摘要：隨著社會的發展與進步，重視隧道掘進中巖體光爆效果的控制措施研究具有重要的意義。本文主要探討隧道掘進中巖體光爆效果的控制措施中的有關內容。
　　關鍵詞:隧道,光爆,裝藥,鉆孔,措施,控制
　　
　　引言
　　據有關資料報道，截至上世紀未，我國建成的隧道超過1069座，單洞延長超過340km，單洞最長達4076m。隨著我國社會經濟的快速發展，交通建設面臨跨越式發展的大好形勢，陜西、四川、吉林、廣東、浙江、福建、山西、貴州等省規劃和正在實施一批特長隧道和隧道群的建設，其中長度超過5KM的隧道將有5座，最長的達到38.6km；另外，一些跨江、跨海隧道方案也相繼提出。因此，在工程實踐的基礎上，不斷總結如何進行優質、快速的隧道開挖的經驗，具有十分重要的工程意義。
　　1.爆破施工工藝
　　鉆孔采用自制鉆孔臺車配合氣腿式鑿巖機，為了保證開挖輪廓圓順、準確，維護圍巖自身承載能力，減少對圍巖擾動，為下道工序創造有利條件，以Ⅱ、Ⅲ級圍巖采用光面爆破為例。
　　（一）爆破設計
　　a．爆破器材選擇。炸藥品種（用Φ35mm2#巖石硝銨炸藥，有水地段則選用Φ35mm防水乳化炸藥，周邊眼則采用Φ22mm的小藥卷）、起爆網絡及堵塞設計采用非電導爆管毫秒延期起爆網絡，炸藥采用乳化炸藥，為保證爆破效果，降低炸藥用量，減少空氣沖擊波，洞內所有炮孔均用炮泥堵塞。
　　b．掏槽形式。掏槽選用直眼掏槽，采用梅花型中空孔掏槽，微差起爆控制掏槽時間，微差間隔50～100ms。
　　c．Ⅱ、Ⅲ級圍巖光面爆破參數（下表）：
　　
　　（二）爆破作業
　　爆破作業必須按照爆破設計進行鉆眼、裝藥、接線和引爆。開挖條件出現變化，需要變更設計時，由技術負責人確定。
　　a．測量。測量是控制開挖輪廓線精度關鍵，每循環在工作面標出開挖輪廓和炮孔位置，鉆眼前繪出開挖斷面中線、水平線和斷面輪廓線控制拱頂、起拱線位置并根據爆破設計標示出炮孔位置，經檢查符合設計要求后才可鉆眼。鉆孔時要做到準（位置）、平（平行）、直（方向）、齊（孔底），具體應符合下列要求：
　　b．鉆孔。按照炮眼布置圖正確鉆孔；掏槽眼眼口間距誤差和眼底間距誤差不大于5cm；輔助眼深度、角度按設計施工，眼口排距、行距誤差不得大于10cm；周邊眼位置在設計斷面輪廓線上，允許沿輪廓線調，其誤差不大于5cm，眼底不超出開挖斷面輪廓線10cm；內圈炮眼至周邊眼排距誤差不大于5cm；當開挖面凸凹面較大時，應按實際情況，調整炮眼深度，力求所有炮眼（除掏槽眼和底板眼外）眼底在同一垂直面上。
　　c．裝藥。全部由人工進行，裝藥工作平臺用可移動式自制工作平臺。裝藥前，先用高壓風將孔中巖粉吹凈，經檢查合格后方可裝藥，裝藥分片分組負責，嚴格按爆破參數表及炮孔布置圖規定裝藥量、雷管段號“對號入座”。裝藥順序先上后下，先兩側后中間。每孔裝藥后，都用炮泥堵好炮眼口，炮泥長度一般為30cm，不少于20cm。網絡連接采用“一把抓”法，整個掌子面導爆管先分六束，分別捆綁于同段雷管上。為保險起見，每束可安裝兩個同段雷管，最后再把六束導爆管并聯捆綁于一個雷管上，留足導爆索長度，檢查好安全，再進行起爆。爆破網路連接，檢查及起爆，按照爆破設計要求和《爆破安全規程》執行。由于洞內有的地段有涌水，故采用普通和抗水兩種炸藥。
　　d．通風找頂：爆破后，先通風排煙、灑水30分鐘，掌子面基本沒有炮煙后，作業人員方可進入。先用高壓水沖洗開挖面，用挖掘機除去大危石后，再用鋼釬、木棍把小塊危石撬凈。
　　e．初噴混凝土：利用爆破堆碴的高度，在碴堆上對拱部進行初噴混凝土封閉巖面。
　　f．出碴：使用反鏟式挖掘機配合側卸式輪胎裝載機裝碴，采用大型自卸汽車運碴，棄碴場長期設2臺推土機隨時進行場地平整和碾壓，并保持道碴道路暢通。
　　2.光面爆破施工工藝
