控制爆破技术在隧道工程中的运用分析

摘 要：隧道开挖的难度非常大，经常受到外界自然条件或者人为因素的影响无法正常进行施工。而控制爆破法能够以简单的操作、低廉的成本进行隧道施工，但是由于爆破给隧道带来的影响非常大，必须进行有效的控制爆破技术。岩石特性、人为装填的炸药量、爆破技术等因素的影响都会对效果产生差异。本文结合实际工程案例，对控制爆破技术在隧道工程中的运用进行了分析和探讨。

关键词：爆破；技术；隧道工程；运用

1 工程概况

以高速公路隧道为例，工程进口位于水库附近，进出洞口需步行，交通不便。根据地质调绘及工程钻探揭露，隧址区上覆盖零星分布第四系全新统残坡积碎石，下伏基岩为上远古界河上镇群骆家门组粉砂岩。隧道址区地下水主要为基岩裂隙水，构造裂隙水，埋藏于下伏基岩节理裂隙及构造破碎带内。隧道洞口开挖后，碎石层遇水浸泡软化崩解，抗冲刷能力弱，易产生冲刷破坏；强风化基岩节理裂隙发育，岩体破碎，自稳能力差，开挖易产生垮塌。施工环境相当复杂，造成了非常大的施工风险。但是实际的隧道施工中施工周围环境良好，整体工程开挖量大概在110m2 左右。结合实际的施工条件进行的施工方法确定中，上下台阶法进行挖掘能够满足这么复杂的施工环境。而对于控制爆破中炸药种类的选择则被确定在二号岩石乳化炸药。根据实际的测算需要钻孔的直径是4.2cm，通过并联分段毫秒导爆管进行这次的控制爆破操作。通过选择水平炮孔的开挖方式进行上下的挖掘，这需要我们保证上断面的开挖面积为44m2，下断面的开挖面积则为56m2。

2 控制爆破技术

2.1 控制爆破的基本内涵

控制爆破技术要结合隧道的整体的地质环境和工程建设的规模的大小进行爆破。通过控制爆炸技术将整个爆炸过程进行精确的控制，将爆炸产生的噪声、碎石、冲击波等方向与范围进行有效的控制。并且能够将爆破后的效果达到最初设计时的理想效果，从而达到全面控制爆破的要求。

2.2 控制爆破技术的主要分类

（1）微差爆破技术采用毫秒延时雷管进行控制爆破，最大优点在于控制爆炸产生的冲击波，将爆破出的岩石大小控制在同样的比例内。并且爆炸出的石块碎片落点相对的集中，方便了施工清理，有效减少爆破失败的次数，提升爆破的效果。（2）在需要爆破地区的前面，通过人工预留出一定数量的烟孔，这样可以有效地提高炸药的利用效率，并且将爆炸中的岩石质量进行改变的爆破技术就是挤压爆破技术。主要优点是有效利用施工的时间，保证施工如期完成，并且减少爆破的次数。因为在爆破的过程中岩石收到了二次的挤压冲击，破碎效果更好，不需要进行二次爆破。（3）将施工区域进行人工开挖出一条裂缝，作为岩石与需要爆破的位置分裂线，保护围岩，防止爆破的冲击波伤害，这种技术就是预裂爆破技术。这种爆破方式需要的炮孔直径较小，增加了孔痕率，导致爆破效果受到很大的影响。

3 隧道工程中控制爆破技术分析

（1）确定炮孔数量和直径分析施工周围的实际环境进，掌握岩石成分数据，通过爆破原理进行理论推断，根据施工中隧道内的挖掘断面的炮孔数量，并经过公式进行计算，能够准确的得到需要爆破的炮孔数量。

N=3.3（[⋅][s2]）[13]

式中：N 代表炮孔的数量；s 为断面积；f 岩石坚固度。计算可得此次需要的炮孔数量为160 个。

（2）计算装药量并进行分配控制爆破的效果主要装药量的影响，如果装填的炸药量不足，将不能达到预期效果；药量装填过度，爆炸的冲击波将会影响工程的整体质量。因此进药量需要经过精确计算。隧道施工会遇到不同的地质环境，出现很多的不确定因素，因此药量的确定可以按照以下公式进行计算。

