竹麻林隧道光面爆破施工技术

２０１０年第３期　
（总第１９３期）　黑龙江交通科技　ＨＥ　ＬＬＯＮＧＪＩＡＮＧ　ｄｌＡＯＴＯＮＧ　ＫＥＪＩ　Ｎｏ．３，２０１０　（Ｓｕｍ　Ｎｏ．１９３）　

竹麻林隧道光面爆破施工技术　
郝汝忠　
（中铁十七局集团第四工程有限公司）　

摘要：结合竹麻林隧道施工实践，通过合理选择光面爆破参数、施工方法及工艺，有效减少了隧道超欠挖，　
取得良好实施效果。　
关键词：公路隧道；光面爆破；施工技术　
中图分类号：Ｕ４４５　文献标识码：Ｃ　文章编号：１００８—３３８３（２０１０）０３－００８７一Ｏ２　

１工程概况　
竹麻林隧道位于云南水富至麻柳湾高速公路第十九合　
同段。该隧道为左、右幅分离式隧道，左、右幅全长各　２　３５５　ｍ，其中我单位承担出口段左幅长１　２００　ｍ、右幅长　１　１８５　ｍ施工任务。　隧道洞身围岩为紫红、褐红色粉砂岩、泥岩、砂岩不等厚　互层，弱风化裂隙发育，呈块（石）碎石状镶嵌结构，岩层层　面走向与洞身轴线夹角较小，开挖中易产生较大的坍塌，洞　顶常发生掉块，侧壁有时失去稳定。该隧道围岩类别为ＩＩ、　Ⅲ类。施工中采用台阶法开挖，锚喷、格栅、工字钢架初期　支护，全断面复合式衬砌。　２光面爆破特点　根据公路隧道“新奥法”施工的需要和工程地质条件，　结合施工现场实际情况，决定采用光面爆破施工。光面爆破　施工，可以减少对围岩的扰动，增强围岩的自承能力，特别是　在不良地质条件下效果更为显著，不仅可以减少危石和支护　的工程量，而且保证了施工的安全；由于光面爆破使开挖面　平整，岩石无破碎，减少了裂隙，这样可以大大减少超欠挖　量。据有关资料统计，光面爆破与普通爆破相比，超挖量由　原来的１５％一２０％降低到４％一８％，不但减少出碴量，而且　还很大程度的减少了支护工作量，从而降低了成本，加快了　施工进度。　３光面爆破方案确定　目前，大断面隧道光面爆破施工有两种方法：一是预留　光爆层法；二是全断面一次性开挖法，根据施工现场的实际　条件及围岩情况，该隧道采用预留光爆层法。　４爆破方案设计　４．１爆破参数的选择　光面爆破参数选择主要与地质条件有关，其次是炸药的　品种与性能；隧道开挖断面的形状与尺寸，装药结构与起爆　方法。该隧道主要为ＩⅡ类围岩，上导开挖断面面积为　６１．６　ｍ　，采用２　岩石铵梯炸药，周边眼采用空气间隔装药，　其他炮眼采用连续柱状装药，采用火雷管和非电毫秒导爆雷　管起爆。　严格控制周边眼的装药量，采用合理的装药结构，尽可能　数　、装药密度ｇ是相互制约的。　（１）光爆层厚度（　）。　光爆层厚度就是周边眼最小抵抗线，它与开挖隧道断面大　
小有关。在断面跨度大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩石比较　
容易崩落，光爆层厚度可以大些，断面小，光爆眼所受到的夹制　
作用大，光爆层厚度可以小些，光爆层厚度与岩石的性质和地质　
构造也有关，坚硬岩石光爆层可小些，松软破碎的岩石光爆层可　
大些。该隧道确定光爆层厚度（曰）为０．６。　
（２）周边眼密集系数。　
周边眼密集系数是周边眼间距（口）与光爆层厚度（　的　
比值，是影响爆破效果的重要因素。　
Ａ＝ｆ１２～１６）ｄ　Ｋ＝ａ／Ｂ　
式中：口为周边炮眼间距，ｅｍ；ｄ为炮眼直径，ｍ。　
Ｋ值总是小于１当ｄ＝３８—４６　ｍ，口＝３０—６０　ｍ，Ｂ＝７５—　
８０　ｍ时，Ｋ＝０．６—０．８。　
（３）装药量计算。　
光面爆破装药量的计算，主要是确定周边眼光爆层炮眼　
装药集中度，即以ｋｇ／ｍ表示，采用实验方法求得或从同类　
工程中选取。　
ｇ＝Ｑ　
式中：ｇ为装药集中度，ｋｇ／ｍ；Ｑ为单位体积耗药置，ｇ／ｍ　；口　
为周边眼间距，ｍ；Ｂ为光爆层厚度，ｍ。　
通过现场试验和施工经验数据，用计算法进行校核，确　
定ｇ＝０．１２　ｋｇ／ｍ。　
（４）装药结构和起爆方式。　
光面爆破采用不耦合装药，一般不耦合系数为１．５—　
２．０，炮眼装药按装药集中度计算出的药量均匀装入炮眼内。　
为克服底部炮眼的阻力，在炮眼底部放半个标准药卷，使光　
爆层易于脱离岩体。　
（５）光面爆破的分区起爆顺序为：掏槽眼——辅助　
眼——周边眼——底板眼。采用多段微差起爆（由内向　
外），其中主爆区的周边眼比辅助眼眼跳两段起爆，并用同　

