史孟

天津市合兴工程管理咨询有限公司 天津 300000

1 工程概况

兴泉铁路隧道里程段为DK200+865-DK210+755，总长为9.89km。隧道掘进施工中有严重的坍塌和掉块现象，对施工安全带来严重威胁，不仅影响施工质量，拖慢进度，而且还会增加成本。结合新奥法施工基本要求，根据地质条件，决定进行光面爆破施工，以此对成型后的隧道质量进行有效控制。

2 控制爆破方案设计

2.1 参数选择

（1）周边孔间距。光面爆破是指通过爆破使相邻炮孔之间用裂隙连通起来，以形成平整的断裂面。炮孔间距在炮孔裂隙的连通上起着非常重要的作用。周边孔间距减小后，可以减小相邻炮孔之间的裂隙连通距离，能够使连通面更加平顺，有利于增强光面爆破的效果，但周边孔间距越小成本越高，因此在实施过程中需要进行多次调整，以选择经济合理的周边孔间距。

（2）最小抵抗线。最小抵抗线主要和开挖断面有关。如果断面的跨度相对较大，则光爆眼受到的制约作用减小，使岩石崩落；如果断面的跨度相对较小，则光爆眼受到的制约作用增大，岩石不易崩落。此外，最小抵抗线还和围岩性质及其构造情况有关，一般当围岩较为坚硬时，其最小抵抗线可取小值，而松散的围岩应取大值。本工程的最小抵抗线确定在50-80cm范围内。

（3）掏槽孔的深度、角度及装药量。掏槽孔是指在开挖面中间部位布置的先于其他炮孔起爆的钻孔，为辅助孔和其他孔提供爆破临空面，为整体爆破创造条件。掏槽孔的深度、角度和装药量对整体爆破起着关键性作用，在实施过程中通过多次调整来获得合理的取值。

（4）相对距系数。即周边眼之间的距离和最小抵抗线之比，对爆破效果有较大影响。可用以下公式计算得出：K=E/B。式中，K表示相对距系数；E表示周边眼之间的距离，单位：cm；B表示最小抵抗线，单位：m。一般情况下，相对距系数都小于1，如果周边眼之间的距离在40-50cm范围内，最小抵抗线在0.5-0.8m范围内，则相对距系数保持在0.5-1.0范围内。

2.2 周边孔外插角的控制

外插角的控制也是影响光面爆破效果的关键因素，外插角过大会造成孔底超出轮廓线过多，造成超挖。根据项目部现有的设备以及蒙华公司对初期支护和二次衬砌厚度施工误差的要求，周边孔孔口均需控制在设计轮廓线内5cm的连线上，孔底均需控制在设计轮廓线外5cm的连线上，外插角斜率按照3．3%向外进行设置，才可达到较好的超欠挖控制效果[1]。

2.3 隧道试验数据统计及对比分析

逐步调整周边孔间距为45、40、35、30cm，相应地调整光爆层厚度为55、45、40、40cm，同时调整掏槽孔的深度、角度及装药量，周边孔装药结构调整为3段间隔。药卷间距为60cm，药卷采用导爆索连接，炮孔封堵30cm，同时严格控制周边孔的外插角，外插角斜率按照3．3%向外进行设置。

当周边孔间距调整到35cm，辅助孔炮孔长度调整到3．4m、掏槽孔炮孔长度调整到3．8m(斜插内角为75°)时，平均线性超挖为8．95cm，满足小于10cm的要求，光面爆破效果有了很大的提升。当周边孔间距调整到30cm时，光面爆破效果提升并不明显，且增加了更多的成本，因此确定周边孔间距为35cm时的方案为最优方案。

3 光面爆破施工

3.1 测放定位

在钻眼实施前，现场测量人员利用全站仪确定拱顶面的实际高程与中心线；然后使用红色油漆标记出开挖施工轮廓线，同时放出炮孔的具体位置，将误差控制在5cm以内；测放前，对上一个爆破断面进行检查，做好参数的正确调整，保证爆破效果可以达到最佳。

3.2 钻孔

①掏槽眼，根据设计要求的角度与深度进行施工，掏槽眼口之间的距离误差与眼、底之间的距离误差均不能超过5cm；②辅助眼，根据设计要求的角度与深度进行施工，辅助眼口的排、行距误差均不能超过5cm；③周边眼，轮廓线上的开眼间隔距离应控制在5cm以内；外斜率不能超过5cm/m，底部不得超过轮廓线10cm，宜控制在15cm以内。周边眼和内圈眼之间的排拒误差，不能超过5cm；如果炮孔的深度超过2.5m，则周边眼和内圈眼的斜率应完全相同。此外，如果开挖面上存在较大的凹凸情况，需要根据实际情况对炮孔的深度进行调整，同时更改装药量，确保炮孔的底部处在相同垂直面上。待钻孔完毕后，根据布置图对其进行检查和记录，若不满足要求，则应重新进行钻设，检查确认无误后，开始装药和爆破[2]。

3.3 炮眼布置

①先对掏槽眼进行布置，于层理较为明显的位置；②根据开挖轮廓线对周边眼进行布置；③遵循均匀分布基本原则对辅助眼进行布置。装好药的炮孔及时用炮泥进行封堵。

3.4 连接起爆网络

对于起爆网络，主要采用复式的起爆网络，这样能够保证起爆准确性与可靠性。采用四通管对导爆管进行连接，避免拉伸与打结，不同炮孔的雷管连接段总数必须完全相同。引爆雷管需要使用绝缘胶布绑扎在距离导爆管自由端15cm的位置；同时，聚能穴必须和传爆的方向相背，在连接好起爆网络以后，安排专人进行检查，确认无误后即可进行起爆[3]。

4 结语

在爆破控制中，周边孔间距、装药量和装药结构的选择对爆破效果起着非常重要的作用。通过在Ⅱ级围岩(花岗岩)和Ⅲ级围岩(千枚岩)单线隧道工程进行现场实践，采用了周边孔间距为35cm、装药量为每孔0．75kg(Ⅲ级围岩为0．6kg)以及3段等间距均匀装药的爆破参数，每循环进尺按照3m进行控制，取得了较好的爆破效果。