隧道爆破开挖掏槽施工技术

隧道爆破开挖掏槽施工技术

摘要：结合林长高速公路西垴隧道G209 灵宝八道河至卢氏界段改建工程一标的

红土坡1 号隧道、红土坡2 号隧道和石门隧道的施工，介绍了隧道施工爆破中掏

槽技术的重要性，对在隧道施工中经常遇到的各种情况下的爆破施工所选用的掏

槽方式进行了研究分析，以便于在隧道爆破施工时选择参考。

关键词：隧道；爆破；掏槽；施工技术

随着国民经济的不断发展，道路交通工程也在不断的深化和加强，在近些年

来隧道在道路交通工程中所占的比重越来越大，隧道的长度和断面不断在加大，

由原来的单车道隧道、双车道隧道、向三车道或四车道的隧道发展，隧道内设置

了人行洞、车行洞、设备洞室、紧急停车带等，也出现了不的隧道改扩建工程，

隧道的开挖施工主要采用钻爆法，在爆破开挖前掌子面只有一个临空面，为了提

高爆破的效果，则需要增加爆破的临空面，也就是我们再采取爆破手段时采取掏

槽的方式，合理的掏槽方式是加快隧道的开挖进度和降低施工成本的重要手段，

本文结合工程实例，对各种不同的情况下爆破开挖所选用的掏槽技术进行介绍，

总结了不同条件下适宜的掏槽方式。

1 前言掏槽技术是关乎隧道爆破开挖成败的关键技术之一，因为掏槽的深度

直接影响着整个爆破循环的进尺，可以说掏槽有多深进尺就会有多大，也就是说

掏槽的成功与否是形成良好的爆破效果的一个关键因素，在平时进行隧道爆破开

挖时我们十分重视掏槽方式的选择，掏槽眼的形式主要可以分为三大类：斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽，掏槽形式的选择与现场的地质条件、爆破断面的大小、形状等有直接的关系，选择合适的掏槽形式是掏槽能否成功的关键所在。

2.一般掏槽方式2.1 斜眼掏槽斜眼掏槽一般有单向掏槽、锥形掏槽和楔形掏

槽三种形式2.1.1 单向掏槽，即掏槽眼沿同一方向倾斜进行的掏槽方式，主要适

用于断面较小的开挖断面，比如小断面隧道或隧道内的人行横洞、综合洞室等的

掏槽爆破，斜眼掏槽的钻孔尽量与断面岩层的节理以大角度相交以达到最好的效果，眼底向断面内岩层较薄弱的一侧倾斜。见图2.1-1 单向掏槽部眼形式。

一般情况下采用垂直楔形掏槽较多，主要是钻孔方便，当遇到水平岩层或是

近水平岩层时或者是中间有水平薄弱带及滑层时则采用水平楔形掏槽。在隧道的

断面较大时可以采用两层或三层掏槽的方式，掏槽眼逐层加深，以达到进尺的目的。

2.2 直眼掏槽直眼掏槽就是掏槽眼垂直于隧道的开挖面进行布设，其中部分

钻眼不装药为空眼，空眼作为一个小的临空面来提高爆破掏槽的效果，直眼掏槽

的炮眼的起爆要依次起爆临近空眼的炮眼，直眼掏槽的形式有：直线形、菱形、

五梅花形、螺旋形等几种形式。

2.2.1 直线形掏槽，直线形直眼掏槽也称为龟裂直眼掏槽，掏槽眼布置在一条

直线上，炮眼采取隔眼儿装药，利用空眼作为一个小的临空面，（见图2.2-1）最终爆破在断面上形成一个条形槽口，从而为崩落眼形成临空面，直线形掏槽的炮

眼间距一般为15-20cm，装药系数一般取0.75-0.9。

2.3 混合掏槽混合掏槽也就是直眼掏槽和斜眼掏槽的混合，这样在一些情况

下可以综合两种掏槽的优点，其首先是在掏槽区域中间采用直眼掏槽，在直眼掏

槽的周围采取斜眼辅助掏槽，一方面可以减少全部直眼掏槽的钻眼工作量，减少

爆破物品的使用量，同时也可以避免斜眼掏槽的一些弊端，混合掏槽的形式根据

现场围岩和条件进行选择，常见的形式见图2.3-1.

