底比降为1/2854。Ⅱ、Ⅲ类围岩采用锚杆、挂网喷砼支护，Ⅳ、Ⅴ类围岩采用钢架、锚杆、挂网喷砼+钢筋混凝土衬砌支护。隧洞地表地形起伏较大，最大埋深260m，最小埋深16m，以侵入岩群为主，岩性为不等粒角闪石英二长岩、花岗岩等。本标段主要为花岗岩，Ⅳ、Ⅴ类围岩破碎，为强风化花岗岩，局部夹杂全风化，Ⅱ、Ⅲ类围岩岩体完整，节理裂隙较发育，裂隙面较平直光滑，连通性较好，裂隙微张无充填，岩石坚固系数5～14。
2光爆设计
光爆层厚度、光爆孔间距、线装药密集度及不耦合系数等光爆参数是实现光爆效果的决定性因素，掏槽孔的爆破效果是整个断面进尺的制约因素，因此，光爆设计的核心内容是光爆参数的选定和掏槽方式的选取。本工程使用自制台车配合5把气腿式风钻人工钻孔，本文以Ⅱ、Ⅲ类围岩全断面开挖为例，进行系统分析和实验，Ⅳ、Ⅴ类围岩可依此方法进行调整。
2.1光爆参数选定
结合本工程围岩情况，参考经验数据，得出理论数值，在实际施工中进行验证、调整，最终确定适合本工程的光爆参数。
2.1.1不耦合系数
不耦合系数即光爆孔与药卷直径的比值。药卷直径小于孔径时，炸药爆破产生的能量通过可压缩性高的空气传至岩面，空气吸收部分能量，从而保护岩面完整性，保证炮孔保存率。本工程采用Φ42mm“一”字合金钻头，周边孔采用Φ32mm光爆炸药，不耦合系数为1.31，符合经验数据范围。
2.1.2光爆孔密集系数
光爆孔密集系数K即光爆孔间距a与光爆层厚度W的比值，光爆层厚度即光爆孔最小抵抗线。K值小，炮孔间距小，岩体能更精确的沿炮孔连心线裂开，相应的炮孔数量多，经济性不好；K值过大，炮孔间距大于最小抵抗线，导致炮孔独立爆破，引起炮孔间“挂口”（光爆孔间未能全部爆掉，形成锥形欠挖）现象，补炮处理同样不经济。
2.1.3线装药密集度
光爆孔的装药量可按下式初步确定：Q=q*a*W*L其中q为定额确定的单位炸药消耗量，单位kg/m3；L为光爆孔的平均深度，单位m；其它符号同前。则线装药密度：Qx=Q/L=q*a*W本工程中直接参照经验数据初步选定Qx=200g/m。
2.2放样工作与布眼工作
在进行正是的爆破工作之前，要用专业的工具对隧道岩石做出精确的测量，并在准确的位置找到孔眼，并用颜色标注出来并将炮眼用颜色准确的勾勒出来，值得注意的是，这个炮眼轮廓一定要准确，误差不能够大于五厘米的，如果大于五厘米，会影响整个爆破工作的质量以及整个公路隧道建设的质量。在勾勒炮眼轮廓的时候，周边半径也是一个值得注意的地方。周边半径有一定的要求。整个放样与布眼工作一定要根据预期的设计进行，精确测量。
3爆破试验对比
在围岩相近的5#支洞和6#支洞进行爆破对比实验，5#支洞进行直孔掏槽光面爆破，6#支洞进行斜孔掏槽光面爆破。
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3.1爆破实验步骤
3.1.1交底与动员
方案敲定后组织现场技术交底，确保每个炮工对爆破方案有全面而深刻的理论认识，同时拿出部分资金作为奖励基金，调动工人积极性。
3.1.2测量布孔
测量人员用全站仪进行测量放样，精确放出轮廓线（不少于9个点）、掏槽孔位置，其他孔可依据已知点进行拉尺量测，抽选5个以上孔位复测，偏差控制在5cm内。
3.1.3钻孔爆破
按照放样点位钻进，过程中复核角度，控制钻孔精度，保证掏槽孔每米偏差5cm内，周边孔外插角小于3°。按照设计炸药量及雷管段位进行装药。装药时使用木质或竹制杆送药，不可过快，防止孔口岩石划破毫秒管导致拒爆。光爆孔均采用有加强底药的间隔装药，使用导爆索引爆，其他孔连续装药。掏槽孔反向装药，其他孔正向装药。炮泥堵孔，不少于0.4m。装药完成后，根据毫秒管外露情况，整理成四组把线，采用并并联网路，约每20根毫秒管尾线并联到同一段位的毫秒雷管，四根同段位的毫秒雷管并联到一枚电雷管，通过起爆器引爆。