　　光面爆破施工工藝流程如圖1所示。
　　
　　圖1
　　3.炮眼布置示意圖
　　根據實際圍巖情況進行調整，如圖2所示。
　　
　　圖2
　　4.控制隧道光爆效果的措施
　　在日常實踐施工中常采用改進光爆設計理念，實踐過程中操控及對經驗總結技術創新等方面進行有效的光爆效果控制。下面就各方法的原理、特點以及隧道施工中積累的有關經驗作一翻簡單的介紹。
　　（一）改進光爆設計理念
　　光面爆破和預裂爆破是新奧法施工最基本的要求之一。從本質上講，預裂爆破也是一種光面爆破，兩者的區別只是分區起爆破順序不同。預裂爆破的分區起爆破順序為：周邊眼掏槽眼輔助眼底板眼。預裂爆破要求在周邊眼之間炸出貫通裂縫即預留光面層，所以爆破參數與光面爆破參數存在一定的差異。
　　實施光面爆破，應按照圍巖特點合理選擇圍邊眼間距及周邊眼的最小抵抗線，嚴格控制周邊眼的裝藥量，并盡可能使藥量沿炮眼全長均勻分部，周邊眼宜采用小直徑藥卷和低爆速炸藥。為滿足裝藥結構要求，可借助傳爆線以實現空氣間隔裝藥，采用毫秒微差有序起爆。應使周邊爆破時有最好的臨空面，周邊眼內段起爆雷管的時間誤差要求越小越好。根據上述要點，施工時必須做到三點：
　　1．進行正確的光爆設計
　　應根據地質情況、炸藥種類及鉆孔機具等因素進行光爆設計。主要參數選擇采用工程類比法。設計內容包括爆破參數的選擇、炮眼布置圖、周邊眼裝藥結構等。光面爆破主要參數有周邊眼間距E、光爆層厚度w（最小抵抗線），周邊眼密集系數K（k=e/w），裝藥集中度q等。周邊眼間距是直接控制開挖輪廓平整度的主要因素。縮小周邊眼間距要視巖石的抗爆性、炸藥性能、炮眼直徑和裝藥量而定，一般可取E=（10-15）d，d為炮眼直徑。對于堅硬和破碎巖石宜取較小值，對于軟質或完整性好的巖石宜采取較大值。實際施工中，一般取42~63cm為宜；最小抵抗線W=E/K，一般取50~80cm；為了保證周邊眼孔貫通裂縫優先形成，須使周邊眼的最小抵抗大于炮眼間距，通常周邊眼密集系數K為0.8；裝藥集中度是指每米炮眼的裝藥量。根據巖石的特性確定，一般為0.15~0.2㎏/m。光面爆破參數確定后，根據開挖斷面和擬定的循環進度，計算每循環的開挖量（m3），然后根據巖石類別，選定單位體積用藥量q(㎏/m3)。從而計算出每循環爆破總用量Q(㎏)，最后繪出炮眼布置圖和裝藥參數表。
　　上述工作完成后，選擇爆破器材亦很重要。光爆破器材主要有：炸藥、非電塑料導爆系統、毫秒雷管和導火索。光面爆破的周邊眼應選擇低爆速、低密度、低猛度、高爆力、小直徑、傳爆性好的炸藥，底板眼則宜選用高爆力炸藥，這樣既可以克服上覆巖渣的壓制，又起到翻渣的作用。
　　2．注意光爆效果的檢驗
　　光面爆破效果主要檢查超、欠挖量、炮眼痕跡保存率和兩茬炮錯臺情況這三大指標。根據光面爆破效果這三項指標的檢查結果，認真進行分析，再結合掌子面圍巖變化情況，及時改變光面爆破參數，修正光爆設計，以達到最佳光爆效果。同時，要注意不斷收集和整理相關數據，為今后的光爆設計提供經驗。
　　按照上述要求進行光爆施工控制，經過多個工程的實施，效果良好。
　　（二）實踐過程中控制
　　1、移動臺架的操控
　　使用鑿巖臺架，采用層次組裝結構，根據工法及時調整移動臺架。便于各類工法靈活使用，將多臺鑿巖機安裝在鑿巖臺車上，實現多機同時作業、集中控制。對于施工員工來說，臺車輕便靈活，結實穩重，既能保證移架的施工安全，又能有效控制窩工現象，大大縮短作業時間。
　　2、測量精度的操控
　　隧道平面控制測量精度、隧道內兩相向施工中現在貫穿面上的極限誤差，由洞外和洞內控制測量誤差引起在貫通誤差影響值、洞內導線測角、量距的精度以及兩洞口水準點間往返高程的誤差值，均參照現行隧道勘測規程的相關規定執行，實際操作過程中誤差值必須控制在現行條款規定測量精度誤差值以內。