图2.3-1 混合掏槽布置形式2.4 各式掏槽适用条件2.4.1 直眼掏槽的优缺点直

眼掏槽不受断面的限制，大小断面均可以进行，尤其是小断面在没有空间进行斜

眼掏槽时可以使用，钻孔的深度可以根据设计的循环进尺去钻设，而不受开挖断

面宽度和高度的限制，从而达到一次爆破较大进尺的目的，在进行钻眼时炮眼垂

直于掌子面钻进，可以布置较多的钻机同时作业而不互相干扰，同时垂直于断面

钻眼不论是角度还是钻孔的深度工人都容易掌握，在爆破时由于炮眼垂直爆破后

洞碴的抛掷距离较近，从而对掌子面前方的施工机具、台架、设备等有一定的保护。缺点是爆破时需要的炮眼数较多，从而增加了钻眼作业的时间和火工品的数量，同时钻眼较多也比较集中需要使用的雷管段数较多，在有些地方火工品的供

应只有常规使用的段数，对于较大的段数采购较困难。

2.4.2 斜眼掏槽的优缺点斜眼掏槽各种地质条件均可以使用，由于钻孔的角度

倾斜，容易形成较好的掏槽作用，斜眼掏槽中间间距较大从而可以钻设较少的炮眼，减少了施工现场的钻孔时间，同时也可以节约火工品的数量，由于整个断面

可以由于斜眼掏槽的设置减少了崩落眼和的层数从而需要的雷管段数较少，在施

工现场可以较容易的协调雷管段数。缺点就是较适用于较大断面，对于小断面受

断面的影响较大，而无法钻设深孔，并且在钻眼时周边眼和崩落眼为直眼，掏槽

眼为斜眼，钻眼机具会互相干扰，在爆破时洞碴的抛掷距离也比较大，在掌子面

前距离较小时不宜采用。

3.各式掏槽在现场的应用在具体的施工应用中要根据现场的实际情况来不断

调整和优化爆破作业的掏槽方式，在林长高速公路西垴隧道G209 灵宝八道河至

卢氏界段改建工程一标的红土坡1 号隧道、红土坡2 号隧道和石门隧道的施工中，根据以上理论和现场做了如下应用。

3.1 大断面掏槽形式一般目前隧道断面均为两车道或三车道的大断面，在围

岩较好的Ⅱ级、Ⅲ级围岩，采用全断面光面爆破法施工，断面较大，便于钻眼等

操作施工，一般采用V 形掏槽，即多重斜眼楔形掏槽，在西垴隧道施工时最初设

计采用二级复式楔形掏槽，设计参数见表3.1-1，炮眼布置形式见图3.1-1表3.1-1 掏槽眼装药参数表

设计掘进循环进尺为3m，设计崩落眼排距为90cm，长度3.7 米，在最初的

Ⅲ级围岩进行施工时，现场发现进尺基本可以达到2.7-3 米左右，没有达到最初

设计目的，同时爆破后洞碴过大出碴装车困难，个别还需要二次解炮，从而增加

了出碴时间，鉴于此对于爆破参数进行了优化设计，将崩落眼的排距缩短到

80cm，但这样第一排崩落眼距离掏槽区距离稍大一点，进尺在2.5-2.8 米左右，

于是对掏槽眼的布设采取了在原来的基础上在掏槽区域顶部增加一排水平的单向

掏槽眼，炮眼向下以60°角度倾斜钻进，炮眼间距80cm，深度4 米，爆破效果有

了明显的改善，洞碴的粒径均匀，基本无大块，每循环进尺在3.0-3.5 米之间。调整后的掏槽眼布置图见图3.1-2.

图3.1-3 调整后掏槽布置形式经过对爆破设计的优化后，爆破效果有了明显

的改善，洞碴的粒径均匀，基本无大块，每循环进尺在3.0-3.4 米之间，起到了较好的效果。

在断面较大时有时采用三级复式楔形掏槽，特别是在隧道加宽段或是三车道