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1、隧道施工光面爆破参数选择与质量控制措施张建臣 刘开之摘要：爆破参数的选择直接影响着爆破效果，是光面爆破工程设计的重要内容。本文介绍了光面爆破及其优点，为使光面爆破达到理想的效果，提出了在施工中应如何合理的选择最佳参数，并对确保光爆质量的技术措施进行了归纳总结。关键词：隧道光面爆破参数质量控制隧道施工最基本的任务是破碎岩体，以形成一个符合设计要求的断面，然后对隧道内部进行支护。隧道内岩体的破碎，施工中常采用钻眼爆破掘进和掘进机掘进两种方法。其中，钻眼爆破掘进占绝大多数。钻眼爆破掘进的方式又分为普通爆破和光面爆破。目前，在岩层比较稳定、层理和节理不发育，以及围岩比较完整的地质条件下，在隧道施工中应
2、用光面爆破，是较为普遍的一种爆破方法。一、光面爆破光面爆破也称密眼小炮爆破，是通过合理地选择各种爆破参数，在设计断面的轮廓线上布置间距较小、相互平行的炮眼，严格控制每个炮眼的装药量，选用低密度和低爆速的炸药，采用不耦合装药，同时起爆，使炸药的爆炸作用刚好产生炮眼连线上的贯穿裂缝，并沿各炮眼的连心隧道轮廓线，将岩石崩落下来，这种人为控制爆破方法称为光面爆破。光面爆破能使隧道围岩不产生或产生很少的爆震裂缝，保护了围岩的完整性，提高了围岩的稳定性和自身的承载能力，达到了安全可靠的目的；使隧道成形规整，尺寸达到设计要求，减少超挖或欠挖，节省因超挖、欠挖而增加的工程量和费用，提高工程速度和质量；光面爆破
3、还能节省大量材料，降低了支护费用和在服务年限内的隧道维修费用。二、光面爆破参数的选择爆破参数的选择直接影响着光爆效果，只有合理选取，才能达到围岩既不严重被破坏，又在周边眼间形成贯通裂缝，把光面层整齐地切割下来。其主要参数为不耦合系数、炮眼间距、炮眼密集系数、起爆时差、炮孔装药量。1、不耦合系数不耦合系数是指炮眼直径与装药直径之比，它反映炸药与孔壁的接触情况。不耦合系数选取的原则，是使作用在孔壁上的压力低于岩石的抗压强度，而高于抗拉强度。一般情况下，光面爆破采用的不耦合系数为1.52.5。由于岩石的极限抗拉强度一般仅为岩石极限抗压强度的1/101/40，因此，随着不耦合系数的增大，爆轰波经空气压
4、缩传递作用时间延长，炮孔周壁上的切向最大应力急剧下降，这种空气间隙即起到降低爆轰波强度的缓冲作用，而不易产生孔壁破碎现象。2、炮眼间距光面爆破的实质是使炮眼之间产生贯通裂缝，沿着设计开挖轮廓线形成规整的断裂面。因此，炮眼间距对形成贯通裂缝，有着非常重要的作用。合适的炮眼间距，是以两眼在连线上叠加的切向应力大于岩石的抗拉强度为原则。炮眼间距的大小，主要取决于围岩岩性、节理裂隙发育程度、炸药性质、不耦合系数和光爆层厚度。一般情况下，围岩坚硬完整，抗拉强度则相对较低，眼距相对较大；反之，则相对较小。只有当炮眼间距比抵抗线小一些或等于抵抗线时，才能较好的实现光爆效果。3、炮眼密集系数相邻两炮眼间的距离
5、L与最小抵抗线H的比值，成为炮眼密集系数f。如果f值较大时，炮眼间距过大，两炮眼就会各自形成单独的爆破漏斗，就会在两眼之间留下岩石残根形成欠挖，如图1所示。图1欠挖图如果f值较小时，两装药距离过近，大部分能量用于抛掷岩石，就会在两眼之间形成超挖，如图2所示。只有当f=0810时，两炮眼爆破后合成一个爆破漏斗，底部平坦，才能够获得较好的光爆效果。图2超挖图4、起爆时差两个周边眼之间形成贯穿裂缝，是光面爆破技术中最关键的问题，因为贯穿裂缝就是隧道轮廓线的一部分，它的整齐光滑或凸凹，决定了隧道的成形。周边眼同时起爆时，贯穿裂缝平整。同时起爆，炮眼间的贯穿裂缝形成得较早，一旦裂缝形成使其周围岩体内的应
