中铁十二局集团第二工程有限公司 山西太原 030032
摘要：本文以秦岭天台山隧道光面爆破实践为依托，根据其地层特性，结合钻爆开挖方案，对隧道正洞Ⅲ级围岩全断面开挖的爆破设计进行详尽阐述，最后总结隧道爆破安全管控措施。通过实施安全有效的光面爆破控制技术，隧道开挖质量、掘进速度、整体结构安全方面得到了改善，为隧道施工管理带来了较高的经济效益。
关键词：隧道；光面爆破；安全
在隧道钻爆开挖施工中，光面爆破技术能够减少对周边围岩扰动，降低施工风险，并能有效控制轮廓超欠挖，提高工效等作用。为了保证施工安全，提高经济效益，加快施工进度，光面爆破技术现已成为铁路隧道开挖的主流施工工艺。
1工程概况
秦岭天台山隧道全长15.5公里，隧道按照高速公路标准设计，为双向六车道分离式隧道，上下行设置，设计时速为80km/h，隧道建筑限界宽14.0m、限高5.0m。
本工程范围包括隧道正洞工程、3号通风斜井、2、3号地下风机房工程。正洞起讫里程为K159+285～K164+350，长5065m，正洞向小里程方向承担4.2km的施工任务，独头掘进长；3#斜井左线长1935.1m，右线长1540m。
根据勘探结果及区域地质资料，秦岭天台山隧道通过地段岩性以中粗粒黑云母花岗岩为主，岩体较完整，受构造应力影响，节理裂隙较发育，偶有地下水点滴状发育，围岩级别以Ⅲ级为主，边墙不同方向的节理把岩体分隔成众多大小不同的石块，导致爆破后边墙平整度控制难度较大。
2光面爆破设计
本隧道正洞III级围岩段采用光面爆破开挖，严格控制装药量，减少炮轰波对围岩的扰动。由于现场围岩地质结构千变万化，爆破参数设计后，每一循环爆破作业都要由有经验的爆破工程师根据上一循环爆破效果以及本循环围岩特征进行适当调整。具体光面爆破设计如下：
（1）掏槽形式：根据围岩地质情况及开挖断面尺寸，采用复式楔形掏槽。
（2）爆破器材：选用乳化炸药，规格为Ф32药卷，雷管采用1～19段塑料导爆管非电毫秒雷管，瞬发电雷管起爆。
（3）炮眼直径：人工钻爆选用直径38mm钻杆钻孔。
（4）炮眼深度：正洞Ⅲ级围岩炮眼深度不超过5m。
（5）炮眼数目:单位面积钻眼数为（1.5～4.5）个/㎡。具体根据下式计算：
N=K•S•L/(n•r），
式中N—炮眼数目（个）；
K—单位炸药消耗量，Kg/m3，花岗岩为0.65～0.9，取0.8；
L—炮眼深度，掏槽眼深度5m、辅助眼深度4.5m和周边眼深度4m；
n—炮眼装药系数，一般为0.5～0.7，一律采用0.6；
r—炸药的线装药密度，kg/m，一般为0.2～0.6，Ф32乳化炸药取0.5；
S—开挖断面积m2；正洞全断面开挖取130m2；
本数据仅为理论计算数据实际布置时可适当调整。
（6）炮眼布置：
①掏槽眼：采用复式楔形掏槽，掏槽眼间距45cm；
②辅助眼：辅助眼间距比掏槽眼稍大一些，均匀布置，间距采用60cm；
③内圈眼：内圈眼间距通常比周边眼大一些，内圈眼间距为周边眼间距的（1.5～2）倍左右，故此内圈眼间距采用70cm；
④周边眼：周边眼参数经验计算式如下：
间距：E=（8～12）d（d为炮眼直径），本隧周边眼采用45cm；
抵抗线：W=（1.0～1.5）E，60cm；
装药集中度：q=0.04～0.19Kg/m，
⑤底板眼：底板眼均匀布置间距采用110cm；
正洞Ⅲ级围岩人工钻爆光面爆破炮眼布置见下图1。
.png)
图1正洞III级围岩全断面开挖炮眼布置图
（7）一次爆破总装药量的计算：
依据下式：Q=K•S•L[1]
式中K—单位炸药消耗量，根据经验数据，全断面开挖时取0.7Kg/m3；
S—开挖断面积（m2）；
L—炮眼深度（m），
Q—一次爆破总装药量（Kg）；
具体药量分配见下表1。
表1Ⅲ级围岩全断面光面爆破炮眼药量分配表
.png)
（8）装药结构设计：掏槽眼采用集中装药结构；周边眼采用小直径炸药间隔装药结构，绑扎PVC半管间隔装药，孔底1卷炸药+1节水袋+间隔70cm+半卷炸药+间隔70cm+半卷炸药+间隔70cm+半卷炸药+1节水袋+孔口2节炮泥封堵。
