胡荣先
中铁十二局集团第一工程有限公司 陕西省 西安市710038
摘要：凝灰岩是一种火山碎屑岩，其组成的火山碎屑物质有50%以上的颗粒直径小于2毫米，成分主要是火山灰，外貌疏松粗糙或致密，有层理的称为层凝灰岩;因成分不同导致颜色多样，有紫红色、灰白色、灰绿色等。凝灰岩为细粒之火山碎屑沉积物，由火山喷出之灰、砂胶结而成， 岩石内之玻璃质碎屑为透明而略黄色或褐色，呈微小裂片或泡抹状 小片;此外尚含有破碎的斑晶及固化的熔岩小块。凝灰质胶结，块状构造，岩石坚硬，厚层-巨厚层状。对于凝灰岩地质的隧道而言，必须采用光面爆破进行施工。本文根据作者多年工作经验，对隧道凝灰岩地质光面爆破技术进行了阐述和分析，供大家参考和借鉴。
关键词：隧道；凝灰岩地质；光面爆破技术
1、光面爆破的意义
隧道的开挖质量（超、欠挖控制质量）的好坏，直接影响着一个隧道施工的成本控制。采用光面爆破使开挖面平整，岩体破碎少，超欠挖控制质量好。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%～20%降低到4%～7%。
光面爆破后，开挖面平整，危石少，撬顶工作简单，减轻了表面应力集中现象，避免局部冒落，增进了围岩稳定，加快了隧道掘进速度。据有关资料表明，采用光面爆破时，围岩松弛带的范围只是常规爆破方法的1/3-1/2，直接提高了围岩稳定性，保证了施工安全及隧道开挖质量。
2、隧道凝灰岩地质光面爆破工艺原理
为了获得良好的光面爆破效果,一般可选用密度、低爆速、高体积威力的炸药,以减少炸药爆轰波的冲击作用而延长爆炸气体的膨胀作用时间。不同炸药产生不同的裂缝破坏范围,为了获得预期的光面爆破效果,应尽可能用小药卷炸药。药卷与炮孔之间的不藕合系数通常取1.1-3.0,其中1.5-2.5用得较多。光面爆破周边孔间距一般取孔径的10-20倍,在节理裂隙发育的岩石中取小值,整体性完好的岩石中取大值最小抵抗线一般取大于或等于孔距,炮孔密集系数m取0.8-1.0,硬岩取大值,软岩取小值。线装药密度一单位长度炮眼装药量(g/m),软岩中取70-1209/m,中硬岩石取100-1509/m,硬岩取150-2509/m。光面爆破时周边眼应尽量考虑齐发起爆,以保证炮眼间裂隙的贯通和抑制其它方向的裂隙发育。周边眼的起爆间隔不宜超过100ms。
3、施工工艺流程及操作要点
3.1光面爆破施工工艺流程图
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3.2放样布眼
钻眼前,测量人员用经纬仪和水准仪,准确定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5cm: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。
3.3钻眼要求
掏槽眼:深度、角度按设计施工,眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm。
辅助眼:深度、角度按设计施工,眼口排距、行距误差均不大于10cm。
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5cm:炮眼方向可以3%-5%的斜率外插,眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm最大不得超过15cm。
内圈眼至周边眼的排距:误差不得大于5cm: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。3.4炮眼布置要求
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20cm。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10cm:在软岩中,周边眼的眼口在断面设计轮廓线内小于8cm,眼底落在轮廓线上。辅助眼根据上稀下密,中部均匀分布的原则布置。
3.5孔口堵塞长度L0
L0=(0.2-0.5)W
一般堵塞长度浅眼不超过20cm,深眼不超过30cm。
3.6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。
3.7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15cm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。
（1）器材选型
根据隧道所穿越围岩的类别以及岩石强度性能等,选用威力适中、匹配性好的2#岩石硝铵炸药,引爆器材则选用国产Ⅱ系列15段非电毫秒微差雷管
（2）掏槽眼形式
Ⅳ类围岩掏槽眼形式采用楔形斜眼掏槽:如下图2所示。不同的围岩类别、不同的开挖方法,掏槽眼的深度也不一样。
（3）光爆参数选择
对于Ⅳ类围岩正洞开挖爆破时,合理布置周边眼间距、内圈眼间距以及内圈眼、周边眼起爆时差,确保有效地实现光面爆破:尽可能减轻爆破的震动效应,获取良好的爆破效果。各类围岩实施爆破时,其光爆设计参数如表1所示。
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图1 T形掏槽示意图
3.8装药、填塞和起爆网络设计
（1）装药方法
掏槽眼及掘进眼均采用连续装药、孔底起爆。周边眼的装药量，炸药卷间隔绑扎在竹片上，竹片长度与眼孔深度相等。药卷的间隔距离大致为10cm。起爆药经导爆索引爆全眼内的各个药卷。装入眼孔时，应尽可能使药卷居中。
（2）炮孔堵塞
各种炮孔眼口均采用炮泥堵塞，堵塞不小于30cm，掏槽眼不小于40cm。
（3）起爆网络联结
根据爆破设计，装药前将所需非电毫秒雷管按不同段别进行分理，注意保护好雷管段别标签，待钻孔结束后开始装药，严禁边钻孔边装药，装药时严格按设计区分雷管段别。
装药完毕后，根据炮孔在掌子面的分布区域分别理顺脚线集结成束，与传爆雷管联结牢固，联结雷管选用段数较小的同段非电毫秒雷管。最后将联结雷管脚线理顺集束，与火雷管联结牢固。
3.9起爆顺序
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图2起爆顺序图
4、爆破施工控制要点
采用光面爆破技术和微震控制爆破技术严格控制装药量,以减小对围岩的扰动,控制超欠挖,控制洞碴粒径以利于挖堀装载机装碴。隧道开挖每个循环都进行施工测量,控制开挖断面,在掌子面上用红油漆画出隧道开挖轮廓线及炮眼位置,误差不超5cm并采用激光准直仪控制开挖方向。
5、结束语
光面爆破技术能够保证凝灰岩地质隧道围岩的稳定性，使隧道开挖面平整，并最大限度地减少坡面的不平整度，降低了对岩体层的破坏程度。光面爆破技术在处理石质结构的隧道施工时，具有极强的实用性。
参考文献：
[1]凝灰岩软化对隧道开挖与支护影响研究[J]. 杨善成,白永厚,谢全敏. 交通科技. 2018(02)
[2]全风化凝灰岩遇水软化的初步认识[J]. 胡明正. 科技致富向导. 2011(11)