3.1.4仔细检测施工周围电流量
在光面爆破技术在施工的时候，采用的是大型的机械作业，大型机械在工作的时候会产生大量的杂散电流。这些电流量大于五十毫安的时候，就非常容易使电雷管发生爆炸现象。这样就极有可能引发严重的施工意外。威胁施工人员安全。因而，在实际的施工中，一定要对周围的电流做出准确的测量，当电流过大的时候，可以将电雷管更换为高压电雷管，以杜绝安全事故的发生。
3.2直孔掏槽光面爆破参数调整
直孔掏槽光爆实验遇到一些困难，前两次由于掏槽孔钻孔精度未控制好，导致串孔，炸药能量从中空孔散失，掏槽效果较差。第一次掏槽调整：不改变掏槽孔深度，增加1～4掏槽孔与中空孔的距离，调整至0.2m和0.25m，同时增加1支炸药。爆破效果有所改进，串孔现象减少，连续几个循环维持在2.1m左右。第二次掏槽调整：为追求更大进尺，将掏槽孔深度调至2.8m，调整的当个循环发生了串孔现象，掏槽效果不佳。第一次光爆孔调整：爆破效果证实Qx=300g/m较为合适。掏槽孔调回2.5m，进行光爆孔密集系数调整。光爆孔间距a调整至0.5m，光爆层厚度W=0.6m。调整后的五炮出现了四次挂口，需要补炮，挂口集中在拱部，边墙部位未出现挂口现象，表明直墙段光爆孔间距可以适当拉大，圆拱段光爆孔间距初步设计的选定较为合理，不再做调整。经过15循环的摸索，进尺基本稳定，成洞较好，半孔率达到90%，底板孔核减至6个，边墙孔核减至6个（间距调整至0.5m），其他孔未能核减。
3.3斜孔掏槽光面爆破参数调整
斜孔掏槽光爆实验较为顺畅，成洞轮廓线较好，首次爆破抛掷近80m，且无大块渣石，进尺达到2.2m，说明初步设计的炸药用量偏高。第一次掏槽调整：核减掉一对掏槽孔，采用“上三下四”形式掏槽，爆破效果良好，进尺2.15m。第二次掏槽调整：核减底部一对掏槽孔，采用“上三下三”形式掏槽，调整掏槽深度至2.8m，掏槽孔与掌子面夹角为72°，孔底间距0.2m，其他孔深增加0.3m，装药加1支。“下三”掏槽中最上方一对掏槽爆破效果不佳，导致整个断面底部未爆出效果，改回“上三下四”形式掏槽，并进行掏槽孔位置微调，减小上、下掏槽间距，之后4炮效果较好，进尺保持在2.3m～2.5m之间。第三次掏槽调整：将掏槽深度调整至3m，钻孔过程中需要换钎施工，掏槽增加1支炸药，掏槽孔与掌子面夹角为75°，孔底间距0.15m，其他孔深增加0.5m，装药平均增加1支。前两炮掏槽效果均不佳，大面积补炮。经多方讨论，拟定在掏槽中增加斜孔掏槽，即复合斜孔掏槽，“上三下四”结合“上二下二”，向洞轴线偏移0.3m，掏槽深度1.8m，角度73°，反向装药7支。之后5炮效果较明显，进尺达到2.4m～2.6m。
结语
经过项目部管理人员和现场工人反复实验、数次改进，我标段隧道光面爆破效果显著提高，成洞轮廓较好，半孔率高，进尺可控，得到监理及业主的肯定。以上是笔者从施工中总结的一点经验，不足之处还请批评指正。
参考文献
[1]DL/T5135-2001，水电水利工程爆破施工技术规范[S].北京：中国电力出版社，2002，5.
[2]肖汉甫，吴立，陈刚，等.实用爆破技术[M].武汉：中国地质大学出版社，2009.
论文作者:谭万洪
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/27
标签：光面论文; 进尺论文; 断面论文; 围岩论文; 间距论文; 隧洞论文; 雷管论文; 《建筑学研究前沿》2018年第32期论文;