路桥科技 ２０１３年第７期『科技创新与应用 光面爆破技术在铁路小断面隧道施工中的应用 吴超 一 （中铁十二局集团第二工程有限公司，山西太原０３００３２） ｍ 摘要：当前，光面爆破技术广泛应用在铁路隧道的施工过程中。光面爆破技术的应用在一定程度上能带来较大的收益，首先光 面爆破技术在实际施工过程中降低了围岩的干扰震动，提高了施工安全性，增大了社会效益；其次，光面爆破技术还可根据它特 有的优越性质，解决施工成本高的问题，从而产生更大的经济效益。本文通过对光面爆破技术在施工过程中的应用探讨，从而对 光面爆破技术有更深入的了解，更希望本文能为相关类型的施工提供参考数据。 关键词：光面爆破技术；铁路隧道施工；参数 １引言 ３．４周边眼的炸药，该具备低猛度和低爆速两个特点，且周边眼应 光面爆破技术是一种经过爆破后，壁面平整而有规则且轮廓线符 采用小直径的药卷。我们还可采用传爆线进行空气间隔装药，以达到装 合设计要求的爆破施工技术。这种技术是在准确选取爆破参数的基础 药结构的严格要求。 上，采用合理『合当的施工方法完成施工。这种技术可充分降低爆破过程 ３．５起爆时，应当根据毫秒微差的方法有序地进行起爆。 中对围岩的扰动，可在最大程度上维持原岩的完整稳定，保持围岩本身 ４光面爆破参数 吉 的承载能力。光面爆破技术优越于传统爆破，原因是光面爆破技术可充 为能使光面爆破有效进行，最重要的是恰当选取光面爆破参数，即 分控制周边眼炸药的爆破作用。 为： ２光面爆破技术的工作原理 （ ）Ｅ一周边眼的间距：这个参数是决定爆破后的开挖轮廓面平整程 目前，我们仍很难解释光面爆破的破岩原理。虽爆破技术的学术理 度的最主要因素。通常取Ｅ在１２ｄ－１５ｄ之间，ｄ为炮眼直径，通常取３５— 论仍未够完善，但在定性分析研究的层面上已存在一致的认识，即为： ４５毫米。 ①炸药引爆时，会对岩体产生２种效果；②爆炸时，爆炸的气体因膨胀 ＠ｗ－最小的抵抗线：这个参数既可以决定爆破的效果，又可以决 而做功所引起的种种作用。光面爆破技术即当周边眼同时起爆时，各个 定爆碴块度，通常取１３ｄ－２２ｄ之间的数值，并且存在Ｅ≤ｗ。 炮眼的冲击波能朝它四周径向传播。当相邻炮眼在冲击时相遇，会在产 生应力波叠加的同时也产生切向的拉力。在各个相邻炮眼的中心连线 ③Ｋ－周边眼的密集系数：这个参数通常在Ｋ？Ｗ的中点可取得这个切向拉力的最大值，存在切向拉力大于岩体极限抗 Ｅ？０．７一１．０之间取。 拉强度时，就会出现岩体拉裂，此时裂缝就会在炮眼的中心连线上产 生，接着爆炸气体的膨胀合裂缝就会更加扩大，从而产生平整的爆裂 不耦合 不耦合系数＝ 籍 面。 ⑤【ｒ＿装药集中度； 下面就是两种具有代表ｌ生的光面爆破方法： ⑥ａ 咆孔的间隔（单位：ｍ） 光面爆破参数在更岩石中的取值范围如下表１所示 表１光面爆破参数在更岩石中的取值范围 ｌ１ ｏ——ｏ＿—ｏ——ｏ 岩石的类别 周边眼间距Ｅ 最小抵抗线Ｗ 相对距离Ｅ／Ｗ 装药集中度ｑ 硬岩 ５５—＿６５ ６ｏ＿一８Ｏ ｎ ８—＿１．Ｏ ３Ｏ０＿一３５０ 中硬岩 ４５—＿６Ｏ ６ｏ＿一７５ Ｑ ８—＿１．Ｏ ２Ｏ０＿一３００ 软岩 ３５—’４５ ４５＿～５５ Ｏ．８—＿１．Ｏ ７Ｏ—＿１２Ｏ 光面爆破的其他参数控制标准就由下表２所示 表２光面爆破的其他参数控制标准 图１露天矿的光面爆破设计 图２井下巷道的光面 廊 醪 域 科 程 齄ｆ 巾耀错 虢 靳 ｌ 牛鞫躐镌越撼髓《州 ｌ０ ｊ５ ｌ０ 爆破设计起爆顺序 ２ 磁采媲瞧船雅船《蛐， ∞ 蜘 ３光面爆破技术的要点 ３ 珊始帮攮蠹精融走艘甘《ａｌｌ ｌ０ ｌＯ ｌＯ 若想要爆破技术更好地发挥它的优势，须遵循下列技术要求： ≈麟艰（骺） 口Ｏ 杼 》 ３．