摘要：隨著社會的發(fā)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(guān)內(nèi)容。
　　關(guān)鍵詞:隧道,光爆,裝藥,鉆孔,措施,控制
　　
　　引言
　　據(jù)有關(guān)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(jīng)濟的快速發(fā)展，交通建設(shè)面臨跨越式發(fā)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(guī)劃和正在實施一批特長隧道和隧道群的建設(shè)，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(chǔ)上，不斷總結(jié)如何進行優(yōu)質(zhì)、快速的隧道開挖的經(jīng)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(chuàng)造有利條件，以Ⅱ、Ⅲ級圍巖采用光面爆破為例。
　　（一）爆破設(shè)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(wǎng)絡及堵塞設(shè)計采用非電導爆管毫秒延期起爆網(wǎng)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(nèi)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(shù)（下表）：
　　
　　（二）爆破作業(yè)
　　爆破作業(yè)必須按照爆破設(shè)計進行鉆眼、裝藥、接線和引爆。開挖條件出現(xiàn)變化，需要變更設(shè)計時，由技術(shù)負責人確定。
　　a．測量。測量是控制開挖輪廓線精度關(guān)鍵，每循環(huán)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(jù)爆破設(shè)計標示出炮孔位置，經(jīng)檢查符合設(shè)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(shè)計施工，眼口排距、行距誤差不得大于10cm；周邊眼位置在設(shè)計斷面輪廓線上，允許沿輪廓線調(diào)，其誤差不大于5cm，眼底不超出開挖斷面輪廓線10cm；內(nèi)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(diào)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(jīng)檢查合格后方可裝藥，裝藥分片分組負責，嚴格按爆破參數(shù)表及炮孔布置圖規(guī)定裝藥量、雷管段號“對號入座”。裝藥順序先上后下，先兩側(cè)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(wǎng)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(lián)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(wǎng)路連接，檢查及起爆，按照爆破設(shè)計要求和《爆破安全規(guī)程》執(zhí)行。由于洞內(nèi)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(yè)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(cè)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(shè)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(jù)實際圍巖情況進行調(diào)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(shè)計理念，實踐過程中操控及對經(jīng)驗總結(jié)技術(shù)創(chuàng)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(guān)經(jīng)驗作一翻簡單的介紹。
　　（一）改進光爆設(shè)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(zhì)上講，預裂爆破也是一種光面爆破，兩者的區(qū)別只是分區(qū)起爆破順序不同。預裂爆破的分區(qū)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(shù)與光面爆破參數(shù)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(jié)構(gòu)要求，可借助傳爆線以實現(xiàn)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(nèi)段起爆雷管的時間誤差要求越小越好。根據(jù)上述要點，施工時必須做到三點：
　　1．進行正確的光爆設(shè)計
　　應根據(jù)地質(zhì)情況、炸藥種類及鉆孔機具等因素進行光爆設(shè)計。主要參數(shù)選擇采用工程類比法。設(shè)計內(nèi)容包括爆破參數(shù)的選擇、炮眼布置圖、周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)等。光面爆破主要參數(shù)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(shù)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(zhì)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(yōu)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(shù)K為0.8；裝藥集中度是指每米炮眼的裝藥量。根據(jù)巖石的特性確定，一般為0.15~0.2㎏/m。光面爆破參數(shù)確定后，根據(jù)開挖斷面和擬定的循環(huán)進度，計算每循環(huán)的開挖量（m3），然后根據(jù)巖石類別，選定單位體積用藥量q(㎏/m3)。從而計算出每循環(huán)爆破總用量Q(㎏)，最后繪出炮眼布置圖和裝藥參數(shù)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(tǒng)、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(jù)光面爆破效果這三項指標的檢查結(jié)果，認真進行分析，再結(jié)合掌子面圍巖變化情況，及時改變光面爆破參數(shù)，修正光爆設(shè)計，以達到最佳光爆效果。同時，要注意不斷收集和整理相關(guān)數(shù)據(jù)，為今后的光爆設(shè)計提供經(jīng)驗。
　　按照上述要求進行光爆施工控制，經(jīng)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(jié)構(gòu)，根據(jù)工法及時調(diào)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(xiàn)多機同時作業(yè)、集中控制。對于施工員工來說，臺車輕便靈活，結(jié)實穩(wěn)重，既能保證移架的施工安全，又能有效控制窩工現(xiàn)象，大大縮短作業(yè)時間。
　　2、測量精度的操控
　　隧道平面控制測量精度、隧道內(nèi)兩相向施工中現(xiàn)在貫穿面上的極限誤差，由洞外和洞內(nèi)控制測量誤差引起在貫通誤差影響值、洞內(nèi)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(xiàn)行隧道勘測規(guī)程的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，實際操作過程中誤差值必須控制在現(xiàn)行條款規(guī)定測量精度誤差值以內(nèi)。
　　5、火工品選擇的操控：
　　根據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)，為了避免振動，并且滿足光爆孔比臨近主炮孔遲發(fā)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(shù)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(shù)熟練、經(jīng)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(nèi)。應采用反向裝藥結(jié)構(gòu)，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(xù)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(shù)可控制在1.25~2.0之間。聯(lián)結(jié)起爆網(wǎng)絡，起爆網(wǎng)絡采用非電塑料導爆系統(tǒng)。這是一種安全可靠、操作方便的新型起爆系統(tǒng)，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(qū)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(fā)雷管或用導爆索作為孔內(nèi)傳爆。底板眼最后起爆，以起到翻渣作用。
　　（三）經(jīng)驗總結(jié)技術(shù)創(chuàng)新
　　某隧道工程正洞掘進一半時，圍巖發(fā)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(jù)圍巖的變化而相應的調(diào)整參數(shù)，才能達到更好的效果，不能僅僅停留在理論的參考數(shù)值上。在進行爆破設(shè)計時應根據(jù)隧道斷面大小、圍巖級別、機械設(shè)備等進行綜合考慮。對同級圍巖，根據(jù)其巖石構(gòu)造、破碎程度等不同情況，選取不同的光爆參數(shù)，可獲得比較的理想效果。合理選用炸藥品種和優(yōu)化裝藥結(jié)構(gòu)是保證光爆質(zhì)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(jié)約施工成本，增加效益。
　　結(jié)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(shè)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(shù)，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(tài)而被劈裂，這樣在正常炮孔和設(shè)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(shù)的影響包括很多方面，在施工中，我們嚴格按照爆破設(shè)計施工，同時也應注意以下二個重要環(huán)節(jié)：
　　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(nèi)的導爆索聯(lián)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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