摘要：永龍隧道應用光面爆破技術，有效控制隧道的超欠挖，減少了爆破對圍巖的擾動，加快了掘進速度，控制施工成本，取得較理想的爆破效果。文章簡單介紹永龍隧道光爆參數的選定及施工要求。
　　關鍵詞：隧道光面爆破
　　
　　一、概述
　　光面爆破是先爆除主體開挖部位的巖體，然后再起爆布置在設計輪廓線上的周邊孔藥包，將光爆層炸除，形成一個平整的開挖面，是通過正確選擇爆破參數和合理的施工方法，達到爆后壁面平整規則、輪廓線符合設計要求的一種控制爆破技術。隧道全斷開挖光面爆破，是應用光面爆破技術，對隧道實施全斷面一次開挖的一種施工方法。它與傳統的爆破法相比，最顯著的優點是能有效地控制周邊眼炸藥的爆破作用，從而減少對圍巖的擾動，保持圍巖的穩定，確保施工安全，同時，又能減少超、欠挖，提高工程質量和進度。
　　光面爆破的破巖機理是一個十分復雜的問題，目前仍在探索之中。盡管在理論上還不甚成熟，但在定性分析方面已有共識。一般認為，炸藥起爆時，對巖體產生兩種效應；二是爆炸氣體膨脹做功所起的作用。光面爆破是周邊眼同時起爆，各炮眼的沖擊波向其四周作徑向傳播，相鄰炮眼的沖擊相遇，則產生應力波的疊加，并產生切向拉力，拉力的最大值發生在相鄰炮眼中心連線的中點，當巖體的極限抗拉強度小于此拉力時，巖體便被拉裂，在炮眼中心連線上形成裂縫，隨后，爆炸氣的膨脹合裂縫進一步擴展，形成平整的爆裂面。
　　要使光面爆破取得良好效果，一般需掌握以下技術要點：
　　（1）根據圍巖特點，合理選定周邊眼的間距和最小抵抗線，盡最大努力提高鉆眼質量。
　　（2）嚴格控制周邊眼的裝藥量，盡可能將藥量沿眼長均勻分布。
　　（3）周邊眼宜使用小直徑藥卷和低猛度、低爆速的炸藥。為滿足裝結構要求，可借助導爆索（傳爆線）來實現空氣間隔裝藥。
　　（4）采用毫秒微差有序起爆。要安排好開挖程序，使光面爆破具有良好的臨空面。
　　（5）邊孔直徑小于等于50mm。
　　二、工程概況
　　永龍隧道位于廣州市蘿崗區，呈南北走向，設計時速為60Km/h，上下行分離布置，上行1863米，上行1613米，雙向六車道。
　　據勘察資料，本場區發育第四系上更新統坡積層（Q3dl）、第四系殘積層（Qel）、加里東期花崗巖（O1N）。
　　三、隧道施工方案
　　隧道按新奧法原理進行設計和施工。隧道開挖施工采用光面、微震爆破等控制爆破技術，盡量減少對圍巖的擾動。隧道開挖應減小超挖，避免欠挖。
　　（1）I、II級圍巖段采用采用全斷面施工。
　　（2）Ⅲ級圍巖段采用臺階法施工，在施工條件允許時，也可以采用全斷面施工。
　　（3）Ⅳ級圍巖段采用雙側壁導坑法開挖。
　　（4）Ⅳ級圍巖加強段、V級圍巖、V級圍巖加強段、偏壓地段及斷層破碎帶采用上下雙側壁導坑法施工。
　　四、爆破施工方案
　　1、爆破參數的選擇
　　光面爆破參數選擇主要與地質條件有關，其次是炸藥的品種與性能；隧道開挖斷面的形狀與尺寸，裝藥結構與起爆方法。隧道主要為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類圍巖，Ⅰ、Ⅱ類圍巖開挖面積為88.01m2，Ⅲ類圍巖開挖面積為95.48m2，周邊眼采用空氣間隔裝藥，其他炮眼采用連續柱狀裝藥，采用火雷管和非電毫秒導爆雷管起爆。
