软弱及破碎围岩隧道爆破技术探讨

软弱及破碎围岩隧道爆破技术探讨

李越

中交一公局第六工程有限公司天津300000

摘要：本文主要以秦岭终南山隧道为例，讨论在软弱、破碎的围岩隧道中爆破技术的开展情况，分析它的各方面机理与技术要点，并对光爆法爆破技术设计一类施工提供相关支持。

关键词：软弱与破碎；隧道；爆破技术

引言

光爆破技术是一项较为复杂的技术，现在对它的了解还不够透彻，尽管理论的研究还不明确，但是随着施工越来越多，逐步得出一些经验，据观察发现爆破的巷道断面形状和尺寸大致上符合设计要求，岩壁平整，成形规整，并能最大限度地使巷道轮廓以外的围岩不受破坏。

一、光面爆破技术与它破岩的机理、特点

1.1光面爆破技术

一般来说，光面爆破技术是把爆破的目标岩石的起挖部分，然后设计并画出来轮廓，在轮廓周围包埋上炸药包，这样就可以把光爆层去除，炸出来一个较为规则的起挖面，这是一项通过精心的计算与施工，以实现爆破面整齐规则、合乎实际要求的爆破技术。最典型的一种是隧道全部断开的爆破技术，它就是利用的光爆破技术，对隧道实施全面断开的一次开挖方式，它有着独特的优点：它可以控制爆破的部位，减少对其他岩石的干扰与破坏，这是传统方式所不能达到的，这样不仅仅控制了施工部位，还能够保持施工的安全，工程的质量等，有很多好处。

1.2光面爆破及时的衡量指标

（1）眼痕百分率，坚硬的岩石一般要高于百分之八十，中等硬度的岩石应当高于百分之六十；（2）在开挖软岩时要注意边缘必须有型，要符合工程的要求；（3）两个炮台之间需要相互衔接，衔接有一定的要求，当炮眼深度低于三米，接合的尺寸不能大于150MM，当大约为五米时候，不能超过250MM。（4）爆破之后的岩石不应该有爆破的裂痕;（5）巷道周围不能够欠挖，现行控制应该在200MM以内。

光面爆破技术在很大程度上体现了新奥法的基本原理。它是指通过正确选择爆破的数值并且加以精确的施工，严格控制爆破的区域，使得爆破技术符合施工的要求，得到更加平整的爆破面。光爆破技术多用于隧道的开挖。

1.3光面爆破的工作原理

将炸药包埋于炮眼中，当炸药爆炸时会产生两个影响：第一作用的时间较为长久，通常有几十MS的时间，这是由于爆炸时产生的高温高热所引起的，对周围岩石有挤压作用：第二种是短暂的作用，但是威力比第一种大，是由于爆炸时产生的冲击波导致的，这是最重要的一种影响。

光爆破技术，其实就是认为干预，减少传统的爆破方式对其他肺需要爆破区域的干扰，并且利用爆炸时产生的冲击波作为主力，它可以使得岩石产生裂缝，之后，前面所谈及的第一种力量就会发挥作用，它可以使裂缝继续延伸，并且扩展开来，最终完成整个爆破过程，形成规则，平整的爆破面。

1.4光面爆破的技术特点

光爆破的特点很多，包括以下几个：

①爆破之后的面整齐规则，更加适合工作的要求，减少了传统的修正工作，减少了劳动力；②对周围的区域干扰较小，保证了工作质量;③爆破面更加整齐、光滑，不需要人工额外打磨，为后续工作的进行做好了铺垫；④减少劳动力，减少工作量，施工时间更短;⑤增加了安全系数，减少了工人的安全隐患，更加人性化。

二、光爆破技术在软弱及破碎围岩隧道中的应用

2.1工程概况

秦岭终南山隧道位于内蒙古阿荣旗至广西北海国道上西安至柞水段，处于我国的东部大通道上，在青岔至营盘间穿越秦岭，隧道进口位于陕西省长安县石砭峪乡青岔村，出口位于陕西省柞水县营盘镇小峪街村，全长18.4公里，道路等级按高速公路，上下行双洞双车道设计，安全等级一级.设计行车速度每小时60至80公里，隧道横断面高5米、宽10.5米，双车道各宽3.75米.上、下行线两条隧道间每750米设紧急停车带一处，停车带有效长度30米，全长40米;每500米设行车横通道一处，横通道净宽4.5米，净高5.97米;每250米设人行横通道一处，断面净宽2米，净高2.5米.隧道内路面为水泥砼路面.隧道衬砌除进出口II类围岩地段及悬挂风机地段采用模筑衬砌外，洞身其余地段结合地质条件设计为复合式衬砌.隧道运营通风设三竖井分段纵向式通风.