１充分考虑围岩的特点，恰当选取各个周边眼的间距及最小抵抗 ５ 船龋必档融ｆ ） ５ ， ５ 线，最大程度地提高钻眼的质量。 ５ 烟鞋张｜Ｈ举（＊） 柏 ＩｏＯ ３．２边孔直径＞５Ｏ毫米。 ５爆破方案选取 ３．３周边眼的炸药量须严格准确设置，尽量将炸药沿周边眼长平均 光面爆破方案的选取对隧道爆破的开挖速度产生重要的作用，爆 分布。 破的效果还会影响到后期施工的进度及整个施工过程的成本耗费。因 ３．２．３平行施工误差：每１０００ｍｍ平行间距误差＋５ｒａｍ。 和设计方沟通，在槽道加工可根据实际情况也加大５ｃｍ，可以有效 ３．２．４垂直线路方向误差：￣３０ｍｍ 避免嵌入误差。 ３．２．５与水平方向和垂直方向的误差：每１０００ｍｍ误差＋５ｍｍ。 其次，设计时考虑槽道组与接地钢筋进行”Ｉ．ｔｔ型的有效焊接，焊 ３．２．６槽道组间距误差： 接时的高温很容易造成槽道内填充物的损坏，并且由于操作空间狭 槽道组间距≤１．９ｒａｍ，允许误差＿ｌＯｍｍ； 小，施工时极其不方便。因此在槽道设计时可以考虑槽道组与接地 槽道组间距≥１．９ｒａｍ，允许误差＋４０ｍｍ。 钢筋采用一种更加可靠、方便的连接方式，在施工时直接连接起来 详见表３－１。 即可，这样不但可以有效避免槽道内填充物被损坏，而且施工的时 ４结束语 候也更加方便，同时也能增加槽道与接地钢筋的连接的可靠性。 我们在兰新高铁大阳山隧道的施工过程中采取上述施工方法， 参考文献 基本上能把槽道的埋设误差控制在设计范围之类，在实际施工过程 【１】客运专线铁路隧道公司施工质量验收暂行标准（铁建ｉ￣．［２００５］１６０ 中有以下两点需要优化。 号）． 首先，在实际施工过程中，因衬砌内轮廓半径考虑施工误差及 ［２］铁路电力牵引供电隧道内接触网设计规范（ＴＢ１００７５—２０００ Ｊ８２— 贯通误差等在原设计６６５ｃｍ的基础上加大了５ｃｍ，但是槽道在加工 ２００１）． 时半径还是按照原设计的６６５ｃｍ加工。这样就造成了台车的弧度和 『３１最新电气化铁道接触网规划设计施工实用全书． 槽道的弧度不一致，增大了嵌入误差。针对这种情况可提前与业主 ．．１５７．． 科技创新与应用Ｉ ２０１３年第７期 此施工过程中所设置的钻眼爆破开挖应当严格符合下列条件：①爆破 断面的形状尺寸须遵循设计的要求；②碎石块应该不大不小，须易于装 岩运输；③炸药使用量少，钻孔的工作量不宜多，隧道的开挖速度要快； ④爆破的效果要好，爆破后的壁面要平整；⑤爆破后的围岩损坏要小， 超欠挖量必须符合设计的标准。 ６光面爆破技术施工过程 ＆ｌ放样布眼 钻孑Ｌ前须采用经纬仪和水准仪准确测定开挖断面的隧道中线、拱 桥拱脚及轨道顶部的高程—燃后画出断面的轮廓线—蠖着根据所绘的 炮眼布置图—测量出所需的所有具体的尺寸一准确标示各个炮眼的位 置（红油漆准确标示，误差＜５厘米卜开钻（施工现场的放样桩点必须跟 昕绘制的施工草图的中线以及水平控制桩一一对应）。 ６．２开钻 般隋况，施工过程中借助钻孔台车开钻。台车须与隧道的轴线保 持相对平行。台车准备好之后，须要根据炮眼布置图样的相对位置准确 地钻孔。这其中，掏槽眼与周边眼的开钻精度必须高于其他的眼，而且， 这二者的开眼误差要严格控制在３ｃｍ－５ｃｍ之间。下面图３就是隧道施 工掏槽眼与周边眼的相对位置： —路桥科技 下图为光面爆破的装药结构示意图： ● 王＿ｌ ｌ一蕾臀：２一息 ３－－翻 ｔ一 ；Ｓ一堑呐蕊 ６．６起爆网络的设计 光面爆破的起爆网络设计方式一般为复式网路设计，这样的设计 既可保证光面爆破起爆时安全可靠，又保证了起爆的准确性。连结起爆 网络时，不能让导爆管打结或者拉细，另外，应当保持各个炮眼雷管的 连接次数相同。引爆雷管时，应采用黑胶布，将黑胶布包卷在离一簇导 爆管自由端的１０厘米以上的位置。