小断面隧洞爆破控制

小断面隧洞爆破控制

王朋飞

中国水电建设集团十五工程局有限公司陕西西安710000

摘要：小断面隧洞爆破施工过程会对周围环境的安全产生影响，如建筑物振动、墙体及门窗裂缝、人员受惊等。水利工程中小断面隧洞的开挖受断面限制较大，给钻爆开挖、通风、排水和支护都带来了较大的困难，制约着隧洞爆破开挖的效率。文章结合西藏山南市结巴水库输水导流洞施工实例，从全断面钻爆法光面爆破开挖技术和施工管理2方面对小断面隧洞开挖爆破效率的提升提出具体控制措施，保障了施工进度和质量，提高了经济效率。

关键词：小断面隧洞；光面爆破；爆破控制

引言

小断面隧洞的开挖受断面限制较大，制约开挖爆破进尺，爆破进尺不理想，炮眼的利用率低，并造成较严重超欠挖现象，不利于爆出完整的光面层，影响爆破质量、断面控制，因此小断面隧洞对爆破参数的选择尤为重要。

1工程概况

某输水导流隧洞位于主坝左岸，洞身段长约447m。沿线地形起伏小，无较大规模断裂分布，花岗岩、弱透水、岩体完整性较好，以Ⅲ类围岩为主。导流洞为3．5m×4．3m的城门形，断面面积约13．735m2，属小断面隧洞。

2隧洞开挖方法

采用钻爆法全断面掘进施工，利用自制简易式钻孔平台，人工手持风钻成孔，人工装药，电雷管起爆非电毫秒雷管，乳化炸药小药量爆破，周边实施光面爆破：

2.1开挖准备

人员、凿岩机、钻爆台架就位，启动空压机供风，开启水泵供水，电源开启提供照明。

2.2测量和布孔在钻孔前用全站仪和水准仪准确测量出中线、轮廓线和水准高程，标出中心线和腰线及主要炮孔位置（周边孔、掏槽孔、底孔）。

2.3钻爆作业

（1）Ⅲ类围岩隧洞钻爆作业采用钻孔平台手持式螺旋钻或TY-28手风钻钻孔，孔径φ42mm，按照光面爆破钻爆设计图进行钻孔。除楔形掏槽孔外，其余炮孔均应与洞轴线平行；周边孔间距控制在55-60cm之间；周边孔采用间隔装药，导爆索联结，装药量为炮孔深度的35%；爆破孔间距为60-70cm；掏槽孔和底孔装药量为炮孔深度的80%。开挖进尺为2-2.2m，炮孔利用率为90%以上，炮孔深度2.0m，掏槽孔为1.05-2.3m。炸药为φ32mm乳化药卷，单耗控制在2.0-2.2kg/m3，电雷管接非电毫秒雷管微差起爆，周边孔炮孔爆破残痕达到85%以上。起爆顺序：掏槽孔→爆破孔→周边孔、底孔。（2）ⅣⅤ类围岩岩石钻爆作业采用钻孔平台手持式螺旋钻或TY-28手风钻钻孔，孔径φ42mm，按照光面爆破钻爆设计图进行钻孔。除楔形掏槽孔外，其余炮孔均应与洞轴线平行；周边孔间距控制在55-60cm之间；周边孔采用间隔装药，导爆索联结，装药量为炮孔深度的20%；爆破孔间距为60-70cm；掏槽孔和底孔装药量为炮孔深度的60%。开挖进尺为1.5-1.7m，炮孔利用率为80%以上，炮孔深度1.5m，掏槽孔为1.8m。炸药为φ32mm乳化药卷，单耗控制在1.6-1.7kg/m3，电雷管接非电毫秒雷管微差起爆，周边孔炮孔爆破残痕达到50%以上。起爆顺序：掏槽孔→爆破孔→周边孔、底孔。

3爆破作业设备配置

根据工期和开挖质量的要求，拟采用全断面洞挖循环爆破作业，以确保安全施工与满足施工质量和进度的需求。每个作业面配备YT-28钻机4台或手持式螺旋钻2台可满足施工要求。起爆采用电雷管专用起爆器，内装干电池。

4光面爆破控制

光面爆破质量的有效控制对提高工程质量，降低成本，节约材料有着重要意义。隧道进入山体内后，可有效控制爆破的飞石影响，隧道洞内进行爆破使用的药量较小。通过减小爆破面积，进行分区爆破及缩小循环进尺，以减小单次爆破药量的方式来使因受到周边环境的影响而需要对单向药量进行控制得以实现。水利水电工程有关施工规范中明确对引水隧洞的开挖质量提出要求。规范规定隧洞径向平均超挖量不大于20cm；糙率要求：平整的锚喷浆面达到0.016，这都对光面爆破质量提出了要求：

