隧道光面爆破施工工法

隧道光面爆破施工工法
一、工艺原理
光面爆破是控制开挖轮廓的一种爆破技术，它沿开挖轮廓周边布孔，利用主炮孔爆破后形成的良好临空面，在光爆层中起爆，借以减少光爆孔爆破的夹制作用，降低炸药单耗，减少一次起爆药量，使其获得平滑的开挖廓面，减轻围岩的破坏，减小超欠挖和避免产生冒顶和坍塌。

二、光面爆破技术要点
隧道开挖应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破器材等结合爆破振动要求进行钻爆设计。

施工中应根据爆破效果不断调整爆破参数。

2.1爆破参数选定
2.1.1周边眼间距E
周边眼间距直接控制开挖轮廓线平整度的主要因素，一般E=（12~15）d，其中炮眼直径d=35~45cm，对于节理发育，层理明显的围岩地段，周边眼的间距可适当减小，也可在两个炮眼之间
2.1.2最小抵抗线W（光面层厚度）
最小抵抗线W直接影响光面爆破效果和爆碴块度，周边抵抗线应大于周边眼间距E，软岩取较小的E值时，W值应适当增大。

2.2周边眼装药结构
2.2.1软岩周边眼装药结构
一般采用两种形式：一种是较破碎围岩采用空气间隔装药，导爆索传爆。

导爆索作为炮眼装药时，按10g/m折算为2号岩石硝铵炸药。

另一种是较完整的软弱岩层采用小直径光爆炸药连续装药。

分别如下图所示：
2.2.2硬岩周边眼装药结构
硬岩一般采用导爆索间隔装药，装药结构如下图：
炮泥导爆索
药卷
周边眼间隔装药结构
（单位：cm）
除周边眼、中空眼外，其余掏槽、底眼、掘进眼的装药结构均为连续装药，只是装药长度不同
2.2本隧道钻爆参数
①循环进尺的确定：根据实际情况，为减少对围岩的扰动，IV、V级围岩根据钢架支护间距确定，本隧道IV级围岩2.0m，V级围岩
1.0m，II、III级围岩不大于3.5m。

②钻孔直径选择：采用Φ42mm钻眼直径，炸药选择2号岩石乳化炸药。

③隧道开挖断面的大小：由岩石和开挖方法确定。

,
总药量Q=q单×S×L,式中q单是单耗，本隧道初步确定q单=0.9Kg/m3
左右。

由于隧道断面变化较多，所以采用由单耗算出总的炸药来确定每循环炮孔数，炮孔总数量由N=Q/W c ,式中单孔W c为单孔装药量。

根据高速铁路施工技术指南所给出的光面爆破参数表，根据现场施工情况，本隧道选取光面爆破参数如表2-1。

岩石类别周边眼间距E（cm）周边眼抵抗线W（cm）相对距离E/W 极硬岩50~60 55~75 0.8~0.85
硬岩40~45 50~60 0.8~0.85
软质岩30~45 45~60 0.75~0.80
表2-1光面爆破参数
本隧道现已施工的围岩开挖断面情况：
项目围岩类型开挖方法三线段V级双侧壁导坑法
双线段IV级台阶法
单线段IV级台阶法
一号平导IV级全断面
三线段V级双侧壁导坑法爆破方案如下：
左、右导坑上台阶周边眼间距E=40cm，周边眼抵抗线w=60cm，辅助眼孔间距为80cm，排距选择80cm，底板眼选着80cm，掏槽眼孔深为1.2m，辅助眼1.0m，和周边眼孔深0.8m。

左、右导坑中台阶周边眼间距E=40cm，辅助眼孔间距为：80cm，排距选择100cm，底板眼间距80cm，掏槽眼孔深为2.2m，辅助眼孔深2.2，周边眼孔深2.3m。

