隧洞光面爆破质量控制浅谈

葵涌项目部邓涌

一、工程概述

该隧洞工程位于深圳东部，大鹏半岛的北部，包括两个隧洞，1＃隧洞长325m，2＃隧洞长520m，隧洞断面2.0*（1.5+R1.0）㎡。

隧洞穿越段地面海拔高程4.71～97.20m,最大高差为92.5m。山体植被茂密，局部见裸露坚硬的花岗岩岩体。地表水系发育，流向多自北向南。入口处母岩为灰岩，临近山体陡峭且上覆。粉砂层，岩体破碎，隧洞底板以花岗岩风化土为主。

地层岩性主要为Ⅴ类围岩和Ⅰ类围岩。Ⅴ类围岩为坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩、软砾岩（f=4）；Ⅰ类围岩是最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其他各种特别坚固的岩石（f=20）。设计浅层Ⅴ类围岩采用超前小导管注浆全断面开挖法，Ⅰ类围岩和深层Ⅴ类围岩采用光面爆破全断面开挖法。

二、施工工艺

2.1 超前小导管注浆全断面开挖法

沿隧洞拱圈均匀布设钻孔，间距为300～500mm，钻孔直径和钻孔深视现场具体情况而定，一般孔径50mm、孔深2米，外插角取10°。注浆前应进行压水试验，压力不应大于1.0mp。

2.2 光面爆破全断面开挖法

2.2.1 钻孔设计

每次爆破应根据围岩状况确定，炮孔直径取40mm，隧洞爆破Ⅴ类围岩每循环进尺1.6～1.8m，Ⅰ类围岩每循环进尺2.1～2.3m。每次爆破后均由地质工程师到现场对围岩稳定性作出评估，并将结果提交主管工程师和爆破技术人员，以利及时修正循环进尺和爆破设计参数。

Ⅴ类围岩和Ⅰ类围岩钻孔参数为：

表1 钻孔参数表

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爆破参数名称		单位	Ⅴ类围岩隧洞爆破	Ⅰ类围岩隧洞爆破
孔径		mm	40	40
单循环进尺		m	1.6～1.8	2.1～2.3
掏槽眼	孔间距	M大尺寸触摸屏	0.20-0.4	0.20-0.4
	孔深	M	2.30	2.50
	炮眼倾角		0°	0°
辅助眼	孔间距	M	0.55～0.70	0.55～0.70
	排间距	M	0.55～0.70	0.55～0.70
	孔深	M	2.1	2.3
	炮眼倾角		0°	0°
周边眼	孔间距	m	0.40～0.50	0.40～0.50
	孔深	m	2.1	2.3
	炮眼倾角		外倾5°	外倾5°

2.2.2 起爆参数设计

隧洞爆破Ⅴ类围岩单耗为2.0～2.5kg/m³，设计弹孔装药量0.8千克，总装药量30kg，钻孔填塞长度0.25m。Ⅰ类围岩单耗为2.5～3.3kg/m³。设计单孔装药量0.8～1.0kg，总装药量30kg，钻孔填塞长度0.25m。品种为2号岩石。

图1 布孔及起爆网络图

2.3 隧洞衬砌

爆破出渣后立即进行混凝土喷射，喷射厚度5～8cm，然后按设计要求钻设锚杆（Φ22，L=2.5m），挂拱部钢筋网架（φ6，15×15cm），最后在喷混凝土到设计厚度。本标段喷射混凝土采用TK～961型湿喷机，湿喷混凝土施工工艺，以减少粉尘和喷混凝土回弹量。

三、爆破质量控制

3.1 现场情况统计

8月底开始1#隧洞爆破开挖，设计要求需达到一天一炮的施工进度，但中途由于各方面原因未能达到设计要求，施工进度缓慢，而且由此还产生一些安全隐患。

在整个9月份，超爆现象频发，进度滞后，仅爆破21次。对9月份统计如下：

表2 爆破效果统计表

爆破超挖量（m³）	频数	备注
≤1.0	5	普遍存在超爆现象，超爆量接近百分之十。
≤1.4，＞1	3
≤1.8，＞1.4	4
≤2.2，＞1.8	7
≤2.6，＞2.2	2
≥2.6	0

由表中数据可知，现场存在较严重的超爆现象，这不仅增加了材料和人工的投入，还严重的拖延了施工进度。急需对爆破参数进行调整。

3.2 爆破质量控制

3.2.1 超爆原因分析

本次爆破采用光面爆破的形式，在爆破开挖的过程中，普遍存在10%的超爆量。经现场勘查，这主要是由于岩性变化多端，不好掌握装药量。后经查阅资料，发现在前期爆破设计中单耗取值偏高，不仅浪费，而且增加工程量，拖延工期。

3.2.2 调整爆破参数

隧洞爆破断面9.8㎡，为便于钻孔施工，经讨论采取单循环进尺1.8m，单次理论爆破量为17.6m³。爆后对开挖断面观察，围岩岩性主要分布在Ⅱ类围岩和Ⅴ类围岩。通过查阅资料校核，选取Ⅱ类围岩乳化岩石单耗为2.0kg/m³，调整Ⅴ类围岩乳化岩石单耗1.5kg/m³。经计算重新设计量，Ⅱ类围岩装药量32kg每1.8m进尺，Ⅴ类围岩装药量26kg每1.8m进尺。

电子台历

3.2.3 试爆及改进

据上述调整重新设计后分别于10月15号和16号试爆两次，两次皆按Ⅴ类围岩要求装药26kg。超爆现象得到控制，但局部超爆现象未消除。经分析，岩石破碎带的存在是产生局部超爆的主因。将破碎带周边眼布置于开挖轮廓线内10cm，装药量减为0.4kg（两条乳化岩石），破碎带辅助眼装药量0.5kg（两条半），爆后拱部半孔率达40%，爆破质量理想（如图2酒瓶盖）。后续爆破钻孔及装药量皆按此思想进行调整。

图2 无超欠爆现象

3.3 调整实施方案后效果

从10月17号带11月16号总计爆破28次，每次钻爆前对地质情况进行观察，然后按照前述方法进行参数调整，该阶段爆破效果统计如下：

表3 爆破效果统计表

爆破超挖量（m³）	频数	备注
≤-1.0	0	超爆量控制在百分之三左右，但有些地方调节过度，产生了欠挖现象。
＞-1。，≤-0.5	1
＞-0.5，≤0.0	2
＞0.0，≤0.5	13
＞0.5，≤1.0	11
≥1.0	1