6、力下降，从而抑制了其它方向裂缝的形成和扩展，爆破形成的壁面就较平整。若周边眼起爆时差超过0.1s时，个炮眼就如同单独起爆一样，炮眼周围将产生较多的裂缝，并形成凸凹不平的壁面。实际操作证明，起爆时差小于10ms的光爆效果最好。5、炮孔装药量炮孔装药量计算的原则，取决于要求爆破的岩石的体积、爆破类型等。为减少爆震裂隙，减少静压的破坏作用，其周边眼的药量必须控制，尽可能减少装药密度。因为药量越大，产生的破碎范围也越大，不仅使爆生气体的压力增大，而且爆轰波与爆生气体压力的作用时间也延长。故能在岩石炸落的前提下，药量愈少愈好。因此，在实施光面爆破时，必须多打炮眼少装药，将岩石炸落。三、光面爆破质量的控制
7、措施影响光爆效果的因素很多，如工程地质条件、爆破参数选择、施工工艺等。对此，必须充分考虑各种影响因素，有针对性的采取措施。1、爆破裂缝的控制光面爆破的关键技术，就是控制爆破裂缝的方向，使其只沿着某一要求的特定方向，而其它方向不产生或少产生裂缝。因此，可采取以下措施：1.1 选择适当的掏槽形式：合理的选择掏槽形式，能够在自由面上形成一个适当的空腔，作为一个新的临空面，使周围其余部分的岩石都顺序向这个空腔方向崩落，以获得较好的爆破效果。掏槽爆破炮眼布置，可分为两大类:斜眼掏槽和直眼掏槽。斜眼掏槽适用于各种岩层，并能获得较好的掏槽效果，但其炮眼深度受隧道断面限制，尤其在小断面隧道中更为突出，故在隧道
8、施工中很少使用，常用于井筒施工；直眼掏槽炮眼深度不受隧道断面限制，可实现中深孔爆破，当炮眼深度改变时，掏槽布置可不变，只需调整装药量即可，但其施工中，需要较多的炮眼数目和较多的炸药。由于炮眼垂直于工作面布置，方式简单，易于掌握和实现多台钻机同时作业和钻机机械化，所以在隧道施工中应用普遍。1.2适当控制炮孔密集度：控制爆破炮孔要适当加密，才能有效地形成光面裂缝。在工程实践中可以知道，周边眼孔距不能过大，装药孔起爆后，裂缝明显地只朝距离较近的空孔发展。孔距过大，光面裂缝不可以形成；孔距也不能过小，过小要增加工作量，一般孔距控制在孔径的1020倍。1.3合理选择装药结构：合理选择周边眼的装药结构，对
9、实现光面爆破非常关键。光面爆破周边眼，一般采用以下几种装药结构(见图3): (a)标准药卷(32mm)的空气间隔装药结构； (b)小直径药卷间隔装药结构； (c)小直径药卷连续装药结构。(a)所示装药结构，施工简单，通用性强，但由于药包直径大，靠近药包孔壁容易产生微小裂纹； (b)所示装药结构，用于开掘质量较高的隧道，对围岩破坏作用小。(c)所示装药结构，用于炮孔深度小于2m时，爆破效果较好。图3装药结构120mm25mm药卷；232mm药卷；3导爆索(或脚线)；4径向空气间隔；5空气间隔；6堵塞。2、钻眼质量的控制为保证光面爆破的良好效果，除根据岩层条件、工程要求，正确选择光爆参数外，精确的
10、钻眼极为重要，是保证光爆质量的前提。光爆对钻眼质量的控制要求是:“平、直、齐、准”。所谓平就是所有周边眼应彼此平行，并且其深度一般不应比其他炮眼深；直是指各炮眼均应垂直于工作面，实际施工中，周边眼不可能完全与工作面垂直，必然有一个角度，根据炮眼深度，一般此角度为35；齐就是个炮孔孔底要落在同一铅垂面上，以使爆出的断面整齐，便于下一循环作业；准就是钻眼位置，要准确，偏差值不应大于30mm。对于周边眼开眼位置均应位于隧道断面的轮廓线上，不允许有偏向轮廓线里面的误差。目前，常用的控制方法是仪器量测法、吊线法、插炮棍法。3、合理利用结构面根据岩体的不同地质条件，合理利用结构面或根据结构面改变钻爆工艺，将炮孔沿结构面布置。这样只需少量的炸药，就可获得理想的爆破效果。一些断层、节理、裂隙，可以起到控制裂缝扩展方向的导向作用，爆破时可加以合理利用。四、结束语1、合理的爆破参数是爆破成功的重要因素，对不同的条件，应认真分析，选取不同的爆破参数。2、影响光爆效果的因素很多，如工程地质爆破参数选择、施工工艺等。要想取得理想的爆破效果，必须充分考虑各种影响因素，根据工程地质条件，选择合理的参数和施工工艺。 （注：素材和资料部分来自网络，供参考。请预览后才下载，期待你的好评与关注！）
