高速铁路隧道不同围岩下光面爆破关键技术

黄志凌

（中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

1 工程概况

新建铁路赣州至深圳客运专线（江西段）GSJXZQ-3标工程编制范围：DK74+551.500～DK101+885.655，线路长27.334km。工程内容包括：范围内的征地拆迁（含“三电”迁改）、轨道（无砟轨道，不含铺轨、线路备料）、路基、隧道、桥涵（含简支箱梁现浇）等站前工程及电缆槽、接触网基础、环水保等附属工程。

2 光面爆破技术要点

1）参考项目所在区域的围岩实际状况，在此基础上确定合适的周边眼间距以及可行的最小抵抗线，以不影响隧道爆破质量为前提，确定可行的循环进尺以及钻孔规格。

2）注重对周边眼装药量的控制，关于药量的分布应具有足够的均匀性，借助导爆索完成起爆操作。

3）若施行的是台架钻孔方式，则需要高度重视孔位间距以及角度，工人应具有较高的操作水平，将钻孔误差降到最低。

4）以空气间隔装药起爆方式为宜，其需要在导爆索的支持下实现，注重起爆顺序，这是确保临空面质量的基本前提[1]。

5）在整个光面爆破工作中，应高度重视周边眼的间距以及最小抵抗线，对此提出如下原则：对于软岩以及发育岩层而言，需要缩小眼距，但抵抗线应随之加大一些；当遇到坚硬岩层环境时，则需要加大眼距，但此时抵抗线应略小一些。

3 隧道工程施工方案

隧道施工按新奥法原理和设计要求组织施工，加强围岩量测，实现信息化施工。科学选择施工方法，合理安排施工顺序，严格按照相关规范和设计要求施作初期支护及衬砌，做到开挖光爆成型、支护锚喷及时和二次衬砌内实外美。

1）洞身开挖。洞身采用钻爆法组织施工，隧道开挖采用光面爆破技术。Ⅴ级围岩采用预留核心土及上下台阶法施工，Ⅳ级围岩采用上下台阶法施工，Ⅲ级围岩采用全断面法施工。隧道全断面采用多臂液压钻孔台车钻眼施工，台阶法开挖采用简易台架人工手持凿岩机钻眼爆破；预留核心土开挖采用人工手持风镐开挖，局部硬岩弱爆破。

2）衬砌支护。锚杆采用锚杆钻机钻孔，人工安设；喷射混凝土采用湿喷工艺，采用湿喷机喷射混凝土作业，爆破出碴并清帮、找顶后立即初喷，施作锚杆和钢筋网，然后快速型钢（格栅）支撑，复喷至设计厚度。二次模筑混凝土衬砌采用液压钢模衬砌台车全断面施工，衬砌采用12m衬砌台车。仰拱超前，拱墙衬砌适时紧跟。仰拱采用移动式仰拱栈桥施工。

3）供风、通风。供风设备采用20m3/min空压机供风，高压风管采用φ150钢管，距掌子面约50～100m处设风包，再通过φ50软管给凿岩机供风。隧道采用压入式通风，通风设备选取大功率轴流式风机，通风管采用φ1.5m的优质通风软管。长大隧道通风需要做专项通风排烟方案。

4）地质超前预报。运用TSP203、地质雷达、超前钻探地质素描分析等综合超前地质探测和预报，提前预测不良地质，预测掌子面前方地质信息，研究制定安全稳妥的技术方案和防治措施[2]。结合实际情况采取超前支护、帷幕注浆等手段稳定围岩，确保施工安全。

5）防排水施工。在洞身较强富水性的断层及其影响带地段，采用“以堵为主、限量排放”的原则。初期支护与二次衬砌之间铺防水板加土工布；全隧道环向施工缝采用背贴式橡胶止水带+中埋式橡胶止水带防水，纵向施工缝采用带注浆管遇水膨胀止水条防水。隧道排水采用双侧加中心管沟的方式，衬砌背后的积水通过环向盲沟、纵向盲沟直接与隧道侧沟连通，便于排水管路的维护。