3爆破安全验算
由于隧道施工爆破过程中，全断面爆破时，对洞内后方刚浇筑的混凝土衬砌、台车、钻孔台架及机械影响较大，所以要对爆破进行安全验算：
（1）爆破飞石的安全距离
R1=20•K•N2•W[2]
式中：R1—爆破飞石的安全距离（m）；
K—与岩石性质及地形有关的系数，取K=1.5；
N—最大一个药包的爆破作用指数，取N≤0.75；
W—最大一个药包的最小抵抗线，取1.8m；
R1=20•1.5•0.752•1.8=30.38m。
为保证安全，爆破施工时最小警戒线半径不得小于40m，如发现抵抗线小于设计值，堵塞物长度未达到孔深的2/3，堵塞物充填不紧密等情况，严禁起爆。
爆破警戒线设置应随爆破中心改变而推移，但警戒半径不得缩小。为保证绝对安全，警戒距离设置不小于100米。
（2）爆破振动的安全距离
R2=
.png)
式中：R2—爆破振动安全距离（m）；
V—与岩石性质及地形有关的系数，取V=2.5cm/s；
K、a—与爆破地点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，K=150，a=1.5；
Q—延时起爆时最大单段药量（kg）；
R2=
.png)
=54.5（m）
由（GB6722－2014）爆破安全规程可知，新浇筑混凝土爆破振动速度按（1.5～3）cm/s控制，根据计算结果，爆破振动安全距离为54.5m，为保证绝对安全，混凝土二次衬砌应该滞后掌子面100m以上施工。
4爆破安全管控
由于长大隧道施工时间长、放炮次数多，加之爆破作业人员素质参差不齐，难免会产生不重视火工品管理及散漫懈怠的心理。为更好地保障施工质量和安全，必须建立爆破安全管理和火工品管理制度，制定各方的工作职责及安全管理工作流程，确保爆破作业的安全[3]，具体的日常施工安全管控措施如下：
（1）危险物品的进出库
由爆破工程师根据施工现场具体情况，每日向炸药库房提前提供材料需求量；保管员负责将炸药、雷管等押送至现场。现场施工负责人要和领料人员一同清点核对后方可使用，防止爆炸物品途中丢失或流失等。当日爆破施工，如有剩余爆炸物品，可以送回炸药库房，并做好登记台账[4]。严禁将爆炸物品存放在临时租住的村舍、生活区或库房以外的其它场所。任何单位和个人不得发生私存、私用、截留、藏匿、出售、转让、倒卖、以物易物等违反爆炸物品安全管理规定的行为。
（2）爆破作业前工作
爆破施工前，接触爆破物品的人员不得将手机、打火机等能引爆爆破品的物品随身携带，由安全员负责在隧道内监督检查；爆破工程师对眼孔验收合格后，由爆破员对炮眼填充炸药、连接起爆网络，并安装引线；安全员清理现场施工人员并鸣哨提醒施工人员远离爆破点，阻止外来人员进入洞内。安全员协助外围完成爆破警戒工作完成后，由爆破工程师发令起爆。
（3）爆破作业后工作
爆破作业后，由爆破安全员对爆破现场进行检查，对现场有害气体进行检测，排除盲炮等安全隐患，确认安全后将施工作业现场移交下个工序施工班组。
5结语
在隧道光面爆破的施工中必须考虑到影响爆破效果的各种因素，精确设计炮孔深度、间距、药量及装药结构等，才能获得较理想的爆破效果。通过在天台山隧道施工中反复摸索实践，采用人工钻爆开挖的方法，隧道正洞掌子面平均循环进尺达3.8m，炮眼痕迹保存率达85%以上，整体轮廓平顺，有效地控制超欠挖、降低成本、加快施工进度，达到了预期目的，也为以后隧道光面爆破安全施工管理提供了有益参考。
参考文献
[1]关宝树.隧道工程施工要点集[Ｍ].北京：人民交通出版社，2003.
[2]GB6722－2014，爆破安全规程.
[3]高建环,赵晓磊,王胜杰,吴林松.城市浅埋隧道爆破安全管理模式探索[J].现代隧道技术,2014,51(01):16-20+76.
[4]杨森林.城市隧道爆破施工的安全控制[J].中国建材科技,2016,25(02): 143-145.