新白岩寨隧道光面爆破施工技术

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1 工程概况

新白岩寨隧道位于陕西省安康市汉滨区，全长8844m，是襄渝二线铁路第三长隧道。隧道范围出露地层有第四系、志留系、寒武-奥陶系，加里东期岩浆岩侵入体及断层破碎带。隧道围岩Ⅱ、Ⅲ级约占47%，其余为Ⅳ、Ⅴ级，采用光面爆破技术开挖。

2 影响光面爆破效果的主要因素

2.1 地质条件。对于裂隙少、整体性好的围岩，可采用全断面深孔光面爆破；对于地质构造复杂、节理发育的围岩，采用“短进尺、弱爆破、强支护”的施工方法开挖，以“多打眼、少装药”为原则，尽可能避免对隧道围岩的扰动、破坏。

2.2 钻爆参数设计。岩体结构变化无常，只有选择与之适应的爆破参数才能取得最佳效果。

2.3 钻眼精度。引起钻眼误差的因素有测量放线误差、开眼误差、钻眼角度误差等。

2.4 起爆顺序。良好的起爆顺序可实现逐步扩大临空面，为周边眼起爆创造有利条件。

2.5 网路的可靠性。网路某一分支失效，会影响起爆顺序和爆破效果。

2.6 炸药的品种选择及装药的不耦合系数。硝铵炸药适用于一般岩石隧道，乳化炸药适用于一般有水岩石隧道；周边眼不耦合系数宜控制在1.25～2.0之间。

2.7 选择合理的装药结构，可使爆能在炮眼长度内均匀作用，炮眼堵塞长度≮20 cm。

3 光面爆破的关键技术

3.1 根据围岩特点，选定合理的周边眼常用参数:①周边眼间距E为直接控制开挖轮廓面平整度的主要因素，一般E=(12～15) ×d ，其中炮眼直径d=42mm。对于节理发育、层理明显的地段，周边眼间距可适当减小，也可在两炮眼之间增加一个不装药的导向空眼； ②最小抵抗线W(光面层厚度)。W值直接影响光面爆破效果和爆碴块度，取W=(13～22)×d，且周边眼密集系数K=EPW=0.6～0.8； ③装药集中度q。根据不同的围岩情况选定，围岩较好地段取大值，软弱破碎围岩地段取小值。根据新白岩寨隧道的地质情况以及我公司以往的施工经验，隧道周边眼常用参数如表1。

3.2 采取合理装药结构，尽可能使炸药沿孔深均匀分布。周边眼爆破均采用空气间隔不耦合装药结构，导爆索串线孔底适当加强(见图1) ，其中软弱围岩地段采用双导爆索和隔眼空气间隔不耦合装药结构。

3.3 科学选择炮眼布置方式，选用合适的掏槽形式，合理安排起爆顺序(炮眼布置见图2) 。

一般周边眼、内圈眼按环形布孔，掏槽眼按线性布孔。硬岩深孔爆破掏槽眼采用宽孔距、小抵抗线布孔方式。采用斜眼掏槽，并将传统的掏槽部位上移，底部增加底眼，以提高爆破效果。采用掏槽眼→辅助眼→内圈眼→周边眼→底板眼爆破顺序，以便为辅助眼、内圈眼、周边眼、底板眼逐次开辟临空面。实现顺序起爆的手段是采用非电毫秒雷管分段起爆，为保证起爆顺序的精确性，毫秒雷管跳段使用。

4 光面爆破施工工艺

4.1 放样布眼 钻眼前，用红油漆准确绘出开挖断面的中线(开挖方向线) 和轮廓线，标出炮眼位置，误差≯3 cm。

4.2 定位开眼、钻眼

4.2.1 采用YT28型手持凿岩机钻孔。人员就位后要严格按炮眼布置图正确钻孔，对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差要控制在3～5cm以内。

4.2.2 按照不同眼位及钻工的施钻习惯，将钻工定点定位。钻工要熟悉炮眼布置图，对周边眼一定要由有较丰富经验的老钻工司钻，左侧周边眼应由习惯用左手司钻的钻工司钻。要有专人指挥，确保周边眼有准确的外插角，使两茬炮交界处衔接台阶≯15 cm。当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度，保证周边眼、辅助眼眼底在同一垂直面上。

4.3 清孔、装药、联结起爆网路、起爆

4.3.1 装药前，必须用高压风将炮眼内的石屑、泥岩刮出吹净。

4.3.2 按炮眼设计图确定的装药量自上而下分片分组装药，雷管要“对号座”。

5 光面爆破的质量控制

光面爆破与传统的爆破法相比，最显著的优点是能有效地利用不耦合装药制周边眼炸药的爆破作用，从而减少对围岩的扰动，保持围岩自身的稳定，确保施工安全及减少超挖、杜绝欠挖。控制超欠挖是光面爆破质量控制的关键，我们采取以下措施:

5.1 根据地质情况，采取不同的措施控制地层节理对超欠挖的影响。据以往施工经验，对水平或缓倾岩层，一般拱部超挖较大，而边墙则易出现欠挖，且成形差。对垂直层理，拱腰和拱脚处易出现欠挖。对倾斜层理，一般超欠挖和成形都较易控制，但在沿纵向某些部位则容易产生松动掉块而增大超挖量。针对以上情况，通过调整周边布眼参数、装药参数或其它辅助方法等措施来控制超欠挖: ①在水平层理地段，根据层厚情况，V 级围岩地段拱部炮眼可内移5～10 cm。Ⅱ、Ⅲ级围岩拱部则减少装药，边墙部位周边适当加密炮眼，减少单孔线装药量；②在垂直层段，适当减弱边墙部位装药量，拱部周边眼药量相对边墙略大；③在倾斜层理地段，应尽量使周边眼全长均匀装药，在周边局部采取一些辅助措施； ④尽量避免沿层理面钻孔，重视做好喷锚网等初期支护。

5.2 优化周边眼装药方法。对Ⅱ、Ⅲ级围岩地段实行空气间隔装药，导爆索串联，岩石整体性好时适当增加药量，对软弱破碎围岩地段减小装药量，周边眼隔眼装药或只装导爆索；特殊地段可预留光爆层。

5.3 严格控制作业质量: ①提高测量放样精度和钻孔精度，钻眼前要定出隧道掘进方向，以便于钻工掌握周边眼的外插角，也可利用激光指向仪辅助钻孔定向，并重点加强司钻工的操作水平和责任心；②由于现有风枪的结构特点，常会出现“左欠右超”的现象，测量人员在放线时可适当调整消除； ③钻眼时，周边眼和掏槽眼的钻眼精度控制在3～5cm以内；④周边眼的外插角应随眼深的变化而变化，原则是使两茬炮的衔接台阶<15 cm； ⑤根据工作面眼口位置岩面的凹凸程度调整炮眼深度，以保证眼底在同一平面上； ⑥所有炮眼均应堵塞炮泥，堵塞长度20～40cm。

5.4 爆破效果:①爆破后的轮廓线圆顺平整，根据全站仪所作的断面图，平均线性超挖9.8cm，无欠挖；②炮眼利用率为98%，炮眼保存率为92%；③石碴块径一般≯40cm，最大60～70cm；④两茬炮衔接台阶尺寸平均8cm，最大14cm。