左、右导坑下台阶周边眼间距E=40cm，辅助眼孔间距为：80cm，排距选择100cm，底板眼间距80cm，辅助眼2.2m和周边眼孔深2.3m
开挖步骤开挖
部位
眼别段别眼深（m）眼数（个）
每孔装药
量（条）
单孔装药
量（Kg）
单段总装
药量（Kg）
左/右导坑上
台
阶
掏槽眼 1 1.2 6 4.0 0.8 4.8
辅助眼 3 1.0 10 1.0 0.2 2.0
周边眼7 0.8 24 0.5 0.1 2.4
底板眼 5 1.0 8 2.0 0.4 3.2
合计12.4 中
台
阶
辅助眼 1、3 2.2 15 1.5 0.3 4.5
周边眼7 2.2 14 5.0 1.0 14
底板眼 5 2.3 9 6.0 1.2 10.8
合计29.3 下
台
阶
辅助眼1、3、5 2.2 21 1.5 0.3 6.3
周边眼9 2.2 19 5 1.0 19.0
底板眼7 2.3 9 6 1.2 10.8
合计36.1
中槽上
台
阶
掏槽眼
1 1.
2 6 4 0.8 4.8
3 1.3 6 3.0 0.6 3.6
5 1.2 5 2.0 0.4 2
辅助眼5、7、9 1.2 40 1 0.2 8
周边眼13 1.0 51 0.5 0.1 5.1
底板眼11 1.2 11 2 0.4 4.4
合计27.9
下
台
阶
辅助眼
1、3、5、
7、9、11、
13
2.2 63 1.5
0.3 18.9
周边眼15 2.2 36 5 1.0 36
底板眼15 2.3 19 6 1.2 22.8
施工中具体炮眼布置图如下： 双线段IV 级围岩台阶法爆破方案如下
上台阶周边眼间距E=40cm ，周边眼抵抗线w=50cm ，辅助眼孔间距为：100cm ，排距选择70cm ，底板眼孔间距110cm ，掏槽眼孔深为2.6m ，辅助眼和周边眼孔深2.4m ，
双线段IV 级围岩上台阶装药参数
施工中具体炮眼布置图如下：
开挖
步骤 眼别
段别
眼深
（m ） 眼数
（个）
每孔装
药量
（条） 单孔装
药量
（Kg ） 单段总
装药量
（Kg ）
上台阶 掏槽眼
1 2.6 4 4 1.0 4 辅助眼 9、11 2.4 10 3 0.6 6 扩槽眼 3、5、7
2.6 20 4 0.8 16 内圈眼
13 2.4 13 2 0.4 5.2 压顶眼 11 2.4 4 3 0.6 2.4 周边眼 15 2.2 38 1.5 0.3 11.4 底板眼 13
2.4
16 7
1.4
22.4 合 计
67.4
中台阶周边眼间距E=40cm ，周边眼抵抗线W=60cm ，辅助眼孔间距为：60cm ，底板眼孔间距120cm ，辅助眼和周边眼孔深2.4m 。

双线段IV 级围岩中台阶装药参数
施工中具体炮眼布置图如下：
下台阶周边眼间距E=40cm ，辅助眼孔间距为：80cm ，底板眼选着100cm ，掏槽眼孔深为2.2m ，辅助眼和周边眼孔深2.4m 。

双线段IV 级围岩下台阶装药参数
开挖
步骤 眼别
段别
眼深
（m ） 眼数
（个）
每孔装
药量
（条） 单孔装
药量
（Kg ） 单段总
装药量
（Kg ）
中台阶 辅助眼 1、3 2.4 9 8 1.6 14.4 内圈眼
5 2.4 3 8 1.
6 4.8 周边眼
9 2.2 7 1 0.2 1.4 底板眼 7 2.4
6 11
2.2
24.2 合计
44.8
施工中具体跑眼布置图如下： 一号平导全断面爆破方案如下：
周边眼间距E=40cm ，周边眼抵抗线w=50cm ，辅助眼孔间距为：70cm ，排距选择80cm ，底板眼选着60cm ，掏槽眼孔深为2.2m ，辅助眼和周边眼孔深2.0m
三、光面爆破施工工艺
光面爆破施工工艺流程见下图。

开挖
步骤 眼别
段别
眼深
（m ） 眼数
（个） 每孔装
药量
（条） 单孔装药量
（Kg ） 单段总装药量
（Kg ）
中台阶 辅助眼 1、3 2.4 9 8 1.6 14.4 内圈眼
5 2.4 3 8 1.
6 4.8 周边眼
9 2.2 7 1 0.2 1.4 底板眼 7 2.4
6 11
2.2
24.2 合计
44.8
测 量 放
布 孔
钻 孔
清 孔
检查点
检查点
布孔自检记录
钻孔自检记录
洞身开挖检验批验
3.1测量放样
先由测量班人员在掌子面用红铅油准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出炮眼位置其误差不得超过5cm。

3.2布置炮眼
3.2.1周边眼布于隧道的开挖轮廓线上，间距E=8~15D，（D--为炮眼直径）一般为40~50cm。

垂直深度比设计进尺浅20cm，最好为每循环实际进尺深度。

3.2.2掏槽眼位于隧道掌子面的中下部，底板眼的上部，为便于打眼一般钻孔台架的第一、二层均布设，每层3~5排，间距a=6~12D （D-为炮眼直径）一般为25~50cm，易爆取大值，反之取小值。