一
段雷管。主爆区使用非电毫秒雷管。光爆层的光爆眼用　
导爆索一次同时起爆。　
４．２上导炮眼布置　
的使药沿药眼长均匀的分布，这是实现光面爆破的重要条件。　上导开挖炮眼布置示意图如图１所示。　
在光面爆破中，炮眼间距Ｅ、最小抵抗线　、炮眼密集系　４．３装药量分布及光面爆破参数表（见表１、表２）　
表１　Ⅲ类围岩（上导）开挖爆破装药量表　

收稿日期：２００９一ｌ２—１Ｏ　
作者简介：郝汝忠（１９７２一），男，工程师。　

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８７・　
总第１９３期　黑龙江交通科技　第３期　
说明：１．上导断面面积６１．６　ｍ　，掘进长度按２．０　ｍ计。　
２．炸药单消耗Ｋ＝０．８１　ｋｇ／ｍ　。　
３．楔形掏槽，槽口尺寸８Ｏ×１５０　ｅｍ，深度１．２　ｍ，角度１０。一１５。。　
４．周边眼直径３２　ｍｍ，使用直径２０　ｔｏｎｉ小药卷，装药不耦合系数１．６，间距４０　ＣｉＴＩ，最小抵抗线　＝５０—６０　ｅｍ，Ｅ／Ｗ＝Ｏ．７—０．８，单　
孔装药量０．２５　ｋｇ　

旦　ｌ旦王ｌ　ＤＪ　Ｉ垦垒Ｌ＿　３量　Ｌ１—　２３５　一Ｉ　Ｑ　ｌ　９０　ｌ　８Ｓ．８Ｏ．５６　
圈１上导开挖炮眼布置示意图（单位：ｅｍ）　
表２竹麻林隧道光面爆破选用的参数表　

