李磊 张涛
浙江华东工程咨询有限公司 311122
摘要：在地下工程爆破技术中光面爆破技术是采用最普遍的开挖技术，光面爆破具有开挖成型好、降低超挖量等特点但钻爆法在特点的工程项目中存在一定的局限性，例如在地下洞室的开挖中围岩条件复杂不利于工程项目开展，而针对地下洞室开挖中光面爆破法，能够适应中地下洞室复杂地质条件特定环境。鉴于此，文章以某水电站实际案例，探讨和分析了对光面爆破法在地下洞室复杂地质条件下开挖中的有效应用，旨在可以为业界人士提供有价值的借鉴与参考，进而更好促进行业的繁荣发展。
关键词：光面爆破；地下洞室；复杂地质条件；应用
前言：在我国大部分的地下工程施工中，都是采用钻爆法径向掘进爆破作业，钻爆法在地下工程施工中对周边的生态环境破坏较小，施工进度快，开挖成本低。而其中光面爆破法在地下洞室工程掘进施工中技术较为成熟，该技术在地下洞室工程中复杂地质条件下的开挖应用也取得不错的效果。
1项目概述及地质条件
本文关于光面爆破在复杂地质条件下开挖施工的研究分析，以某水电站地下厂房洞室施工的实际案例进行研究分析，某水电站为二等大（2）型工程，枢纽工程主要由混凝土面板堆石坝、左岸引水发电系统、右岸溢洪道及生态泄水道和泄洪洞等建筑物组成。引水发电系统布置在左岸山体中，采用岸塔式进水口，单机单洞引水，地下厂房采用中部式布置，厂内布置4台额定容量215MW水轮发电机组，尾水洞采用“两机一洞”式布置。根据前期地勘资料显示，该地下厂房洞室地段揭露岩性为 T 3 Z2（3） ～T3 Z2（5） 岩组，在 1 号尾水闸门槽部位斜穿宽度近 10m 的碳质千枚岩、薄层砂板岩互层带。最为发育的结构面有5组，另外还发现较多缓倾角裂隙外，如 f20，破碎带宽度在 70cm～100cm，充填断层角砾岩、糜棱岩，倾向山内，产状 NE40°SE∠6°，可见迹长 90m 以上。
2光面爆破法作用机理及施工要求
2.1作用机理
光面爆破的破岩机理，是在临近设计开挖轮廓面平行布置一排较为密集且减弱装药的周边炮孔，其孔间距要小于抵抗线，周边孔同时起爆时，各炮眼的爆破冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼之间冲击波相遇，产生叠加的应力波，并形成切向拉力，拉力最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于切向拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气体的膨胀作用使裂缝进一步扩展，沿着炮孔连心线形成一个较为光滑平整的爆裂面，从而起到显著降低爆破对围岩原有稳定性的影响。光面爆破与预裂爆破这两种控制爆破机理大致相同，主要区别在于周边孔的起爆时间：预裂爆破的炮孔是先于主爆区炮孔起爆，而光面爆破的炮孔在主爆区炮孔起爆后再起爆。
2.2施工要求
在某水电站地下洞室工程的项目施工中，开挖采取“先洞后墙、分层分区”的方式进行，隧洞开挖断面中部采用直孔掏槽方式，周边采用光面爆破控制开挖轮廓，非电毫秒雷管微差控制爆破。开挖施工平均循环进尺：Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段控制在2.7m以内；Ⅳ类围岩洞段控制在2m以内，Ⅴ类围岩洞段控制在1m以内。同时设计对主体洞室残孔率要求：Ⅰ、Ⅱ类围岩不少于85%，Ⅲ类围岩不少于70%，Ⅳ类围岩不少于60%，Ⅴ类围岩围岩不少于30%。
3光面爆破施工准备
为了确保地下洞室开挖质量和施工进度，在洞室开挖施工前采取一些生产性爆破试验，以获得地下洞室开挖的最优爆破参数，方可保证后续施工光面爆破的顺利进行，在进行施工准备时要了解爆破对周围非开挖岩体的破坏情况和范围；掌握爆破质点振动衰减规律，预报振动量级，通过实际监测，控制爆破规模，降低爆破振动效应，以确保爆区周围被保护建筑物安全稳定。
