风山坳隧道光面爆破施工技术

发表时间：2018-05-22T11:28:16.720Z 来源：《基层建设》2018年第6期 作者： 翟正国

[导读] 摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，铁路隧道施工是铁路建设的重难点，而爆破技术是隧道施工的重要组成，也是较为危险的施工环节。

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摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，铁路隧道施工是铁路建设的重难点，而爆破技术是隧道施工的重要组成，也是较为危险的施工环节。本文将结合现场实际介绍风山坳隧道光面爆破设计、参数选择、施工工艺等，以体现该爆破方法的优势，体现光面爆破现场管理和在施工中应用以及取得的社会效益和经济效益。

关键词：铁路隧道，光面爆破，参数选择，动态调整，现场管理 1 工程概况

新建铁路赣州至深圳客运专线GSJXZX-2标风山坳隧道采用单洞双线形式，起讫里程DK69+004.38-DK71+715，全长2710.622m，最大埋深220m，最小埋深10m。通过实地勘察，发现隧道工程区域内有着复杂的地层岩性，有着以粗砂、粉质粘土、砾砂为主的覆盖层岩性，主要分为以下几种类型：第四系全新统冲洪积层；第四系上更新统坡残积层；按照地层新老顺序分为以下几种类型：安山质凝灰岩（白垩系），石英二长岩（燕山晚期），二长花岗岩（晋宁期）。二个口两个工作面（进口、出口）；为新建铁路赣州至深圳客运专线II标段控制工期工程。

正洞按照围岩级别划分：V级围岩236延米；IV围岩465延米；Ⅲ级围岩368延米；Ⅱ级围岩1641延米。Ⅱ、Ⅲ级围岩所点比重大（占全线74.1%）。而依据地质条件，采用台阶法施工的则是Ⅲ、IV、V级围岩，全断面法施工法则用于Ⅱ级围岩。

结合隧道区域内的复杂岩性及特殊的工程地质条件，需要做好实地勘察，这样才能满足铁路隧道“新奥法”施工需要，同时还要对施工条件及人员组织情况、施工经验等充分考虑，最终通过论证采用光面爆破法。这种爆破方法，主要就是先对工程主体爆破，在主体开挖部分的岩石爆破完成以后，会使“临空面”形成，然后将轮廓线上的炮孔按照一定要求布置上，最终可以使一个平整、圆顺的开面形成，采用这种爆破方式，可以减少围岩受爆破的扰动，从而保证施工安全、顺利进行。 2初期光面爆破设计 2.1装药量的计算及分配

炸药量过少，需要反复爆破才能炸开，不利于节省时间及成本，并且会增加爆破石渣块度，降低炮眼利用率低；反之，使用的炸药量过大，会将对围岩造成的扰动增大，同时增加有害气体量，排烟时间与供风时间也会相应增加，不利于能源及资源节约利用。炮眼数按照以下公式计算：

炮眼数量为N，空孔眼不包含在内；单位炸药消耗量用q表示，可以直接查找参考值，比按照主观计算经验更具有精准度。通常按照以下标准选取，即：q=0.8-1.2kg/m3。取大值的为硬岩取大值，反之，取小值的为软岩； S--开挖断面面积；

线装药量系数，也就是装要长度与炮眼全长比值，用x表示。现场测量的炮眼程度为3.5m，40cm的炮泥长度，20cm的中间空隙，则计算方法如下；

每米药卷的炸药质量用γ（kg/m）表示，将标准取值0.91作为乳化炸药每米质量。 一般断面：

2.2 初期爆破的主要参数

表1 II级围岩光面爆破隧道参数

2.3 装药和堵塞炮泥

要先进行清孔，本次隧道工程采用的清孔方法为高压风清孔，将积水充分清除，并对炮眼的位置、深度、角度等是否符合要求进行检查，在各项指标符合要求以后才能装药。装药时，要严格按照规定的药量与装药结构进行，按照起爆顺序与雷管段分别安排起爆药卷。整个隧道爆破过程中，采用如下装药结构：