4.1引水隧洞光面爆破标准

（1）开挖的隧道断面和周边眼的最小抵抗线有关。光爆眼受到的夹制作用会随着开挖隧道的断面增大而减小，岩石容易崩落，光爆层的厚度大；反之，光爆眼受到大的夹制作用，光爆层厚度与两茬炮之间产生的台阶要大于20cm。（2）爆后岩面的不平整度不应大于15cm。

4.2爆破方式

在爆破方式上采用直眼掏槽技术，直眼掏槽形式简单，易于操作，每循环进尺设计控制在1.8-2.2m。但对炮眼数目和单位用药量的要求较少，且对炮眼眼距、装药结构提出严格的规定，故在施工过程中应严格按照爆破设计进行，并随着围岩情况来进行爆破参数修正。

4.3相关的技术要求

一般要将掏槽孔设在断面中心，采用空孔掏槽时，其孔径宜大于爆破孔孔径的2.5倍，孔深深于主爆破孔10/15cm，装药量应该提高15%-20%。钻好全部炮孔后，经爆破工检查合格后，方可进行装药爆破。司钻工要按操作规程钻孔，做到定人、定位、定钻，严格控制周边光爆眼孔。爆破工要严格遵守钻爆设计规定，不能随便人为更换药型，增减药量，应准确控制周边眼药量及起爆顺序，周边眼必须填装直径20mm（乳化直径25mm）小药卷，对于围岩坚硬地段可适当增加一卷普通药作为底药，所有装药炮孔均应用炮泥堵塞（周边眼的堵塞长度不小于20cm），以保证爆破效果。

4.4质量控制

进行爆破设计时，应对多种因素进行综合考虑，如工地的地质条件，开挖的断面和方法，钻眼的机具掘进循环进尺，爆破材料及出碴能力等。爆破开挖一次进尺要以围岩的条件为依据进行确定，挖掘松软的围岩时，应将范围掌控在1/2cm内；挖掘坚固的围岩时，应根据周边眼的外插角和批准的超挖量来确保，进尺循环错台和超挖量会随着钻杆外插角的增大而增加。周边眼间距和周边眼最小抵抗线可以围岩特点为依据来进行选择。破碎和柔软的围岩，周边眼间和E/W取小值。还应严格要求周边眼：要严格掌控周边眼的装药量，有效分散药量沿炮孔的长度。可运用小直径药卷和低爆速的炸药，为完成空气间隔装药可应用传爆线。应确保和辅助炮眼的眼底和周边炮眼位于同一垂直面，确保挖掘面的平整，辅助炮眼眼底要深于掏槽炮眼深度。炮眼深度和装药量要根据挖掘面的凹凸实行调整。周边眼适于一次同时起爆，可分段起爆柔软的围岩段或处于控制爆破震动时的断层。为避免围岩过度龟裂而影响周边眼的爆破应严格掌控内圈眼的爆破参数，在岩层层理或节理发育时，斜眼掏槽的炮眼方向要尽可能与其垂直或形成相应角度。想消灭爆破死角，可科学控制开挖断面底板两隅处对辅助眼的布局和提高对药量及导向空眼。在地下水较多的地段要应用可以防水的爆破材料。挖掘时应监督测量围岩爆破扰动深度和爆破对围岩所产生的影响，随时吹洗干净钻爆方案装药前炮孔内的泥浆、石屑。爆破排烟结束后进行全面爆破效果检查，如有问题及时进行修正。

结束语

随着此类爆破技术在引水隧道工程的普及，爆破技术得到了扎实有效的理解。在引水隧洞施工中，严格控制钻孔质量和装药量，按照爆破设计施工。通过实践证明，采用这种爆破方法，加快了工程进度，减少了炸药的用药量，以此获得良好的经济效益。

参考文献

[1]李云，郑道明.中、小断面长距离隧洞开挖通风技术研究[J].四川水力发电，2016，35S2：18-21.

[2]张大牛.山西中部引黄工程小断面隧洞快速掘进施工方法[J].山西建筑，2016，4205：182-184.

[3]王虎山.高海拔地区长轴线小断面隧洞施工机械的研究[J].陕西水利，2015，05：92-93.