　　嚴格控制周邊眼的裝藥量，采用合理的裝藥結構，盡可能的使藥沿藥眼長均勻的分布，這是實現光面爆破的重要條件。
　　在光面爆破中，炮眼間距E、最小抵抗線W、炮眼密集系數K、裝藥密度q是相互制約的。
　　（1）光爆層厚度B
　　光爆層厚度就是周邊眼最小抵抗線，它與開挖的隧道斷面大小有關。在斷面跨度大，光爆眼所受到的夾制作用小，巖石比較容易崩落，光爆層厚度可以大些，斷面小，光爆眼所受到的夾制作用大，光爆層厚度可以小些，光爆層厚度與巖石的性質和地質構造也有關，堅硬巖石光爆層可小些，松軟破碎的巖石光爆層可大些。本隧道確定光爆層厚度B為0.50～0.80。
　　（2）周邊眼密集系數
　　周邊眼密集系數是周邊眼間距a與光爆層厚度B的比值，是影響爆破效果的重要因素。
　　A=（12~16）dK=a/B
　　式中：a為周邊炮眼間距，cm；
　　d為炮眼直徑，mm；
　　K值總是小于1，當d=38～46mm，a=30～60cm，B=75～80cm時，K=0.6～0.8。
　　（3）裝藥量計算
　　光面爆破裝藥量的計算，主要是確定周邊眼光爆層炮眼裝藥集中度，即以kg/m表示，一般采用實驗方法求得或從同類工程中選取。
　　q=QaB
　　式中：q—裝藥集中度，kg/m；
　　Q—單位體積耗藥量，g/m3；
　　A—周邊眼間距，m；
　　B—光爆層厚度，m。
　　通過現場試驗和施工經驗數據，用計算法進行校核，確定q=0.15～0.25kg/m。
　　（4）裝藥結構和起爆方式
　　光面爆破采用不耦合裝藥，一般不耦合系數為1.5～2.0，炮眼裝藥按裝藥集中度計算出的藥量均勻裝入炮眼內。為克服底部炮眼的阻力，在炮眼底部放半個標準藥卷，使光爆層易于脫離巖體。施工中采用如下圖裝藥結構：①1/2普通標準藥卷（ф35）起爆；②小直徑藥卷（ф25）空氣間隔裝藥。
　　
　　（5）光面爆破的分區起爆順序為[1]：掏槽眼——輔助眼——周邊眼——底板眼。采用多段微差起爆（由內向外），其中主爆區的周邊眼比輔助眼眼跳2段起爆，并用同一段雷管。主爆區使用非電毫秒雷管。光爆層的光爆眼用用導爆索一次同時起爆。
　　2、光面爆破施工工藝
　　（1）放樣布眼
　　鉆眼前，測量人員用經緯儀和水準儀，準確定出隧道中心線和拱頂面高程；用紅油漆畫出開挖輪廓線，并標出炮眼位置，其誤差不得超過5cm；每次測量放線的同時，要對上次爆破斷面進行檢查，及時調整爆破參數，以達到最佳爆破效果。
　　（2）鉆眼要求[2]
　　掏槽眼：深度、角度按設計施工，眼口間距誤差和眼底間距誤差不得大于5cm。
　　輔助眼：深度、角度按設計施工，眼口排距、行距誤差均不大于5cm。
　　周邊眼：開眼位置在設計斷面輪廓線上允許沿輪廓線調整其誤差不得大于5cm；炮眼方向可以3%～5%的斜率外插，眼底不得超出開挖斷面輪廓線10cm，最大不得超過15cm。內圈眼至周邊眼的排距；誤差不得大于5cm；內圈眼與周邊眼應采用相同的斜率。鉆眼裝藥率調整，當開挖面凹凸較大時，應按實際情況調整炮眼深度（相應調整裝藥量），力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一平面上。鉆眼完畢，按炮眼布置圖進行檢查并做好記錄，有不符合要求的炮眼重鉆，經檢查合格后，方可裝藥爆破
