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光面爆破20世纪50年代末首先在瑞典兴起，1952年在加拿大首先使用，现已被规定为隧道掘进工程中的标准方法。隧道采用光面爆破能使围岩周边形成平滑圆顺的表面，可以有效控制周边超欠挖，减少围岩扰动，减少支护工程量。同普通爆破相比，光面爆破能取得巨大经济效益、安全效益和其它综合效益。

光面爆破的优点是明显的，但光爆效果随着地质条件的不同差异很大，参数选择也必须根据地质条件不同而采用不同的参数。要取得理想的爆破效果，必须了解光爆的作用原理和影响参数，通过爆破初步设计，并反复实践才可达到良好的爆破效果。我们通过石林隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩光面爆破的设计，并结合地质条件、钻孔设备、设计要求，多次调整施工参数和工艺，不断摸索、完善，经总结形成本标准工艺。

1）光爆周边眼钻眼精度要求高、装药技术要求较高；

2）适用于各种围岩类型；

3）开挖轮廓外观质量好某长螺旋压灌桩CFG施工组织设计-secret，对围岩扰动少，增加施工安全，具有良好经济效益；

4）施工参数因地而异，方法灵活。

本工法适用软岩、硬岩等地质条件下的铁路、公路、水工等隧道和岩石边坡处理。

图1光面爆破施工工艺流程图

根据隧道设计提供的地质资料、设计图纸和施工机具，合理的选择爆破材料。而后根据现场地质条件和自身的工、料、机条件，进行切合自身实际情况的爆破设计。爆破设计的顺序为：分析岩性和隧道断面→确定开挖方法→确定开挖进尺→爆破器材选择→掏槽眼设计→周边眼设计→二圈眼设计→掘进眼设计→底板眼设计→各类孔药量分配→总药量和总眼数核对→爆破网络设计→参数现场优化。

1）岩性分析和开挖方式选择

石林隧道为岩溶隧道，隧道断面为135m2，断面高11.7m，宽为13.8m，地质条件复杂，围岩主要以灰岩、白云岩为主，弱～微风化灰岩段为Ⅱ、Ⅲ级围岩，极限抗压强度60≤fr≤80，Ⅱ、Ⅲ级围岩段属于硬岩，爆破难度属难爆。

根据地质条件与断面情况，开挖方法主要采用台阶法开挖，其开挖顺序为开挖上台阶→下台阶左、右分幅开挖→仰拱一次开挖成型。各部参数为：上台阶高为7.0m，轮廓线弧长22.6m；下台阶高3m；仰拱最大高度1.7m。

炮孔深度受开挖断面大小的约束，炮孔过深，受岩石的夹制作用大，残眼率高，炮孔利用率低，一般情况下，炮孔深度L取隧道高度（或宽度）的0.5～0.7倍（取值按高度或宽度的小值计算）。

其中隧道进尺的好坏主要受上台阶控制，其上台阶最大钻孔深度L=0.5×7.0=3.5m，结合围岩级别和钻机工作长度等影响因素，现场取掏槽眼钻孔深度3.5m，周边眼、二圈眼和掘进眼3.2m。其下台阶和仰拱也按3.2m眼深控制。

隧道开挖掏槽结构主要有楔形掏槽和直眼掏槽两种形式。

楔形掏槽有垂直楔形掏槽、水平楔形掏槽、爬眼等形式。如果爆破进尺要求较大时，在断面尺寸允许的情况下，采用多重楔形掏槽。其楔形掏槽适用于人工风钻打眼、开挖断面较大的隧道；但打眼深度受断面宽度或高度限制；循环进尺变更时，炮眼角度更改复杂。

在一定的地质条件下，楔形掏槽的效果又与炮眼与隧道的径向夹角、炮孔间距及掏槽的对数相关。且掏槽眼较其它眼深10～30cm；当岩面层理明显时，应将掏槽孔尽量垂直层理布置，其掏槽参数见下表1。

