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【摘 要】 隧道工程在爆破时往往不能得到表面平整的坑道轮廓线，由于施工时不愿欠挖而常造成较大超挖，欠挖也难免产生，因而给施工带来了困难和加大了工作量。普通爆破对围岩的扰动较大，使围岩因爆破的扰动降低了稳定性。为使坑道表面平整，减少超欠挖、降低爆破对围岩的扰动，以及喷锚支护等的需要，可采用光面爆破。运用光面爆破技术对隧道进行开挖，可使开挖轮廓整齐、维持岩体稳定、确保施工安全及质量，同时还因减少开挖数量和衬砌圬工数量，可明显降低造价。
【关键词】 隧道；光面爆破；装药结构；施工
目前，光面爆破在隧道工程施工中广泛应用，从小跨度发展到中、大跨度，从坚硬岩石发展到松软围岩，从浅埋发展到深埋。光面爆破具有施工速度快、节约材料、降低造价等一系列优点，但光面爆破对围岩的破坏深度，直接决定着掘进施工质量的好坏和锚喷或衬砌支护工程量的大小，进而影响掘进施工的经济效益和隧道的使用寿命。
一、光面爆破器材选用
光面爆破器材主要有：炸药、非电塑料导爆系统、毫秒雷管和导爆索等。
周边眼炸药一般选择低爆速、低密度、低猛度、高爆力、小直径、传爆性能良好的炸药。
周边眼使用的雷管一般选择分段多、起爆同时性好的非电毫秒雷管，能提高施工安全度，减少爆破振动。
二、光面爆破的改进
在隧道施工中，开挖进尺一直是隧道施工的关键，它直接影响隧道工程的各项技术和经济指标。传统的光面爆破直接用纯炮泥填塞炮孔，虽然在一定程度上保证炸药充分反应，但是爆破气体逸出自由面的温度仍然很高，能量有效利用率达不到50%。针对这种情况，工程指挥部提出了一种水一土复合填塞炮孔爆破方法。
1.水一土复合填塞炮孔爆破作用机理
炸药在岩石中爆破时释放出来的能量，主要是以冲击波和爆生气体膨胀压力的方式作用于孔壁上造成岩石破碎。采用水一土复合填塞炮孔爆破，炸药在炮孔中爆炸具有如下特性：①高压气团的膨胀形成高速射流，可起到加强岩石破碎的作用。②冲击波经过水介质时，由于水的压缩性小，与其它介质相比，吸收的爆炸能量少。因此与普通光面爆破相比，具有节能效果。③水介质的能量传递效率高，且均匀，故炸药消耗量小，破碎块度均匀。④爆破粉尘能被水气吸收，起到雾化降尘的作用。因此，水一土复合填塞炮孑L代替纯炮泥填塞炮孑L，利用水的不可压缩性和炮泥的填塞作用，减少冲击波在传播过程中的衰减，相对延长了爆生气体的作用时间，提高了岩石的破碎度和炸药的有效能量利用率，节省了炸药、加快了进尺、提高了经济效益，同时也改善了隧道内施工环境。
2.水一土复合填塞炮孔的施工工艺
（1）水袋、炮泥的加工工艺：水袋为长200ram、直径36ram的聚乙烯塑料袋，袋中充满水后，将袋口扎紧以防漏水（建议采用中铁西南科学研究院工程公司研制的PSP—1型炮孔水袋自动封装机，即塑料袋灌水及封口自动完成，使用方便，且效率高，每小时可注装700个水袋）。制作炮泥的材料一般为黏土，可以采用中铁西南科学研究院工程公司研制的PNJ—1型炮泥机制作，炮泥的规格和长度均可根据实际需要作调整。炮泥最好在使用前1～2h制作好，以免放置时间过长，炮泥失水变硬。
（2）炮孔的装药结构：炮孔的装药结构依次为药卷、水袋、炮泥。建议在实际施工过程中，药卷和水袋之间加5cm左右的炮泥，以防止水袋在放置、运输时有轻微的渗水，影响爆破效果。周边孔装药结构。水袋、炮泥的装填比例根据各孔装药后的剩余空间，具体由现场试验确定。
三、实例
云雾山隧道位于湖北省恩施市白果坝镇与和小溪沟之间，全长6682m，是宜萬铁路线八大长隧道之一。
云雾山隧道地处低中山区越岭地段，桥隧相连，地形起伏大，地形陡峻，区内受地形、地质及构造等各种条件的影响，岩溶发育强烈，溶洞、暗河、落水洞、漏斗及岩溶洼地等岩溶现象多见。云雾山隧道斜穿白果坝背斜、茅坝槽逆断层和三组较发育的节理；隧道测区排泄基准面上有5个暗河系统，隧道深部多处物探异常；另外隧道最大埋深达800多米，地应力较高。断层岩溶发育，施工中易发生突水、突泥、岩爆等地质灾害。隧道围岩约85%为Ⅱ、Ⅲ级，其余为Ⅳ、Ⅴ级，开挖采用光面爆破施工，施工难度较大。
1.影响光面爆破效果的主要因素
