身份证号码：45010219920611XXXX 广西南天高速公路有限公司
摘要：近些年，随着社会经济发展对公路路网的需求，高速公路的建设逐渐由较发达地区向交通落后，地质复杂地区倾斜。由于山区高速公路建设地质复杂，岩溶发育明显，对施工要求越来越高，传统的施工工艺已不在适用当下环境。在此大背景，“互联网+”概念与现代隧道开凿施工的优势逐步替代原有施工工艺。基于此，文章结合广西南丹至天峨下老高速公路向阳3号隧道内BIM+聚能水压光面爆破施工技术的应用进行总结并展开讨论，以供同行借鉴参考。
关键词：高速公路；隧道；BIM；聚能水压光面爆破；施工技术
1、工程概况
南丹至天峨下老高速公路是《广西高速公路网规划》（2018～2030）高速公路网布局方案中的横2线。主线全长104.9km，路基宽度26m，设计时速100km/h，全线设桥梁79座，隧道30座，项目桥隧比74.04%。
2、BIM技术
2.1、BIM技术概述
BIM技术是建筑信息管理（Building Information Management）的缩写简称，其是以工程施工过程内每项施工内容所需数据及过程中产生的相关信息为基础，通过构建数据模型将二维数据构筑成三维建筑模型，利用各种数字信息模仿出各项施工所需相关信息的一项工程相关技术。
本技术优势在于通过参数模型的建立，将各类独立数据通过工程建设逻辑整合在一起，建立一套完整的施工流程，在项目策划、运营和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员和现场施工人员能够对施工内容直观快速正确理解和高效施工，为各方建设主体节约成本、缩短工期、提高生产效率发挥重要参考作用。
2.2 BIM隧道模型的建立
BIM隧道模型建造，主体是由地形地质模型、隧道工程模型部分组成。
2.2.1 地形地质模型建立
通过对隧道施工范围内的山体进行地质钻探获得山体的岩性特点，结合无人机航拍及坐标和高程数据建立地形地质模型，并建立模型信息档案。
2.2.2 隧道模型建立与可视化检查
通过建立各施工材料的数字模型，由施工图纸要求相互组合，形成隧道全参数化三维模型。该技术优势在于对结构尺寸、衬砌形式等内容能实时检查，便于发现图纸内设计不当的地方，并及时修改，避免重新绘图，延长工期。
3、聚能水压光面爆破施工技术
3.1、聚能水压光面爆破技术原理
聚能水压爆破技术是聚能爆破的聚能机理和水压爆破的缓能机理的结合。隧道聚能水压光面爆破，与传统常规光面爆破的不同在于，采用双向聚能管装药装置隧道周边光面孔中装药,在炮孔的最底部和上部安装水袋,采用专用的水砂混合袋进行回填堵塞，爆破时，由于聚能爆破线性聚能装药的射流作用，将在带有大量能量的水介质作用前提前成缝，射流成缝后，由于水难以压缩且渗透性强，对形成的裂缝进一步拓展，贯穿。同时未成缝的炮孔因水介质的缓能作用，对预留岩体的扰动及损伤降低，且进一步降低爆破振动。水袋破裂，可减少爆炸中产生的粉尘，降低噪声等有害效应，达到较好的爆破效果。聚能水压光面爆破装药如图1所示。
.png)
图1聚能水压光面爆破装药
3.2、技术成果与经济效益分析
聚能水压光面爆破技术较之于传统隧道爆破技术，其优势在于爆破时减少爆破飞石，岩体振动，噪声及烟尘等不利效益；在爆破后隧道成型效果好，开挖线型平顺，更好地衔接下一步施工工序。并且在光面孔布设上，聚能水压光面爆破可减少50%以上的造孔率，大大降低的工作量和缩短了施工时间，并且有效减少爆破器材的使用，降低了材料、工时的成本，提高了工作效率。传统爆破与聚能水压爆破的振动波形见图2爆破的振动波形对比。
.png)
图2爆破的振动波形对比
4、BIM技术与聚能水压光面爆破施工技术
4.1 施工工艺流程
施工工艺流程见图3BIM与隧道施工工艺流程图（图3）
4.2 隧道聚能水压光面爆破施工工艺
4.2.1超前地质预报