注：1.掏槽的对数与断面的宽度和岩石坚固程度相关，断面大，岩石坚固程度高，对数取大值，相反取小值，在本断面中掏槽眼取2对，共16个眼。2.炮眼夹角按由内向外依次增大。

（1）周边眼间距和孔数

周边眼间距经验公式为E=8d～18d（d为孔径），围岩情况好，取大值，相反，取小值，根据石林隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩的情况，确定周边眼间距取40～50cm。

则上台阶周边眼个数N=L/E=22.6/0.45=50个。

（2）周边眼最小抵抗线

周边眼间距确定后，在Ⅱ、Ⅲ级围岩下，按炮眼密集度公式m=E/W=0.7～1.0，可得最小抵抗线W=50～75cm。断面跨度大，光爆眼所受到的夹制作用小，取较大值，相反，取小值，岩石强度高取小值，相反取大值。

（3）周边眼不耦合系数

式中：D为不耦合系数；

a为爆生气体分子容余系数，a=0.395;

现场钻孔孔径为d=d杆+15=42mm，得药卷直径d=21mm。

现场实际采用25mm，符合D=1.5～2.0的条件。

计算周边眼单孔药量有两种方法：

1）用装药集中度计算，以kg/m表示。

式中：q—装药集中度，kg/m；

k—爆出标准漏斗时的单位体积耗药量，kg/m3，试验得1.6kg/m3；

计算得：q=0.33×1×1.6×0.62=0.191kg/m

单孔药量：QK=q×L=0.191×3.2=0.611kg

L—炮眼深度，320cm

得：β=0.57，和查表值相差不大，按0.6取值。

将参数代入得：QK=
×
×0.6×320×1=0.765kg，

装药集中度q=0.24kg/m.

通过现场试验和施工经验数据，确定q=0.15～0.25kg/m，以上两组计算结果均符合要求。根据围岩情况取值范围见表2。

装药集中度（q）(kg/m)

注：1.fr为单轴极限抗压强度；2.孔间距随岩石强度或轮廓曲率半径变大，而增大；3.在本断面中，周边眼45cm，周边眼抵抗线60cm。装药集中度0.19kg/m。

（6）周边眼爆破死角处理

掘进眼布置主要是确定炮眼间距和最小抵抗线，炮眼间距和最小抵抗线大小的选取由岩石的坚硬程度和炮眼深度确定。抵抗线W与炮眼深度L的关系式为W=（0.2～0.5）L，在硬岩中，炮眼越深，取较小的系数，反之取较大的系数，结合本隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩的掘进眼环向间距通常控制在a=0.6～1.0m，掘进眼层间距为b=0.8～1.2m，且环向间距和层间距一般按由内向外逐渐减小的原则布设。

底板眼主要对岩石进行二次粉碎和起到翻渣的作用，布置原则一般为孔间距a=0.8～1.2m，距离二台眼距离b=0.8～1.0m。当底板眼位置位于隧道仰拱底部开挖轮廓线时，孔间距一般为0.5～0.8m。