（1）槽炮眼：装药要连续，不能中途停止，尽量一次装药完成，为不耦合装药。 （2）辅助炮眼：连续装药，不耦合系数采用1.3～1.5。

（3）周边炮眼：采用导管爆破，装药按照规定间隔进行，1.5～2.0之间的不耦合装药系数。

（4）将连续装药结构又分为正向起爆、反向起爆与双向起爆几种方式，是按照雷管在炮孔中的位置而划分出的起爆方式。在孔底部安装起爆雷管，能够将岩石的夹制作用克服，通过反向起爆的方式，并且能够最大限度的将炮眼利用率提高，将岩石破碎块度减少，从而实现大小块的均匀。

2.4 起爆网路及起爆顺序

每个药卷起爆要严格按照设计起爆顺序与起爆时间，这是保证起爆网络符合标准的重要前提，并且还要保证起爆网络有着一定联结牢固度，以保证起爆顺序正确。为了提高爆炸能力，可以对一组炮眼同时起爆，在起爆过程中，严格遵循安全标准，并做到“先掏槽、再辅助爆破、后爆破周边”的顺序。

2.5 隧道爆破质量自控检验标准

表2 隧道爆破质量自控检验标准

3.动态调整光面爆破参数 3.1初期现场状况分析

先设计了爆破效果参数，对不同的围岩类型均进行了参数设计，由专门的技术小组进行对比与跟踪分析，对比分析每立方用药量的效果及经济性、循环中的超欠挖、炮眼保存率。在进洞初期，依据技术小组实际跟踪与对比，最终获得以下成果。

表3 洞身开挖质量统计表

3.2要因分析

通过技术小组跟踪对比，发现了超欠挖、炮眼痕迹残留率不高等问题，随后又进行了更深入的勘察与对比，此次不仅进行对比分析，还从施工方法、环境、炮眼间距几方面查找原因。 3.3制定对策

通过实际跟踪调查，技术小组发现了以下几方面问题，并提出了整改对策，详见表4。 表4 措施对策表

实施一：针对以上施工方法存在的不足，要加强质量控制意识，强化责任心教育，同时做好专业光面爆破的基本知识培训。从思想上、责任意识上、技术上得到全面提升；同时，制定严格的奖罚机制，对不按照要求施工、屡教不改的人员给予严厉处罚。

实施二：针对爆破参数不准确问题，可以将4根锚杆设置在掌子面两侧拱墙部位，对周边眼定位台架充分固定，并使用鲜艳的油漆标记好周边眼准确位置；由经验丰富的专业钻工对周边眼施钻，采用垂球吊挂控制钻进方向，保证其余周边眼与标准眼保持平行状态。

实施三：技术人员在现场进行指导，依据实际爆破效果与现场情况调整钻孔前的每一个循环炮眼间距，进行跟踪指导与监督，同时密

切关注周围环境变化。

实施四：针对进步地质变化问题，可采用密眼隔孔装药的方式，对于拱顶周围眼，这样能够将围岩扰动减少。 4过程爆破参数的优化调整

目标：对最大超挖行为严格控制，保证开挖长度、深度符合标准，保证开挖轮廓线的平顺，最大超挖控制在15cm，炮眼痕迹在爆破后保留率要在90%以上。 4.1优化后的爆破参数

表5 II级围岩光面爆破参数表

4.2现场调查

很多问题通过第一阶段的现场调查被发现，采取了诸多方法改正，此次需要重点检查改进后的开挖光爆质量，同时将检查的重点放在超欠挖及炮眼痕迹保存率上。需要检查的点总共有300个，不符合施工规范的有30个点，合格率为90.0%。

表6 洞身开挖质量统计表

4.3效果检查

依据以上洞身质量检查结果，分步骤细化每个工序，并由技术小组分步落实，技术设备使用要定人定岗，每一个环节均需要有人负责，通过这种方式大大提高了开挖光爆质量，再次检查开挖点，共检查了186个点，其中仅有7个点超出验标要求，合格率达到96%。 5质量保证措施

（1）落实五岗位责任制，即“定人、定位、定机、定质、定量”，以保证施工顺序合理，避免出现混乱钻孔的情况。 （2）对最小抵抗线厚度与周边眼就间距严格控制，在大周边眼时，要明确打入位置，尽量保证打在轮廓线上。 （3）周边眼要保证平顺、对齐，避免角度出现偏差，为了保证钻眼角度符合要求，可以采用长钻杆控制。 （4）必须要在技术人员指导下装药，以保证装药量及方法正确，避免因错误装药方法造成堵塞。

