灰岩白云岩地质隧道光面爆破施工技术总结
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摘 要：光面爆破是通过有效控制爆破的作用力范围和方向，使爆破后的岩面圆顺平整，防止岩面开裂，保持围岩自稳性，确保施工安全，同时又能减少超、欠挖和支护工程量，节省施工成本，提高工程质量和进度，以达到控制岩体开挖轮廓的施工方法。光面爆破技术在硬岩、较硬岩中应用较为广泛。
中图分类号：U455.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（b）-0068-02
1 工程概况
团寨隧道位于贵州省都匀市西郊，全长2013.93 m，最大埋深约300 m。设计为客专双线隧道，设计时速250 km/h。隧道开挖断面约140 m2，净宽约12.8 m，净高约8.7 m。全隧穿越的围岩以较完整的灰岩、白云岩为主，其中有III级围岩1039 m。下面就灰岩白云岩地质隧道的光面爆破施工技术做如下总结。
2 超欠挖影响
严重的超欠挖会浪费资源、增加成本、加大施工难度，主要表现在以下几点。
（1）增加弃渣量，浪费机械和增加耗时。
（2）超挖部分回填，增加混凝土用量和加大工程量。
（3）欠挖直接影响衬砌结构厚度，处理费工、费时、耗材。
（4）超欠挖形成的褶皱面，既影响外观质量，又不利混凝土喷射、防水板铺挂，致使工序难以正常衔接，不利于施工组织。
（5）局部严重的超欠挖会产生应力集中，影响围岩的稳定能力，岩体易崩落、掉块，给施工造成安全隐患。
要尽量减小由于超欠挖带来的不利影响，必须针对不同的围岩地质，选取适宜的爆破参数。
3 光面爆破参数选择
团寨隧道设计要求III级围岩采用上下台阶法施工，III级围岩段隧道主要以较完整的灰岩白云岩地质为主。在实际施工中，上台阶高度为7.63 m。
光面爆破的主要参数有：不耦合系数（k）、最小抵抗线（W）、周边眼间距（E）、周边眼密集系数（μ）、和装药集中度（γ）。
3.1 不耦合系数（k）
3.2 最小抵抗线（W）
最小抵抗线即光面层厚度，光爆效果的好坏，除受周边眼间距的周边装药结构参数的影响外，更主要受到最小抵抗线的影响，光面层厚度不仅影响周边眼裂纹的形成，而且还影响着光面层的破碎和开挖后隧道围岩的稳定，因此确定合理的光面层厚度对提高光面爆破效果有积极的作用。
3.3 周边眼间距（E）
周边眼原则上应布置于设计轮廓线上，施工中因受凿岩机机型的限制，同时为方便施工，需向外偏斜3°～5°，使眼底落在轮廓线外10 cm处。
确定周边眼间距E值，根据试验，光爆周边孔间距一般为E=（8～18）d（d为炮眼直径）。团寨隧道炮眼直径d=42 mm，根据软岩和层理节理发育的岩层眼间距应小而最小抵抗线应大、坚硬稳定的岩层眼间距应大而最小抵抗线应小的原则，验算确定E的取值范围为10～13 d，再经现场爆破试验最终确定周边眼间距E取值为50 cm时，能有效控制爆破轮廓，减少超欠挖。
3.4 周边眼密集系数（μ）
周边眼密集系数是指孔距E与最小抵抗线W之比值，即μ=E/W。μ值的大小，对光面爆破效果影响最大，下面从三种不同情况进行说明。
（1）当μ=E/W≈2时，孔间距值E偏大，而W值偏小，爆破后形成两个单独的爆破漏斗。
（2）当μ=E/W≈1时，如果两炮眼同时起爆，压缩波到达自由面前，即可完成孔间裂隙的贯通，形成光面。如不同时起爆，另一炮眼起临空面作用，也可达到光面爆破效果。
（3）当μ=E/W≈0.5时，不管是否同时起爆，压缩波到达自由面时，首先到达相邻炮孔，不仅产生裂缝，并使该孔岩石深度破坏，对岩体扰动大，也极易造成超挖，达不到光面爆破的效果。
实践表明，当μ=0.7～1.0时，爆破后的光面效果较好，硬岩中取大值，软岩中取小值。在团寨隧道施工的III级围岩开挖时，μ取1.0时光爆效果最好。
3.5 装药集中度（γ）
装药集中度是指单位长度炮眼中装药量的多少（g/m）。为了控制裂隙的发育，保持新壁面的完整稳固，在保证沿炮眼连心线破裂的前提下，尽可能少装药。软岩中一般可用70～120 g/m，中硬岩中为120～300 g/m，硬岩中为300～350 g/m。
4 炮眼数量及装药量参数设计
4.1 炮眼数量
4.2 每循环装药量
5 掏槽眼形式
由于开挖面积较大，施工中采用楔形掏槽。炮眼与开挖面间的夹角α、上下两对炮眼的间距a、同一平面上一对掏槽眼眼底间距b，是影响掏槽效果的重要因素，施工中夹角α取75°，a值取50 cm，b值取65 cm。
结合上述方法，亦可计算出下台阶爆破参数。总结III级围岩每一循环爆破参数见（表1）。
6 起爆网络设计
爆破振动与同段起爆的炸药量密切相关，采用非电毫秒雷管微差起爆技术，不但控制单段雷管的起爆药量，又能有效地控制每段雷管间的起爆时间，使爆破振动波不叠加。这样既能保证岩石破碎达到理想爆破效果，又能消除爆破振动的有害效应。隧道采用孔内同段、孔外微差的起爆网络，在掏槽眼、辅助眼、底板眼及周边眼中，起爆药量较大段别雷管间隔时差不小于20 ms，起爆雷管采用国产系列非电毫秒雷管，这样可以使爆破振动速度降低30%。使用非电毫秒延时雷管段别1、3、5、7、9、11、13、15，起爆顺序为：掏槽眼—辅助眼—周边眼—底板眼。
7 起爆效果
8 主要施工机械设备及人员配置
（1）YT-28气腿式凿岩机15台，人员16人。
（2）电动空压机20 m3的4台。
（3）开挖台架一个。
（4）火工品：乳化炸药、毫秒雷管。
（5）ZL50装载机2台。
（6）15T自卸汽车4辆。
（7）卡特220型挖掘机。
9 施工注意事项
（1）测量人员严格按钻爆设计图进行测量放样，准确定出炮眼（尤其是周边眼）的位置。
（2）辅助眼及周边眼孔底要尽可能保持在同一平面上，以获得爆破后较平整的掌子面，方便下一循环施工。
（3）为了减少振动、飞石及噪声，保证洞内初期支护及作业安全，炮孔加强堵塞，避免飞石溢出，降低噪声，减弱振动，并让机械、人员撤出安全距离。
（4）根据岩体的不同地质条件，合理利用结构面。一些断层、节理、裂隙可以起到控制缝隙扩展方向的作用，爆破时可加以利用。
（5）爆破设计优化。每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。