一切准备好后，还须有专门的工作 人员去检查网络的设置睛况。 起ｌ爆Ｊ哆．序一般设置为：先掏槽—扩槽眼一掘进眼— 台眼一内圈 眼叫蔑板眼—惆边眼光面爆破。 光面爆破设计的总步骤如下所示： 国 供中ａ—掏槽孔，ｂ＿辅助孔，ｃ一－周边孔） 图３隧道施工掏槽眼与周边眼的相对位置 下表为各眼的数量没计： 表３各眼的数量设计 炮眼类型 炮眼数量（个） 毫秒雷管段数 每眼装药量（ｋｇ） 小计装药量（ｋｇ） 周边眼 ３０ ９ ０．６０ １８．Ｏ０ 辅助眼 ３５ ５（１４个）；７（２１个） １．０５ ３６．７５ 掏槽眼 ２０ １（８个）；３（１２个） ｏ．７５，８个；１．５Ｏ，１２个 ２４．ｏｏ 底眼 合计 ７ ９２ ｌｌ １．５０ ｉ０．５０ ８９．２５ ６．３钻眼 钻眼时，钻工工作者需熟悉炮眼布置图，以确保钻眼的位置与炮眼 布置图保持一致。施工过程中，钻工技术需熟练。当钻周边眼的时候，由 经验丰富的老钻工施钻，台车之下还须要有专门技工作技术指导，保证 周边眼有标准的外插角。（当外插角小于３。时，周边眼深度为３米；当外 插角小于２ｏ时，周边眼深度为５米１需注意的是，各个炮眼的深浅程度还 应根据施工工地的实际状况作出适当的调整，必须确保各炮眼底部在 同—个平面之上。 ６．４清孔 图６光面爆破设计的总步骤 ７光面爆破的优点 ７．１安全可靠 装药之前，必先将炮眼里面的石屑清除干净，这个过程中，可以借 助由钢筋弯制而成的炮钩以及小直径的高压风管去输送高压风至炮眼 之中。 ６５装药 装药时，应按照从上往下的顺序，且按量分片分组对照炮眼设计图 所设定的装药量去严格控制进行。装药后，全部炮眼必须借用炮泥去堵 塞炮眼口，并且堵塞深度应该＞２０厘米。下表为各种的装药方案： 结构形 小直经 药卷连 续反向 装茹 示意图 说明 ｉ．用于炮眼深度在 １．８Ｔ以下， ２．采用中２５ｍ小直 径药卷，炮眼彰§ ４ｏ＝ｄｏ直 １．用于炮眼深度 １． ～２曲宜， ２采用昔通直轻药 卷，用毫秒雷管起 爆 同上栏，但可用秽 延期雷管起爆 ．光面爆破后的壁面平滑完整，且爆破后产生的裂缝十分细微，难以 发现。这样保存了岩壁的完整ｌ生和牢固性，降低了岩壁的爆裂几率，进 而提高了安全眭。 ７．２超挖量低 普通的爆破方法往往在爆破之后产生的超挖量高达百分之二十甚 至百分之三十，但光面爆破的超挖量绝不高于百分之六。因此，光面爆 破能够很好地降低开挖的几率，也减少了回填和支护等步骤措施，降低 施工成本和减少施工时间。 ８结束语 ～ ・，口ｔ１１．一。一Ｆ一 ’……… ．． ：Ｌ，～…一一… ‘ … 一 在科技高速发展的今天，传统的爆破方法已无法满足人们对隧道 施工的要求，很多实践例子说明小断面的光面爆破开挖方法的确有效 可行。光面爆破不仅加快了工程的施工进度，也降低了施工成本，着实 做到：耗费少，收益大。我相信，在不断追求经济效益和社会效益双重发 展的未来，光面爆破技术必会为铁路隧道施工的进行作出更大的贡献。 参考文献 单段空 气式装 药 单段空 气柱式 ｅ≯ ． ． ．．．… ～…上 ｂ一． 一一． 一一一一一’’ ……一— ～～ ． ’ 一一 一 装药 ［１］．近电站隧道控制爆破技术叨献路建筑技术研究２００５（４）． ｆ２］公路隧道施．工技术规范ＪＴＧＦ６Ｏ－２０１０． ｆ３］朱忠节．岩石爆破新型技术嗍．北京：中国铁路出版社．１９８７． ｆ４］王毅才．隧道工程 ．北京：人民交通出版社．２００６． 【５］姜文生，陈铁锋，李彦芳．单线隧道小断面光面爆破．铁路建筑技术 ２００３． １．炮眼深度不限， 空气间 五 ，・…一． ～隔分节 装药 …’’ Ｚ．一ｉ＾ ‘Ｊ ‘ 。 ‘‘ 。。 ．．２．用中２５脯药卷为 直； ３．在有瓦斯巷道应 采用安全导爆索 图４各种装药方式 １５８一 一