（5）人工钻眼时，需要密切关注围岩变化，并及时将变化反馈给技术人员，以及时调整，始终保证炮眼间距与装药量符合标准。 （6）完成钻眼以后，要及时参阅炮眼布置图，依据布置图对不符合标准的地方优化调整，重新钻不符合要求的炮眼，直到符合要求为止。

（7）需要先对炮孔清洁，保证内部没有杂物及积水。

（8）对钻进方向是否正确进行判断，同时观察上挑角度是否标准，如果不标准要及时调整，在钻眼用水量适合的情况下，这些指标是否符合标准可以通过观察岩浆外流情况判定。具体方法如下： ①上挑角度过大的依据为岩浆顺纤杆直接流到岩机前落下时； ②上挑角度适中的依据为岩浆顺着钎杆流出10cm左右落下； ③上挑角度不足的依据为岩浆一出孔口就流下；

（9）为了真正保证钻爆参数合理，做到及时、准确、快速的钻爆，就要对钻爆设计优化，对钻爆参数合理调整，这样才能使光爆质量符合要求，保证隧道的稳定性，具体方法如下。

①技术人员要在爆破前，做好光爆参数交底，交底内容主要包括周边眼间距、炮眼密集系数、最小抵抗线、装药集中度、总装药量等，同时还要标注清楚与上一茬炮之变化，并将问题注明。

②划分好各级技术人员的工作内容及职责，负责人要对自己管理的范围严格把控，对各项操作情况准确记录，包括装药参数、钻眼速度、围岩稳定性等。优化评定管理范围内光爆效果与进度，此次记录内容将为一茬炮光爆参数调整提供准确依据。

③由项目组负责人、领工、技术员三者共同对光爆装药参数研究，将最终的方案下发给工程部，由工程部具体组织人员执行。 6光面爆破在风山坳隧道的应用 6.1工程质量方面

在开挖初期阶段，对岩石进行局部爆破没有取得预期效果，并且一些点位超挖值超出了允许范围，这对后续的工作开展非常不利。为此，需要在后续的施工中，严格把握好围岩走向、岩层厚度与岩石质量，依据实际情况对钻爆方案优化调整。同时，加强对施工技术人员的培训指导，强化质量控制意识及责任意识，以真正做到规范、准确施工。 6.2工程安全方面

保证工程施工安全是重点，也是其他各项工程开展的基础。需要采取各种手段控制爆破，防范爆破过程中容易发生的安全事故。因为爆破实际上是一种对岩体扰动的过程，会破坏原有的软弱围岩，从而使失稳率与坍塌率增大；此外，超欠挖不到位也是爆破过程中容易出

现的问题，对岩土的扰动增大了，造成衬砌厚度不足及背后空洞现象；以上这些问题的存在，最终会降低隧道承载力，围岩松弛变形将非常容易发生，从而埋下安全事故隐患。而采取光面爆破方法，有着一定优势，主要体现在：震动相对更弱、扰动更少，可以将开挖轮廓线上的应力集中情况减少，从而将局部围堰受力集中而造成的失稳坍塌情况有效抑制了。在施工过程中，还要结合实际情况适当对爆破技术改进，及时修订更加科学、合理的技术措施，保证隧道施工顺利、规范开展。 6.3施工成本方面

隧道施工中，光面爆破需要使用到专用设备及炸药，无论是材料费用、设备费用还是人工费用这是一笔不少的支出，要想使工程项目获得预期收益，就必须控制好成本，在能够保证施工规范进行的基础上，尽可能的加快施工进度，尽量缩短工期，这对于控制成本有着一定作用，这就需要减少爆破造成的超欠挖，不断优化爆破技术。超挖、欠挖现象已经是非常普遍的现象，需要加强现场管理，减少这些问题的出现，从而避免造成人工及材料的过度消耗。当前，通过全面提供技术水平，优化施工管理，可以达到有效控制爆破的目的，同时也能够降低工程造价。

结语：本文主要探究了光面爆破技术在具体隧道工程中的应用过程，从初期设计到参数选择再到施工工艺，并提出了相应的质量控制措施，体现了光面爆破技术应用有着一定优势，爆破效果显著，有利于节省成本，值得进一步推广与研究。 参考文献：

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