4 主要施工工艺

4.1 工艺说明

在对Ⅲ级围岩进行施工作业时，以凿岩台车为基础设备进行钻孔处理，而后进行光面爆破。考虑到工程提出的钻孔速度要求，当台车就位后便需要进行上部钻孔处理，与此同时，下部应使用风枪协助钻孔，借助于台车设备完成装药，所得到的废碴应有装载机以及自卸车运输到指定的存放区域。由于Ⅲ级围岩的稳定性较为良好，因此在进行复喷支护施工时，应间隔3～4循环后展开。Ⅲ级灰岩钻爆参数见表1。

表1 Ⅲ级灰岩钻爆参数表

4.2 钻爆施工工艺

本工程中钻爆工艺较为复杂，具体内容如下：

1）爆破试验。由于不同围岩地段的实际环境存在差异，因此需要展开钻爆试验，在此基础上拟定钻爆方案。经试验后若爆破效果较差，则需要对爆破参数进一步优化，生成报告并将其递交给监理工程师做进一步审批；与此同时，还需要做好对机械设备以及工程人员的调度工作，这是工程施工得以持续展开的基本前提。

2）钻孔作业。做好钻孔台车施工之前的准备工作，需要确定设备的具体操作区域，明确各个机械臂的作业顺序，确保所有钻孔施工都能够有条不紊地顺序展开。在实际钻孔过程中，需要依据指定的操作规范进行，所得到的周边眼外插角规格也应得到合理的控制。激光定向是必不可少的一项工作，具体内容有：需要得到BJS-ZC激光断面仪的支持，在其作用下能够完成对炮眼的检测与定位工作。在此基础上展开台车钻爆施工，整个操作过程中需要密切关注钻孔角度，这是确保钻孔质量的基本前提。当完成爆破施工后，应输入此阶段的里程以及操作断面，此时设备将会检查施工超欠挖情况，并使用油漆进行投影布点操作。

3）装药作业。清孔：在装药之前使用高压风进行清孔处理，确保其内部不残留积水或碴粒等杂质。装药检查：需要做好雷管段数的标记工作，即将其标于外导爆管上，安排专员做好复核工作，无论是药卷规格还是装药长度等都需要达到工程标准，所有的检查信息都需要全面记录。装药：此环节需要使用到水袋工具，将其置入炮眼底部区域，在此基础上方可装入药卷，此后再次装入水袋，最后使用炮泥做进一步的回填堵塞处理即可。

4）爆破作业。连结网络：对于后续施工中无需使用的设备，均需将其撤离现场，此后便可连结网络。在此环节中，需要尽可能靠近眼孔进行操作，要求孔外网路应稍短一些，连结后需要具有足够的平整性，这有助于后续网路检查的顺利进行，且连结系统不可出现打结等不良问题。在做好网路连结工作后，需要进行深度检验，确保任何一个眼孔都能装入药卷，同时连接块内都需要设置引爆列管。当结束爆破施工后，应安排人员佩戴防毒器具进行检验。一旦出现了瞎炮现象，则需要寻找原因，如果这一现象由外导爆管损坏所致，则需要将该部分切除，此后再次连接导爆索并进行起爆施工。

5）钻爆效果检验。当结束爆破通风排烟工作后，质检员需要对钻爆质量进行分析，做好对施工成果的检查工作，参考所得到的炮孔利用率以及围岩损坏等多方面因素，在此基础上对钻爆工艺进行调整。

6）控制超欠挖措施。不同的围岩地段所对应的钻爆参数存在一定的差异，应遵循一炮一分析的基本原则，需要对每次的爆破成果以及工艺参数进行对比分析，在此基础上确定出更为可行的钻爆参数。

5 结语

综上所述，在展开隧道施工时，基于光面爆破的方式所带来的效果更为良好，且所需的工程成本更低，在操作中工艺流程更为简单，可以显著减少爆破炸药的使用量，在确保工程质量的前提下发挥良好的经济效益，该技术的可行性较高。