(1)周边眼采用不耦合间隔装药结构，其余孔采用连续装药结构。

(2)各类孔装药量分配顺序为：掏槽孔→周边孔→二圈孔→掘进孔→底板孔。

掏槽孔一般按照0.8～0.9倍孔深连续装药；

周边孔按装药集中度计算单孔药量；

二圈眼按照0.6～0.7倍孔深连续装药；

掘进眼按照0.7～0.8倍孔深连续装药；

底板孔一般按照0.7～0.8倍孔深连续装药。

同样，由于下台阶和仰拱具有良好的临空面，装药量配置适当减小。

根据现场实际的爆破效果，并逐步调整，上台阶各孔布置及药量布置见图5、表3。下台阶各孔布置及药量布置见图6、表4。

图5上台阶各孔布置及药量布置

表3上台阶Ⅱ、Ⅲ级围岩钻爆参数表

图6下台阶各孔布置及药量布置

表4下台阶Ⅱ、Ⅲ级围岩钻爆参数表

10）总药量与总孔数核算

钻孔深度为3.2m（见第3页），

除周边孔外，炮眼数目按式计算。

上台阶轮廓线长22.6m，周边眼按间距45cm布孔，装药集中度取0.19kg/m,孔深3.2m。

得：N孔=22.6/0.45=50个，周边眼总药量
=50×0.19×3.2=30.4kg

上台阶总药量Q=KSL=224.12kg

代入参数得：N=76个

则上台阶总炮孔N=76+50=126个。

计算得知，其上台阶布孔数和总装药量合理。

同理，计算仰拱和下台阶，其参数合理。

网络连接一般采用复式连接法，即每个主干线上的塑料导爆管雷管采用双管并联与孔内的塑料导爆管连接（见图7）。

6.2.2作业器具就位和测量放线

出渣结束后，将作业平台推往掌子面，将36V照明线路引至掌子面，检查水压、风压线路是否完好，风压力、水压力和蓄水池水量是否足够，送风设施是否完好。

测量人员用全站仪和水准仪，确定出隧道中心线、拱顶面高程和拱脚高程；并在开挖轮廓线上每间隔1～2m测设出开挖轮廓控制点，利用开挖轮廓控制点用红油漆画出开挖轮廓线。

按照爆破设计的要求，根据已绘制的开挖轮廓线标出周边眼炮眼位置，并利用中线和拱顶高程，用支距法画出掏槽眼和底板眼的位置。其余眼由外向内按照爆破设计布置，布孔要求如下：

1）掏槽眼布孔误差不大于±3cm。

2）周边孔严格按设计开挖轮廓线布置，在硬岩层中，周边眼的眼口在断面设计轮廓线上；在软岩中，周边眼的眼口在断面设计轮廓线内小于8cm。

3）其余各孔不大于±5cm。

若遇挂眼困难，炮孔位置可适当调整，但必须保证调整后，相邻各孔间距均匀布置，注意掏槽眼需整体移动，孔间调整范围不得大于其误差值。

由于孔位为红油漆标识，为了防止钻孔过程中，将标识的孔位位置破坏，一般先用钻机在标识的孔位位置钻取一部分控制点位，然后才进行钻孔作业。钻孔必须做到“准、平、直、齐”四要素满足以下精度要求：

1）掏槽眼：钻眼位置、深度、角度按设计施工，眼口间距和深度允许偏差5cm。

2）掘进眼和二圈眼：钻眼位置、深度、角度按设计施工，眼口间距、眼底误差均不大于10cm。

3）周边眼：开眼位置在设计断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm；周边眼外斜率不得大于5cm/m，眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm，最大不得超过15cm。内圈眼至周边眼的排距，误差不得大于5cm；炮眼深度超过2.5m时，内圈眼与周边眼宜采用相同的斜率。