Q=qV

式中：Q 为爆破需要装药量；q 为控制爆破中每立方米进行爆破时必须的炸药消耗量；V 则为一个循环进尺中所爆破的岩石总体积。

（3）炮眼的直径给工程造成很大的影响。如果炮眼扩大，将会装入更多的炸药量，导致爆炸的效果扩大。而如果是非意识的将炮眼进行扩大，将会导致爆炸对碎石产生的碎裂度降低，影响了岩石的碎裂质量与断面的平整度。以炮孔扩大后加强爆破瞬间为例，出现岩石的碎裂程度严重下降，爆炸产生的碎石大小也会不规则。炮眼位置的确定，需要将施工环境与炸药性能、施工设备等进行综合分析，经过科學的计算分析确定炮眼孔径与炮眼间的距离。经过施工工作人员的经验总结，并且将现场的施工情况进行准确分析，最终计算炮眼的直径为32mm～50mm。并且炮孔对炸药与岩石间的缝隙要保持1/10直径的距离。并根据实际的施工设备确定通过直径38cm 的风动凿岩机进行对岩石表面炮眼的钻孔工作。

4 爆破施工主要设计方案

4.1 上台阶的施工

（1）炮眼位置与距离的的确定。确定各个数据后，在从距离底板50cm 的位置进行钻孔，沿隧道的中线两边各设置8个垂直掏槽孔，保持槽孔位置对称。辅助孔与槽孔的有效距离为40cm。中间的掏槽孔也要保持40cm 左右的距离。最外面的一排辅助孔的距离需要控制在80cm左右。将隧道的受到爆破产生的拱起出进行四排崩落孔，保证每一排的距离控制在60cm，最后一排崩落孔的距离也要注意控制在65cm～80cm。设置的孔眼呈5°左右的倾斜角度，并且保证炮孔与开挖位置的距离在20cm。底板孔需要在边上直接安装，保证倾斜的角度为10°，每一钻孔的距离为85cm。

（2）设计装药结构和单孔装药量的确定。经过计算后，明确爆破中对炮眼数量与炮眼的所需直径大小的要求，然后计算炸药量。根们施工设计时确定的不同装药方式，爆破中装填的炸药种类与炸药重要也是不一样的。具体的安装标准是隧道拱形位置的炸药选择为卷装型乳化炸药，根据炮眼的直径确定炸药卷的长度为20cm、直径25cm、重量为100g。而在底部的炮孔中需要装填的炸药则换成了卷状二号岩石炸药，这是因为控制爆破中需要的不同爆炸效果的原因，并且确定了长度为20cm、直径32mm、重量为150g 的炸药卷进行爆破施工。

（3）爆炸的顺序以及起爆方法。为了达到预期的爆破效果，需要对爆破时的起爆顺序进行有效控制，本次控制爆破顺序为掏槽孔→辅助孔→崩落孔→边墙周边孔→底板孔→拱部孔。只有精确的控制起爆顺序才能将爆炸的效果控制在理想的设计范围内。

4.2 下台阶的施工

（1）炮眼位置与距离的确定。隧道下断面的爆破需要安装三排主要炮孔。并且保证头牌爆孔的抵抗线在1.1m左右。第二排的主要主爆孔的距离在0.8m，每排有4 个炮眼其距离掌握在1m。在隧道的两侧边墙上安装4 个周边炮孔，距离掌握在0.7m 左右。（2）设计装药结构和单孔装药量的确定。下断面的炸药装填上与上断面是一样的，但是炸药量要改变，底板孔的炸药量要在每卷总量在200g 左右的乳化炸药，其他位置为每卷重量在150g 左右的2 号岩石炸药。

5 结束语

在隧道工程建设中，加强隧道控制爆破技术的研究能够提高施工质量，降低施工的成本。并且准确的控制爆破施工技术能够将隧道的质量进行提高。

参考文献：

[1] 申佃友.隧道工程控制爆破技术探讨与应用[D].西南交通大学，2014.

[2] 王雅雪.土石方爆破的环境影响分析与保护途径[J].工程技术研究，2016（7）：40.

[3] 李付胜.城市隧道掘进爆破数值模拟及震动效应控制研究[D].重庆大学，2008.

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