　　5、火工品選擇的操控：
　　根據施工難點、圍巖級別特點，火工品的選擇也是一門學問，可以借鑒以下數據作為參考：主炮孔采用φ32mm2﹟巖石乳化炸藥，周邊孔應選用低爆速，低猛度的炸藥，采用φ25mm2﹟巖石乳化炸藥，同時自制了光爆藥卷。毫秒雷管的選擇：毫秒導爆管應有足夠的段數，為了避免振動，并且滿足光爆孔比臨近主炮孔遲發50~100ms，毫秒雷管應跳段使用。其次選擇合理的起爆器械，也可以減少振動，取得良好的光爆效果。
　　3、施鉆的操控：
　　放樣布眼、鉆眼前，必須由測量技術人員用儀器測出掌子面的中線、水平。并用紅油漆準確繪出開挖斷面的中線和周邊輪廓線，標出炮眼位置，誤差不得超過5cm。鉆眼時，鉆工首先要熟悉炮眼布置圖，熟練操作鑿巖機械。
　　4、布眼的操控：
　　掏槽眼和周邊眼，要由技術熟練、經驗豐富的鉆工司鉆。臺車下面要有專人值班指揮，以確保周邊眼有準確的外插角，盡可能使兩茬炮交界處臺階小于15cm，并保證炮眼底在同一平面內。應采用反向裝藥結構，以提高炮眼利用率，減少盲炮，減少石渣塊度，增大拋擲能力和降低炸藥用量。掏槽眼和輔助眼應采用大直徑藥卷孔底連續裝藥，周邊眼可采用小直徑藥卷或間隔裝藥。炮眼、藥卷直徑不偶合系數可控制在1.25~2.0之間。聯結起爆網絡，起爆網絡采用非電塑料導爆系統。這是一種安全可靠、操作方便的新型起爆系統，特別適用于隧道爆破施工。
　　6、起爆的操控
　　光面爆破采用分區起爆，起爆順序為掏槽眼輔助眼周邊眼底板眼。輔助眼應由里向外逐層起爆，為使光面爆破有較好的效果，應使輔助眼爆破后，盡可能接近開挖輪廓形狀，使光爆層厚度盡量一致；并注意不要使光爆落下的石渣堵死周邊眼的臨空面，影響周邊眼的光爆效果。周邊眼須同時起爆，若各炮眼的起爆時間差超過0.1秒時，就等于各個炮眼單獨起爆，并盡可能減少同段雷管的延期時間差（雷管的制造誤差），如使用高精度系列遲發雷管或用導爆索作為孔內傳爆。底板眼最后起爆，以起到翻渣作用。
　　（三）經驗總結技術創新
　　某隧道工程正洞掘進一半時，圍巖發生變化，巖石水平分層明顯，造成拱頂超挖嚴重，后減少周邊眼藥量并且縮小周邊眼間距，爆破效果有所改善，可見光面爆破要根據圍巖的變化而相應的調整參數，才能達到更好的效果，不能僅僅停留在理論的參考數值上。在進行爆破設計時應根據隧道斷面大小、圍巖級別、機械設備等進行綜合考慮。對同級圍巖，根據其巖石構造、破碎程度等不同情況，選取不同的光爆參數，可獲得比較的理想效果。合理選用炸藥品種和優化裝藥結構是保證光爆質量的重要因素。加強對起爆順序和光爆孔起爆時差的控制，為光爆孔提拱良好的爆破條件。
　　減少超欠挖，減少炸藥用量，減少支護混凝土用量，爆破后巖面平整，巖碴塊度均勻較小，利于裝碴，為后期鋪掛防水板及二次襯砌施工縮短時間，減少支護投入，節約施工成本，增加效益。
　　結束語
　　總而言之，光面爆破是除正常裝藥的主炮孔外，另外沿設計開挖線鉆一排小直徑邊線炮孔（不耦合間隔裝藥），利用微差起爆技術，先起爆主炮孔后同時起爆邊線炮孔，使兩孔之間的巖面處于受拉狀態而被劈裂，這樣在正常炮孔和設計開挖線間預留緩沖保護層，從而取得良好的爆破效果。爆破技術的影響包括很多方面，在施工中，我們嚴格按照爆破設計施工，同時也應注意以下二個重要環節：
　　一是光爆孔應同時起爆。在施工中，我們采用一根主導爆索將所有光爆孔內的導爆索聯接起來，在主導爆索上放有毫秒雷管，使之起爆，達到齊爆。
　　二是炮眼的堵塞對光爆的效果影響也較大，施工中，我們加強對炮眼的堵塞，其長度為炮眼深度的四分之一。
　　參考文獻
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