4）应按实际情况调整炮眼深度，力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一垂直面上。

6.2.5清孔与孔位验收

1）验收前，用小直径高压风管将炮眼内石屑吹净。

2）逐孔检查孔深、孔的角度和孔间距，对不符合要求的孔须重钻，在验收的同时，根据掌子面的平整情况，局部修正装药量。

6.2.6爆破器材现场就位

6.2.7装药与炮口堵塞

（1）周边眼按设计装药量和设计的不耦合间隔装药结构进行装药。其他眼按连续装药结构和设计药量装药。

（2）当掌子面凹凸不平，其各孔装药量可随炮孔深度变化作相应的调整。当实际炮孔所处位置有软层或者裂缝通过，应取消该孔装药并适当减少相邻内圈孔的用药量。

（1）预制炮泥，每条长10～15cm。

（2）各孔堵塞长度周边不小于20m，其余各孔不小于40cm。

（3）堵塞过程要妥善保护网路。

（4）堵塞材料应选用粘土或砂子等材料，不得选用易燃性材料。

6.2.8网路连接与检查

1）每个击发雷管连接塑料导爆管数不多于24根。

3）网路连接自有下垂不得拉紧。

4）孔内雷管不得错段，具体操作时由班组长分发导爆管雷管并监督完成。

3）其他要求爆破安全规程办理。

6.2.10通风和排险

1）爆破后，一般通风时间不得小于15分钟。

2）爆破后，应该由专职安全人员对爆破点围岩稳定情况、有无盲炮进行查看，确认无危险源后，方可解除警戒。如有危险源，按相关安全规程办理。

3）派专人对爆破后松动岩石进行排除。

6.2.11光爆效果检查

由技术人员对残眼率、爆破进尺、轮廓圆顺度，超欠挖等参数进行检查，为优化爆破参数提供依据。检查要求按以下标准执行：

1）开挖轮廓圆滑，开挖面平整。

2）爆破进尺达到设计要求，爆出的石块块度满足装碴要求。

3）炮眼痕迹保存率〔(残留有痕迹的炮眼数/周边眼总数)×100%〕，硬岩≥80%，中硬岩≥60%，并在开挖轮廓面上均匀分布。

4）隧道施工应严格控制超挖，允许超挖值见下表3：

表3隧道允许超挖值（cm）

爆破设计开挖断面周长（不包括隧底）

5）隧道开挖应严格控制欠挖，当围岩完整、石质坚硬时，允许岩石个别突出部分侵入衬砌不大于5cm（每1m2不大于0.1m2）；拱脚和墙脚以上1m范围内严禁欠挖。

6）两次爆破的衔接台阶尺寸不大于15cm。

6.2.12爆破参数调整

光面爆破参数检查后，如果光面爆破结果未能满足要求，应分析原因，找出其中的问题，对爆破设计进行优化。其分析的主要关键点如下：

1)若进尺不够，残眼率高，主要是掏槽眼的角度和排拒问题。

2）若周边眼眼间距之间有突出物，主要是眼间距过大，或者抵抗线过小的问题。

4）若错台明显，主要是周边眼外插角的问题。

5）若超挖严重，一般是周边眼外插角过大或装药量过大，增大了围岩的松动圈。

表4一个工作面劳力组织表（断面78m2）

钻爆设计、施工指导及盲炮处理

本表劳动力组织适用于一个工作面开挖施工，手持风钻钻爆作业在正常情况下，按以往施工经验，断面0.2～0.3人/m2布置钻爆人员比较合理；大断面取小值，小断面取大值。

目前常用为气腿式凿岩机，全断面开挖时，一般按0.2～0.25台/㎡配置数量。作业平台采用自加工简易钻孔台架。

表5机具设备表（以断面80m2为例）

注:在送风距离1000m内，风动凿岩机和空压机的配置比例一般为4～5：1.随送风距离的增加，比值减小。

9.1易出现的质量问题

钢结构安装工程彩板施工方案1）周边眼角度和间距达不到设计要求。

2）由于掌子面不平整等因素，掏槽眼的深度和角度达不到要求。

3）因同一掌子面地质条件不均匀性，钻孔参数和装药参数未根据地质条件实时调整，造成爆破效果差。

控制好隧道的光面爆破必须做到以下三点：一是做好钻爆设计施工方案并优化钻爆参数；二是加强现场管理，严格钻爆工艺；三是对光面爆破质量进行现场考核，落实到人。

DB4403／T 136-2021 饮用水水源保护区标志设置技术指引.pdf9.2.1钻爆设计与优化

根据不同的围岩和断面宽度，进行钻爆设计，选择合理的钻爆参数，用钻爆设计指导施工，并在施工中不断总结经验，优化钻爆设计，这是是提高隧道开挖光面爆破的重要环节。

9.2.2加强现场管理，严格钻爆工艺