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光面爆破施工技术在西秦岭隧道施工中的应用 　　摘要：以西秦岭隧道施工为背景，讨论光面爆破在施工中应用注意事项。涉及到光面爆破参数的选择、掏槽眼的布置方式、装药结构、爆破质量控制等 关键词：光面爆破、钻孔作业、成孔率、爆破质量控制 引言： 光面爆破是运用岩石掘进、岩石力学、工程爆破等诸多科学理论的综合性技术，它从根本上解决了普通开挖造成的超欠挖问题，尤其是大大降低了爆破对洞室围岩的稳定性影响 光面爆破在地下工程中已得到广泛应用， 特别是深孔光面爆破，是岩石爆破技术的一项重大技术成果，对提高掘进速度，减少围岩爆裂深度，均有重要的经济价值和技术价值 1 工程概况 由十天高速ST03标承建的西秦岭隧道天水端，隧道总长5893.1米，围岩级别主要有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等三级，其中Ⅲ级围岩总长1710米。Ⅲ级围岩采用光面爆破，边墙、拱部局部挂网支护，光面爆破效果如何，对后续的初支平整度有较大的影响，同时初支表面凸凹不平，将造成喷射砼方量增加，直接造成费用的增加。根据合同要求，十天高速西秦岭隧道必须于2015年6月底贯通，依据项目管理办法的要求，初期支护除检测净空断面和密实度外，还要严格控制其平整度。平整度要求采用三米靠尺量测，最大错台不允许超过5cm。在该段围岩的爆破施工中，由于围岩的自身特性，以及爆破人员对爆破参数的确定不尽合理等原因，造成爆破后光面爆破效果差，半孔率低，光爆面不整齐，超挖严重，平均超挖12cm，局部最大超挖达50cm，挂网喷锚工作量大，初支表面平整度差，喷射用量增加，初支费用增加，并严重影响开挖掘进速度 如何有效地提高光面爆破半孔率，确保初支表面平整，控制超欠挖是爆破质量控制的方向和研究目的。现主要以Ⅲ级围岩施工为例进行简要论述，本项目隧道Ⅲ级围岩岩性主要为灰质页岩和碳质板岩，洞室净空2-10.25×5m，在施工采用台阶法开挖。提高隧道光面爆破半孔率对提高隧道初期支护质量，减少隧道喷射砼损失量，降低初支费用，具有很强的实际意义 2 光面爆破特点及原理 根据公路隧道“新奥法”施工的需要和工程地质条件，结合施工现场实际情况，决定采用光面爆破施工。光面爆破施工，可以减少对围岩的扰动，增强围岩的自承能力，特别是在不良地质条件下效果更为显著，不仅可以减少危石和支护的工程量，而且保证了施工的安全。由于光面爆破使开挖面平整，岩石无破碎，减少了裂隙，这样可以大大减少超欠挖量。据有关资料统计，光面爆破与普通爆破相比，超挖量由原来的15%～20%降低到4%～7%，不但减少出碴量，而且还很大程度的减少了支护的工作量，从而降低的成本，加快了施工进度 光面爆破的破岩机理是一个十分复杂的问题，目前仍在探索之中，尽管在理论上还不甚成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为，炸药起爆时，对岩体产生两种效应；二是爆炸气体膨胀做功所起的作用。光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波的叠加，并产生切向拉力，拉力的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此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气的膨胀合裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面 3 现状调查 为了有效提高隧道光面爆破半孔率，驻地办会同项目部成立领导小组，积极组织人员进行原因分析，根据隧道爆破的炮眼间距、装药量、钻孔深度、钻孔角度、围岩地质情况等特征进行分析，于2013年4月8日至2013年5月28日对隧道爆破施工进行现状调查，共调查爆破断面30个，通过对比理论爆破参数与实际爆破参数的差别，并根据现场实际及时调整，从而达到最佳爆破效果 以下为III级围岩爆破半孔率频率调查表，根据爆破后炮眼半孔率分类统计，共抽查30个断面分六个区间如下表： 从以上图示统计可以看到，炮眼半孔率大于90%的为10%，大于80%的为23.3%，介于70%和80%的为33.3%，炮眼半孔率可提高的空间较大 针对炮眼半孔率较低的问题，领导小组对爆破参数进行多次调整改进，并最终确定了适合该标段岩层的爆破参数，爆破参数调整前后如下表所示， 同时得出结论为： 1、周边眼间距过大、外插角过大是造成爆破效果差的主要原因 2、 掏槽眼个数及间距布置、装药集中度是影响爆破的次要原因 3、周边眼及掏槽眼深度对开挖爆破进尺影响较大 4 钻爆设计及操作要点 4.1 器材选型 根据隧道所穿越围岩的类别以及岩石强度性能等，选用威力适中、匹配性好的2#岩石硝铵炸药，引爆器材则选用国产Ⅱ系列15段非电毫秒微差雷管 4.2.掏槽眼形式 Ⅲ、Ⅳ级围岩掏槽眼形式采用楔形斜眼掏槽，不同的围岩类别、不同的开挖方法，掏槽眼的深度也不同 4.3 光爆参数选择 光面爆