掏槽眼开口宽度为隧道半幅宽减50cm，眼底间距20cm，与掌子面夹角为55~70°，垂直深度比设计进尺深20cm。

1）掏槽眼类型及布设
单向掏槽
单项掏槽由数个朝同一方向倾斜的炮眼组成适用于隧道断面内有软弱夹层、层理、节理和裂隙时。

可根据断面大小或软夹层的厚度
不同，布置一排或两排掏槽眼。

掏槽眼的倾斜角度一般为50°~70 °，岩石坚固程度高，角度取小值。

a、顶部掏槽b底部掏槽
c、侧向掏槽d扇形掏槽
楔形掏槽
楔形掏槽由两排相对称的倾斜炮眼组成，爆破后形成一个楔形槽，楔形掏槽分为：水平楔形掏槽和垂直楔形掏槽水平楔形掏槽适用于岩层为水平层理时。

垂直楔形掏槽适用于中硬以上的均质岩石。

a图垂直楔形掏槽b图水平楔形掏槽
3.2.3辅助眼位于掏槽眼与周边眼之间的炮眼称为辅助眼，其作用是扩大掏槽眼炸出的槽腔，为周边眼爆破创造临空面
3.2.4底板眼位于隧道低部开挖轮廓线上，间距a=15~20D，一般为70~80 cm，垂直深度与设计进尺相同。

3.3.1钻孔深度和斜率要符合爆破设计，尽量减小周边眼外插角的角度，孔深小于3m时外插角的允许斜率宜为孔深的+5%；孔深大于3m时外插角的允许斜率宜为孔深的+3%；外插角的方向应与该点的法
方向相一致。

3.3.2当开挖面凹凸较大时，应该按实际情况调整炮眼深度及药量，使周边眼和辅助眼眼底在同一个垂直面上。

3.3.3采用手持凿岩机凿眼，当凿岩高度超过2.5m时应该配备与开挖面相适应的作业台架进行凿岩；炮孔作业应定人定岗，尤其左右侧
周边
眼钻
工不
易变动。

3.3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20cm，其他眼不小于35cm。

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。

3.5起爆网络及起爆顺序
3.5.1起爆顺序，隧道爆破掘进的起爆顺序为掏槽眼→辅助眼→掘进眼→内圈眼→周边眼→底板眼。

3.5.2导爆索具体连接图所示
导图3-1 导爆索连接示意图
1-导爆管；2-传爆导爆管雷管；3-引爆导管雷管（按击发枪）；
4-炮孔内的导爆管雷管
3.5.3导爆索的连接如下图所示，具体注意事项如下：
图3-2 导爆索连接方式
a－分段并联；b－簇并联 1－雷管；2－主干索；3－支索
①切割导爆索应使用锋利刀具，不应用剪刀剪断导爆索。

②导爆索起爆网络应采用搭接、水手结等方法连接；搭接时两根导爆索搭接长度不小15cm，中间不得夹有导湿物和火药卷，捆扎应牢固，支线与主线传爆方向的夹角应小于0
90。

③连接导爆索中间不应出现打结或打圈；交叉敷设时，应在两根交叉导爆索之间设置厚度不小于10cm的木质垫块。

④起爆导爆索的雷管与导爆索捆扎端端头的距离应小于15cm，雷管的聚能穴应朝向导爆索的传爆方向。

四、爆破优化及调整
光面爆破参数选定后，光爆效果可能达不到最佳，会出现进尺不足和超欠挖现象，需要对光面爆破参数进行调整。

4.1当爆破进尺不理想时，看掌子面各部位残留的炮根，如掏槽
眼炮根较浅而周围辅助眼较深，则增加辅助眼排数，减小其抵抗线；如果掌子面较平整，则要加密掏槽眼，再不理想就要采用两级或三级掏槽，直至达到设计进尺为止。

4.2出现欠挖，需减小周边孔距、光爆层厚度、增加炮孔的数目和炸药填装量；出现超挖，需加大周边孔距、光爆层厚度、减少炮孔的数目和炸药填装量。

经过二、三个钻爆循环作业参数的调整，光面爆破就可以达到最佳效果。

4.3隧道光爆效果一般是拱部炮眼炮痕率较高,而边墙痕率相对低,一般下部台阶起爆顺序不是自上而下逐层起爆,应该采用从中间逐渐向外起爆,如果是全幅爆破中部还要设掏槽眼。