4某水电站地下洞室开挖技术难点分析
根据前期地勘报告显示，地下洞室有类似较大的断层挤压条带的层间弱面，在各岩性、组分界处大多有分布，由于倾角较大，大多直劈主厂房、主变洞，与f20平缓断层等构成地下厂房区大的块体结构面切割，形成欠稳定块体。再通过先期进行的生产性爆破试验，其光爆孔在爆破完成后由于围岩应力释放，其光爆孔岩石出现掉落，特别是在掌子面排险完成后，掉块严重，地质超挖现象较普遍。
合理的爆破参数和爆破施工工法，可以最大限度地减少超挖，控制成本，加快进度，保证轮廓面开挖后满足设计要求。
5光面爆破法施工工艺
5.1炮眼和用药量的控制
在选用的某地下洞室隧道工程的项目施工中，首先步骤便是对爆破施工的详细步骤进行规划设计，保证爆破工作的科学性，在炮眼孔距和装药量上进行思考计算，除此之外还选用考虑炮眼的口径大小记忆直径药卷，针对炮眼周边的辅助炮眼进行设计时通常都是选用连续装药方式进行爆破作业，为实现最佳的爆破效果针对每一个炮眼的用药量需要采用逐渐递减的方式设置。
5.2装药连接网络
针对单响药量进行设计思考时，需要根据施工图纸周围建筑物距离及围岩类别为依据，这样方可保证药量计算的科学性，装药的顺序则也需要从上到下的方式进行，在进行爆破方式选择时需要通过复试连接方式进网络连接，将导爆索与分割好的乳化炸药按比例绑扎在竹片上并用黑胶布进行稳固连接，防止在穿孔时发生位移，影响爆破质量，为了保证爆破的效果，则需要对每个炮孔进行封堵，封堵距离按规范要求进行。同时为了保证在复杂地质条件下围岩爆破质量控制措施：严格控制周边孔装药药量和药包布置间距的均匀性，确保周边孔不耦合系数控制到位。鉴于该工程尚未采购到ψ25的光爆药卷，均为ψ32的药卷，主要采取的控制措施，将药卷用刀具切断剖开，底部严格按照爆破设计药量在竹片插入前端装好，剩余单孔药量按1.5cm长分段切断后，或剖开或捏成长条用保鲜膜裹好，均匀布置竹片上，装药间距可在装药前用喷漆标识在竹片上。爆破后检查开挖面，采取该措施后能有效的减少设计构造面的超挖值。
5.3布置炮眼
在地下洞室隧道施工中炮眼开挖工作采用的是直眼掏槽方式进行，炮眼在岩层的位置布局需要保证一定的角度性，使炮眼位置与岩层相垂直，这样方符合断层面设计需求，除此之外在针对炮眼位置进行设置时，还需要考虑后续的出渣工作是否能够顺利进行，因此需要使炮眼和辅助眼在同一垂直面上，而在炮眼位置深度的控制在上需要在原有的基础上加深10~20cm，周边孔应在断面轮廓线上开孔，沿轮廓线的调整范围和掏槽孔的孔位偏差不应大于 5cm，其他炮孔孔位的偏差不得大于 10cm，炮孔的外偏斜率应该严格计算外插角度数，孔深不大于10cm。
5.4通风除尘排险及效果总结
当地下洞室隧道工程爆破完毕之后，则需要对隧道中的烟气、灰尘进行排除处理，而在通风除尘作业中可以运用喷淋装置进行除尘，后续的除尘检查工作则需要从隧道中的烟尘散后在进行严查处理，并且还需要针对隧道中的危险因素进行排查消除。爆破后应组织作业人员对爆破后的岩面进行勘察，仔细检查爆裂面的爆破情况，光爆孔孔壁无裂纹，孔间岩石层面平顺、光滑，通过认真分析每循环爆破的效果，为下循环的爆破参数的拟定提供理论依据。
结束语：
通过上文的论述和分析，我们可以了解到，文章针对某水电站地下洞室复杂地质条件下隧道工程的实际应用进行研究分析，认为在该工程复杂地质条件下隧道工程施工中传统钻爆法存在较大的局限性，对爆破开挖质量不能达到良好的开挖效果。针对某水电站地下洞室的实际围岩环境选用光面爆破法的合理参数能够克服施工中复杂地质条件的开挖存在的技术难点。并且该技术对周边的围岩危害性较小，在整个工程施工具有较强的安全性和可靠性，希望通过此文的研究分析，能够对今后的复杂地质条件的爆破工程有效施工提供一定帮助。
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