结合工程实际地质条件，并考虑施工技术、经济因素，具体影响光面爆破效果的主要因素有
（1）地质条件：对于裂隙少、整体性好的围岩来说，可采用全断面深孔光面爆破；由于该工程的地质构造复杂，围岩节理发育，开挖应采用“短进尺、弱爆破、强支护”的施工方法，以“多打眼、少装药”为原则，尽可能避免对隧道围岩的扰动、破坏。
（2）钻爆参数设计：工程岩体结构变化无常，选择与之适应的爆破参数才能取得最佳效果。
（3）钻眼精度：引起钻眼误差的因素有测量放线误差、开眼误差、钻眼角度误差等。
（4）起爆顺序：起爆顺序是为了逐层逐步扩大临空面，为周边眼起爆创造最佳条件。
（5）网路的可靠性：网路某一分支的失效，将影响起爆顺序和爆破效果。
（6）炸药的品种选择及装药的不耦合系数：硝铵炸药适用于一般岩石隧道，乳化炸药适用于有水岩石隧道；周边眼不耦合系数宜控制在1.25～2.0之间。
（7）装药结构和堵塞质量：选择合理的装药结构，使爆能在炮眼长度内均匀作用；炮眼堵塞长度应不短于20cm。
2.光面爆破施工工艺
（1）放样布眼钻眼前，由测量人员用红油漆准确绘出开挖断面的中线和轮廓线，周边眼位置由测量技术人员标出，其它炮眼位置由施工人员按照布眼设计图标出，其误差不超过5cm。
（2）钻眼
钻眼在自制轮行式台车上进行。凿岩台车分为3层，对称布置，把整个断面分为9个区，由风枪手分区包干负责。对于掏槽眼和周边眼精度要求比其它眼要高，开眼误差控制在3cm和5cm以内。钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练地操纵凿岩机械，特别是周边眼，一定要由经验丰富的老钻工司钻，台车下面有专人指挥，以确保周边眼外插角控制在2b～3b范围内。同时，根据眼口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。
（3）清孔
装药前，必须用由钢筋弯制的炮钩和小直径高压风管输入高压风将炮眼石屑吹净。
（4）装药
分区按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行装药，雷管要/对号入座0。所有炮眼均用炮泥堵塞。为保证炸药能量的充分利用，底板眼、掏槽眼炮泥堵塞长度以堵满炮眼为止；周边眼及其它炮眼炮泥堵塞长度为最小抵抗线。
（5）联结起爆网路
起爆网路为复式网路，以保证起爆的准确性。联结时注意导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数相同；引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。
云雾山隧道为宜万线八大隧道较长之一，地质条件不良，施工工序难度较大，掌子面的开挖进度快慢是决定施工工期的主要因素之一。为了确保施工进度及施工质量，掌子面开挖决定采用光面爆破施工。本文具体研究了其光面爆破施工工艺，实际采用该工艺施工，使云雾山隧道掌子面爆破施工，达到以下效果：①爆破后的轮廓线圆顺平整，平均线性超挖9.8cm，无欠挖；②炮眼利用率为98%；③炮眼保存率为92%；④石碴块径一般不超过40cm，最大60～70cm；⑤两茬炮的衔接台阶尺寸平均8cm，最大14cm；⑥每茬炮施工进尺为2.5～2.8m之间。总体来说，云雾山隧道开挖进尺由100m/月，到达150m/月。掌子面开外轮廓线及超欠得到了有效的控制，创造了云雾山隧道单月开挖记录，有效的保证了施工工期及施工质量。
四、结语
与其它爆破相比，光面爆破具有施工速度快、节约材料、降低造价等一系列优势。因此它能有效地控制周边眼炸药的爆破作用，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，从而确保施工安全，提高工程质量，加快施工进度。
参考文献：
【1】郑志军.襄渝铁路新紫阳隧道静态爆破施工技术[J].铁道标准设计，2009，（1）：86～89
【2】中华人民共和国行业标准铁路隧道施工规范（TB10204-2002）.中国铁道出版社，2002
【关键词】 隧道；光面爆破；装药结构；施工
