浅谈公路隧道采用爆破控制超欠挖技术

浅谈公路隧道采用爆破控制超欠挖技术

摘要：该文以控制隧道超欠挖为研究对象，着眼于公路隧道工程项目建设实际情况，基于对爆破控制技术的合理研究，首先针对该文所选取公路隧道工程项目的基本情况（主要包括地形地貌特征、地质构造特征以及隧道开挖施工方式）进行了简要分析，进而研究了在公路隧道采用爆破方式控制超欠挖指标过程中的基本设计思路，在此基础之上从爆破参数的选取以及钻孔精度控制两个方面入手，总结了爆破作业中需要重点关注的几点问题，旨在于为工程项目实践作业中采取爆破方式控制超欠挖问题提供一定的技术性支持与实践保障。

关键词：公路隧道爆破控制超欠挖参数钻孔精度技术分析

1 公路隧道基本概况分析

长松岭隧道为吉林朝（阳镇）长（白）公路最大新建构筑物，起讫里程K37+635～K42+460，全长4825 m，分两个标段进行施工，SD01合同段承建K37+635～K39+800段任务，长度2165 m，隧道地质复杂，节理发育，地下水丰富，IV级、V级弱围岩占比达95%。在隧道施工过程当中，结合长松岭隧道施工工程实际情况，采取爆破控制隧道超欠挖措施，实现了隧道施工过程中超欠挖问题的有效控制，所取得的控制效果极为有效与显著。

从公路隧道项目所处区域地形、地貌的角度上来说，长松岭隧道

区位于吉林省东南部长白山山脉，山体海拔高度1300～1800 m之间，属中低地形。地形坡度30～40 °。冲沟较发育，切割不深，地形完整性好；从地质构造的角度上来说，洞身段主要围岩为弱风化紫褐色、灰色气孔状玄武岩及灰色玄武岩，岩层视倾角1～3 °，岩层软弱，节理发育，灰色气孔状玄武岩饱和抗压强度为4.31～121.35 MPa，平均值55.51 MPa，KV=0.22，[BQ]＝254.4，主要为Ⅳ级围岩。基于以上实际情况的分析，在隧道施工过程当中采取台阶法施工方式，上、下导台阶在起拱线处分界，Ⅳ级围岩段开挖顺序如下图所示（见图1）。

2 公路隧道爆破控制超欠挖技术的设计思路分析

为确保公路隧道爆破控制超欠挖技术质量的有效发挥，首先需要关注的是对爆破过程中相关指标参数的选取，其次需要针对爆破实践中的钻孔精度进行必要的控制，从而最大限度地确保超欠挖问题能够

通过爆破方式得到有效解决。首先，爆破指标参数的选取是确保爆破有效的前期所在。大量的实践研究结果证实，公路隧道借助于爆破方式实现对控制超欠挖现象的有效性在很大程度上取决于爆破技术执行的好坏，而这与爆破参数确定精确性之间的关系更是极为突出。在现场施工过程中，对于爆破参数的确定首先需要针对施工区域范围内的地质条件予以合理测定与分析，需要安排专业工作人员紧跟开挖作业面，对工作面围岩结构进行有效观测，确保施工过程当中能够对围岩结构的岩性、层理、节理、裂隙等进行有效预测，结合实际情况对隧道施工方式以及爆破参数进行合理调整，对于控制隧道工程超欠挖问题而言可以说是基础与前提所在；其次，钻孔精度的控制是确保爆破有效的重点所在。即在当前技术条件支持下，公路隧道开挖作业质量的高低在很大程度上取决于公路隧道轮廓测量画线作业的精度指标。特别是对于周边眼精度的测量与控制作业而言，其作业质量相对与公路隧道工作面超欠挖值的影响是极为突出的。简单来说，要想从根本上解决超欠挖问题，首先需要转变传统意义上的思想观念，彻底打破既有施工作业下“宁超勿欠”的作业思想，按设计轮廓严格规范放样作业。在此基础之上还需要针对施工现场的沉降量指标与变形量指标予以充分考虑，确保测量放样处理作业的精确性。

3 公路隧道采用爆破控制超欠挖技术的关键问题分析

（1）一方面，从爆破参数的选取角度上来说，在有关公路隧道爆破参数的确定过程中，所涉及到的关键指标可分为如下

几点。

①首先是对周边眼孔距参数的确定：在本公路隧道工程实际情况中，岩石抗压强度在4.31～121.35 MPa范围内，计算过程中取其均值55.51 MPa，与之相对应的岩石普氏系数取值为55.51/10=5.55，由此也可以判定岩石的抗屈服系数=0.04×岩石普氏系数，经计算取值为0.22。结合施工作业中所选取的2#岩石炸药（技术指标炮孔直径参数取值为40 mm）。通过以上分析与公式计算，最终可推定周边眼孔距爆破参数取值为45 cm。

②其次是对最小抵抗线爆破参数的确定：结合以上所推定的周边眼孔距爆破参数取值，按照最小抵抗线爆破参数=周边眼孔距爆破参数×1.25的计算方式，将本公路隧道工程实践中的最小抵抗线爆破参数取值为56.25 cm。

③再次是对装药不耦合系数取值的确定：在对装药不耦合系数进行计算之前，首先需要确定整个爆破过程中的空隙比参数。一般情况下空隙比参数=[0.605×（6997/Rc）0.8299＋0.395]-0.5×炮孔直径参数。按照此种方式可确定空隙比参数取值为2.51 cm。在此基础之上，可以按照炮孔直径参数/空隙比参数的方式进行计算，即取值为 4 cm/2.51 cm=1.59 cm。特别需要注意的一点在于，考虑到爆破作业过程当中对于药卷直径的特殊性需求，将周边装药不耦合系数控制为1.6，能够确保其符合相关规范与需求。

④最后是对装药集中度数值取值的确定：本隧道工程上导坑断面面积为62.312 m2，炮孔深度为3.0 m。按照一般性规范，以上数值所对应的隧道掘进炸药单耗数值取值为1.26 kg/m3。按照循环耗药量指标（单位：kg）=隧道掘进炸药单耗参数（单位：kg/m3）×隧道导坑断面面积参数（单位：m2）×炮孔深度参数（单位：m）。按照以上范围能够计算得出循环耗药量为

1.26 kg/m3×6

2.312 m2×

3.0 m=235 kg。在此基础之上，可以按照隧道掘进眼单眼装药量指标（单位：kg）=隧道掘进炸药单耗参数（单位：kg/m3）×周边眼孔距参数（单位：cm）×最小抵抗线指标（单位：cm）×炮孔深度参数（单位：m）×1的方式进行计算，测定为1.021 kg，所对应线装药密度指标为0.34 kg/m。

根据以上计算参数，确定隧道爆破作业断面示意图如下图所示（见图2）。