通过地质雷达收集掌子面后岩层数据，与地质勘察阶段数据比对。
4.2.2 模型建立与模拟
通过雷达探测所获数据建立模型，当隧道洞身达到Ⅲ级围岩，或者是部分Ⅳ级围岩时，可使用聚能水压光面爆破技术，优化炮眼布设位置，并通过模拟地质灾害对隧道掘进的影响，初步拟定掘进方案。
4.2.3 钻孔
常规隧道爆破钻孔更多的是人工钻孔，其作业精度低，速度慢并伴有危险性，项目改采用全自动化三臂凿岩台车，通过模型得到的最佳钻孔位置进行钻孔，大大提高了钻孔的效率及精度。
4.2.4装药与连线
对隧道掏槽孔、辅助孔等非周边孔采取正常装药，水砂袋形式堵孔。在给光面孔装药时，应将导爆索一同装入聚能管内，同时乳化炸药通过气动式胶枪注入半壁聚能管中，装配好后将半壁管和封片安装，合并成整体。再将装好炸药的聚能管两端套上定位块，需注意的是，定位块圆头放在前端，方头放在末尾。为减少盲炮情况，聚能罩前端还需放置150gɸ32的乳化炸药,同时与孔底连接件粘连牢固。在装药过程中，还需注意，在聚能罩的头尾两部放置水袋，水袋放置不能与聚能穴朝向一致，否则会使聚能射流能量未按规定传送能量，影响切槽成缝效果。
.png)
图3BIM与隧道爆破施工工艺流程图
起爆时，采取掏槽孔→辅助孔→光面孔的总体顺序进行起爆。为保证安全，应采用复式起爆，以防发生盲炮及拒爆。
4.2.5 爆后检查
爆破结束后，通风时间不低于15分钟后进入掌子面进行检查，确定无盲炮、无突水突泥前兆时，再开始清渣作业。清渣后，统计爆破后的超欠挖及半壁孔率,分析爆破效果,进而不断优化爆破参数、改善爆破效果。
对于盲炮的处理可采用以下方式：①重新起爆法；②打平行炮眼装药爆破法；③聚能诱爆法；④风、水吹管法。
4.3 爆破安全施工
进行隧道施工爆破时，应做到以下几个安全方面要求：（1）所有爆破施工方案应由专业技术部门进行设计，编制完成后上报监理审核，待审核通过后方可实施；（2）所有参与爆破施工人员应持证上岗，施工前应进行岗前培训及考试，待考试合格后方可上岗作业；（3）培训时可通过BIM模型与VR技术进行安全操控模拟，直观感受施工过程中需要注意的地方；（4）爆破器材的运输、储存、保管、发放和退还，除按照现行的《爆破安全规程》制定的制度执行外，还应加强全过程的记录等级；（5）隧道爆破施工由取得相应爆破上岗资质的爆破员担任，无证人员严禁代为施工；（6）起爆前，所有人员及设备撤离到安全位置，爆破结束15分钟后再进行工作面检查，无问题后再进行清渣；（7）钻孔时严禁在残眼中继续钻眼，并禁止钻孔和装药同时作业。（8）爆破作业和爆破器材加工人员严禁穿着化纤衣物，并严禁烟火。装炮时使用木质炮棍装药，严禁火种。
5、结束语
通过现场试验，对比传统隧道施工手段，BIM与高速公路隧道聚能水压光面爆破施工技术的结合具有以下意义：（1）模拟爆破流程，优化炮眼布置，节省爆破材料的使用，缩短施工周期；（2）对围岩扰动破坏减小，提升围岩的自稳性，有效降低围岩的支护等级；（3）减少隧道超欠挖现象，减少混凝土使用量，整体提升工程质量，加快施工进度；（4）减少爆破时减少爆破飞石，岩体振动，噪声及烟尘等不利效益，提升工程施工过程的安全性，为后期的支护过程创造了较好的条件。
BIM技术和聚能水压光面爆破的结合需要与实际情况相结合，制定更为精确的爆破方案，采用科学合理的质量控制措施，才能让两项技术的结合发挥更大的价值。
参考文献：
[1]俞定.花岗岩地层地铁隧道光面爆破技术应用研究[J].工程技术研究,2020,5(4):64-65.
[2]李春泉.景鹰高速公路桃墅岭隧道光面爆破施工技术[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2008,35(6):80-81.
[3] 熊成宇,魏忠锋,赵全江.隧道聚能水压光面爆破技术原理及其应用[J].施工技术,2019,48(18):130-133.