2.2爆破方案

爆破技术的一般步骤：

⑴、打孔时孔的位置要根据工程的要求以及实际地势决定。

⑵、将钻头的直径为标准（4cm），要求在实际中打孔的位置与实际位置的差别不能够超过标准钻头直径。

⑶、钻孔的多少与深度必须符合实际工程的需求。

⑷、孔在打好之后，还应该清洁孔内的杂物，然后将孔封闭好，用的时候就可以正进去炸药了。

⑸、爆破时候还需要考虑爆破所用的药包的大小。

⑹、掌握爆破的时间，为了取得更好的效果，在爆破的时候尽可能控制所有的孔洞一起爆炸。

⑺、起爆顺序为：主眼最先引爆，之后是辅助眼的爆炸，然后把周边的其他眼再引爆。

爆破所用的器材：

非电导爆管、发爆器。对于爆破器材的选择，要根据矿山的实际情况而定，一般情况下，非电导爆管具备安全可靠、毫秒导爆管适合在中深孔爆破中推广使用。

装药方法：

在装药之前，必须检查一下炮孔的直径与深度是否符合要求，炮孔是否清洁干净，有没有粉尘，如果孔内部有一些其他的杂物，就需要将其清除，如果有一些水分，就需要将水排出，保持干燥，根据炮孔的方位不同，所填塞的炸药也不同，一般来说，干燥的垂直的空洞，适合一些粉末状的炸药，如果是倾斜的孔，适合一些包装好的炸药。

炮眼角度设计：

炮眼角度应满足下列要求：（1）、炮眼的角度要控制好，与墙壁的角度应当控制在50-80度角，根据煤壁的质地不同，选择的角度也不一样，一般软的煤取角度较大，硬的煤选取小角度，还要保持支架稳定。（2）、顶部的炮眼角度又有所不同，也是根据煤壁质地的不同，成的角度不同，角度一般在5-10度。注意不要过分破坏壁顶部。（3）、底部的炮眼角度也有所不同，一般是在10-20度，要注意底部煤的保存，爆破的时候常常采用串联法联线，爆破的炮眼数目，要根据实际情况的不同，而有所不同，情况比较理想的时候，可以多选择几个孔，情况差的时候，顶部不安全，要少爆破几个孔洞。

2.3轮廓控制

在爆破的时候最禁忌的就是破坏周围的岩石，这样会影响后续工作的进行，带来额外的工作量，为了防止周围的岩石被破坏，必须采用爆破控制技术。最常使用的技术是预裂爆破和光面爆破。所说的预裂爆破技术，是在爆破之前，包埋好炸药，设计好引爆的轮廓，使得白破的时候沿着设计好的轮廓裂开，这样可以很大程度上保持周围岩石的完整性；光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面。

2.4参数设计

光面爆破时通常采用类比法设计参数，并且还要根据实际情况保证设

计的合理性。参数包括以下几个方面：（1）光爆破面的深度为了保证后续工作的稳定性，一般要把深度设计到炮孔直径的10-20倍。如果遇到的岩石完整性比较差，破损较多，那么就应当适当的加大深度，质地较硬的可以根据诗句情况减少深度。（2）炮孔之间的距离一般为光面爆破层厚度的0.75～0.90倍，如果岩石的质地不佳或者裂缝较多，就应当接近0.75.（3）钻孔直径及装药不偶合系数参照预裂爆破选用。（4）药包在一定区域内的数量一般按照松动爆破药量控制。

式中q—松动爆破单耗，kg/m；

a—光面爆破孔间距，m；

W—光面爆破层厚度，m。

2.5施工过程的技术控制

钻爆法设计应该根据所实施区域的基本情况而定，其中包括：岩石的质地、断面的基本情况、爆破的方式、孔洞的清洁、打孔的深度、爆破的工具等都需要考虑。钻孔的设计包括以下几个方面：炮眼（顶部、周边、底部）的角度、数目、深度、密度以及所填装的药包的类型。设计的图纸上应当包括：炮眼的分布、角度的设计以及其他的参数的设计等都应该包括到内。

如果想取得较好的爆破效果，要注意一下几个要点：（1）根据岩石的实际情况，合理的控制炮孔的深度，以及与周围炮孔的间隔，尽量保持炮孔的稳定。（2）注意炮孔中包埋的炸药的量，并且注意将药沿着所要爆破的轮廓分散开。（3）对于周围的点，要谨慎控制所用的药的威力，一般遵循低威力、慢速度的爆破炸药。（4）爆破的时间控制，要选择爆破比较灵敏的药包，一般选取能控制到几毫秒。（5）周边孔的直径不能大于50mm。

三、结语

隧道施工开挖总体要求拱部采用光面爆破，这样可以最大限度保护周边岩体的完整性，这样对于软弱、破碎的岩石泪说尤为重要，它同时也保护了施工人员，提高了承载的稳定性，因此是一项很有必要的开发项目。

参考文献：

[1]夏森林.L陡倾小交角层状岩体小净距隧道弱扰动掘进爆破技术试验研究[D].西南交通大学，2013-05-01.

[2]何金刚.浅埋顺层偏压软弱围岩隧道施工变形控制技术[J].国防交通工程与技术，2014-05-20.

[3]骆驰.软弱破碎围岩地铁隧道掘进机施工力学研究[D].西南交通大学，2009-05-01.

[4]黄宝龙，单仁亮，殷凯，等.光面爆破技术在软弱围岩隧道掘进中的应用研究[J].中外公路，2010-12-19.