　　（3）炮眼布置要求
　　① 先布置掏槽眼，其方向在巖層層理明顯時應盡量垂直于層理，掏槽眼應比其他眼加深20cm。
　　② 周邊眼嚴格按設計開挖輪廓線布置，在硬巖層中，周邊眼的眼口在斷面設計輪廓線上，眼底超出輪廓線小于10cm；在軟巖中，周邊眼的眼口在斷面設計輪廓線內小于8cm，眼底落在輪廓線上。
　　③ 輔助眼根據上稀下密，中部均勻分布的原則布置。
　　（4）孔口堵塞長度L0
　　L0=（0.2～0.5）W
　　一般堵塞長度淺眼不超過20cm，深眼不超過30cm。
　　（5）清孔裝藥
　　裝藥前用小直徑高壓風管將炮眼內石屑吹凈，裝藥需分片，分組按炮眼設計圖確定的裝藥量自上而下進行，雷管要“對號入座”不得混裝。所有炮孔均用炮泥堵塞，堵塞長度周邊眼不小于20cm，其他眼不小于35cm。周邊眼采用小藥卷配導爆索，以增加不耦合系數和爆破時的緩沖作用，炮孔裝藥均采用反向裝藥結構。
　　（6）連接起爆網絡
　　起爆網絡采用復式網絡，以保證起爆的可靠性和準確性。導爆管采用四通管連接，不能打結和拉伸，各類炮眼雷管連接段數相同。引爆雷管應用絕緣膠布包扎在離一根導爆管自由端15cm處，聚能穴背向傳爆方向，網絡連好后要有專人負責檢查后再起爆。
　　3、光面爆破施工技術措施
　　（1）對所有爆破作業人員進行崗前培訓，使他們充分了解光面爆破的重要性及一些有效可行的施工方法，以提高操作熟悉程度。
　　（2）選用低爆速、低猛度、低密度、傳爆性能好。
　　用不耦合裝藥結構，光面爆破不耦合系數為1.5～2.0，但藥卷直徑不應小于該炸藥的臨界直徑，以保證穩定傳爆。
　　（4）嚴格掌握與周邊眼相鄰的內圈眼的爆破效果，為周邊眼爆破創造臨空面。炮眼深度大于2.5m時，內圈眼應與周邊眼有相同的外插角，周邊眼應盡量同時起爆。
　　（5）控制裝藥集中度，必要時采取間隔裝藥結構，為克服眼底巖石的夾制作用，可在眼底加強裝藥。
　　（6）當巖石層理明顯時，炮眼方向應盡量垂直于層理面，如節理發育，炮眼應盡量避開節理，以防卡鉆和影響爆破效果。
　　（7）為確保施工安全，非點炮人員撤離到安全區后方可引爆。如發現有瞎炮，要由專業施工爆破員進行險情排除處理。
　　五、結論
　　本項目采用光面爆破開挖，取得了較好的經濟和社會效益，達到了設計和規范要求。
　　（1）爆破設計是隧道開挖的關鍵技術，在進行爆破設計時應根據隧道斷面大小、圍巖級別、機械設備等進行綜合考慮。
　　（2）因巖石具有各向異性和非均勻性，對同級圍巖，根據其巖石構造、破碎程度等不同情況，選取不同的光爆參數，可獲得比較的理想效果。
　　（3）加強對起爆順序和光爆孔起爆時差的控制，為光爆孔提拱良好的爆破條件。
　　
　　參考文獻：
　　[1]《公路隧道施工》黃成光人民交通出版社2001
　　[2]《公路隧道施工技術規范》（JTGF60—2009）