５施工方法及工艺　
５．１钻爆机具材料　钻孔采用ＹＴ一２８型凿岩机和２０　ｍ　空压机，人工钻孔，　钻孔直径为４２　ｍｍ，一字形合金钢钻头。采用中３５　ｍｍ×　２００　ｍｍ２号岩石铵梯炸药。引爆雷管为８号工业纸壳火雷　管，炮眼内的起爆传爆，四通管连接，双雷管引爆，掏槽眼采　用跳段雷管以利用扩大掏槽效果。　５．２光面爆破施工工艺　（１）放样布眼。　钻眼前，测量人员用经纬仪和水准仪，准确定出隧道中　心线和拱顶面高程；用红油漆画出开挖轮廓线，并标出炮眼　位置，其误差不得超过５　ｃｎｌ；每次测量放线的同时，要对上　次爆破断面进行检查，及时调整爆破参数，以达到最佳爆破　效果。　（２）钻眼要求。　掏槽眼：深度、角度按设计施工，眼口间距误差和跟底间　距误差不得大于５　ｃｍ。　辅助眼：深度、角度按设计施工，眼口排距、行距误差均　不大于１０　ｅｍ。　周边眼：开眼位置在设计断面轮廓线上允许沿轮廓线调　整其误差不得大于５　ｅｍ；炮眼方向可以３％一５％的斜率外　插，眼底不得超出开挖断面轮廓线ｌ０　ｃｍ，最大不得超过　１５　ｅｍ。内圈眼至周边眼的排距；误差不得大于５　ｅｍ；内圈眼　与周边眼应采用相同的斜率。钻眼装药率调整，当开挖面凹　凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度（相应调整装药量），　力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一平面上。钻眼完　毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮　眼重钻，经检查合格后，方可装药爆破。　（３）炮眼布置要求。　①先布置掏槽眼，其方向在岩层层理明显时应尽量垂直　于层理，掏槽眼应比其他眼加深２０　ｅｍ。　②周边眼严格按设计开挖轮廓线布置，在硬岩层中，周　边眼的眼口在断面设计轮廓线上，眼底超出轮廓线小于　１０　ｅｍ；在软岩中，周边眼的眼口在断面设计轮廓线内小于　８　Ｃｌｔｌｌ，眼底落在轮廓线上。　③辅助眼根据上稀下密，中部均匀分布的原则布置。　（４）孔口堵塞长度　・８８・　Ｌｏ＝（０．２—０．５）　一般堵塞长度浅眼不超过２０　ｃｍ，深眼不超过３０　Ｃｍ。　
（５）清孔装药。　
装药前用小直径高压风管将炮眼内石屑吹净，装药需分　
片，分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要　
“对号入座”不得混装。所有炮孔均用炮泥堵塞，堵塞长度　
周边眼不小于２０　ｅｍ，其他眼不小于３５　ｅｍ。周边眼采用小　
药卷配导爆索，以增加不耦合系数和爆破时的缓冲作用，炮　
孔装药均采用反向装药结构。　
（６）连接起爆网络。　
起爆网络采用复式网络，以保证起爆的可靠性和准确　
性。导爆管采用四通管连接，不能打结和拉伸，各类炮眼雷　
管连接段数相同。引爆雷管应用绝缘胶布包扎在离一根导　
爆管自由端１５　ｃｍ处，聚能穴背向传爆方向，网络连好后要　
有专人负责检查后再起爆。　
（７）光面爆破施工注意事项。　
①对所有爆破作业人员进行岗前培训，使他们充分了解　
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选用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力　
大的２号岩石铵梯炸药。　
③用不装药结构，光面爆破不耦合系数为１．５—２．０，但　
药卷直径不应小于该炸药的临界直径，以保证稳定传爆。　
④严格掌握与周边眼相邻的内圈眼的爆破效果，为周边　
眼爆破创造临空面。炮眼深度大于２．５　ｍ时，内圈眼应与周　
边眼有相同的外插角，周边眼应尽量同时起爆。　
⑤控制装药集中度，必要时采取间隔装药结构，为克服　
跟底岩石的夹制作用，可在眼底加强装药。　
⑥当岩石层理明显时，炮眼方向尽量垂直于层理面，如　
节理发育，炮眼应尽量避开节理，以防卡钻和影响爆破效果。　
６实施效果　
竹麻林隧道采用光爆施工，炮眼痕迹率达８０％一９０％，　
两茬炮衔接台阶最大尺寸为１　１　ｅｍ，超欠挖量仅为５％左右，　
比非光面爆破的超欠挖量要低得多，不仅减少了同标号喷射　
混凝土超挖回填量，而且也节省了火工品，光爆后的岩面平　
整，减少应力集中现象，从而减少安全隐患。　
参考文献：　
［１］ＪＴＪ　０４２—９４．公路隧道施工技术规范［Ｓ］．