目前，光面爆破在隧道工程施工中广泛应用，从小跨度发展到中、大跨度，从坚硬岩石发展到松软围岩，从浅埋发展到深埋。光面爆破具有施工速度快、节约材料、降低造价等一系列优点，但光面爆破对围岩的破坏深度，直接决定着掘进施工质量的好坏和锚喷或衬砌支护工程量的大小，进而影响掘进施工的经济效益和隧道的使用寿命。
一、光面爆破器材选用
光面爆破器材主要有：炸药、非电塑料导爆系统、毫秒雷管和导爆索等。
周边眼炸药一般选择低爆速、低密度、低猛度、高爆力、小直径、传爆性能良好的炸药。
周边眼使用的雷管一般选择分段多、起爆同时性好的非电毫秒雷管，能提高施工安全度，减少爆破振动。
二、光面爆破的改进
在隧道施工中，开挖进尺一直是隧道施工的关键，它直接影响隧道工程的各项技术和经济指标。传统的光面爆破直接用纯炮泥填塞炮孔，虽然在一定程度上保证炸药充分反应，但是爆破气体逸出自由面的温度仍然很高，能量有效利用率达不到50%。针对这种情况，工程指挥部提出了一种水一土复合填塞炮孔爆破方法。
1.水一土复合填塞炮孔爆破作用机理
炸药在岩石中爆破时释放出来的能量，主要是以冲击波和爆生气体膨胀压力的方式作用于孔壁上造成岩石破碎。采用水一土复合填塞炮孔爆破，炸药在炮孔中爆炸具有如下特性：①高压气团的膨胀形成高速射流，可起到加强岩石破碎的作用。②冲击波经过水介质时，由于水的压缩性小，与其它介质相比，吸收的爆炸能量少。因此与普通光面爆破相比，具有节能效果。③水介质的能量传递效率高，且均匀，故炸药消耗量小，破碎块度均匀。④爆破粉尘能被水气吸收，起到雾化降尘的作用。因此，水一土复合填塞炮孑L代替纯炮泥填塞炮孑L，利用水的不可压缩性和炮泥的填塞作用，减少冲击波在传播过程中的衰减，相对延长了爆生气体的作用时间，提高了岩石的破碎度和炸药的有效能量利用率，节省了炸药、加快了进尺、提高了经济效益，同时也改善了隧道内施工环境。
2.水一土复合填塞炮孔的施工工艺
（1）水袋、炮泥的加工工艺：水袋为长200ram、直径36ram的聚乙烯塑料袋，袋中充满水后，将袋口扎紧以防漏水（建议采用中铁西南科学研究院工程公司研制的PSP—1型炮孔水袋自动封装机，即塑料袋灌水及封口自动完成，使用方便，且效率高，每小时可注装700个水袋）。制作炮泥的材料一般为黏土，可以采用中铁西南科学研究院工程公司研制的PNJ—1型炮泥机制作，炮泥的规格和长度均可根据实际需要作调整。炮泥最好在使用前1～2h制作好，以免放置时间过长，炮泥失水变硬。
（2）炮孔的装药结构：炮孔的装药结构依次为药卷、水袋、炮泥。建议在实际施工过程中，药卷和水袋之间加5cm左右的炮泥，以防止水袋在放置、运输时有轻微的渗水，影响爆破效果。周边孔装药结构。水袋、炮泥的装填比例根据各孔装药后的剩余空间，具体由现场试验确定。
三、实例
云雾山隧道位于湖北省恩施市白果坝镇与和小溪沟之间，全长6682m，是宜萬铁路线八大长隧道之一。
云雾山隧道地处低中山区越岭地段，桥隧相连，地形起伏大，地形陡峻，区内受地形、地质及构造等各种条件的影响，岩溶发育强烈，溶洞、暗河、落水洞、漏斗及岩溶洼地等岩溶现象多见。云雾山隧道斜穿白果坝背斜、茅坝槽逆断层和三组较发育的节理；隧道测区排泄基准面上有5个暗河系统，隧道深部多处物探异常；另外隧道最大埋深达800多米，地应力较高。断层岩溶发育，施工中易发生突水、突泥、岩爆等地质灾害。隧道围岩约85%为Ⅱ、Ⅲ级，其余为Ⅳ、Ⅴ级，开挖采用光面爆破施工，施工难度较大。
1.影响光面爆破效果的主要因素
结合工程实际地质条件，并考虑施工技术、经济因素，具体影响光面爆破效果的主要因素有
（1）地质条件：对于裂隙少、整体性好的围岩来说，可采用全断面深孔光面爆破；由于该工程的地质构造复杂，围岩节理发育，开挖应采用“短进尺、弱爆破、强支护”的施工方法，以“多打眼、少装药”为原则，尽可能避免对隧道围岩的扰动、破坏。
（2）钻爆参数设计：工程岩体结构变化无常，选择与之适应的爆破参数才能取得最佳效果。
（3）钻眼精度：引起钻眼误差的因素有测量放线误差、开眼误差、钻眼角度误差等。
（4）起爆顺序：起爆顺序是为了逐层逐步扩大临空面，为周边眼起爆创造最佳条件。
（5）网路的可靠性：网路某一分支的失效，将影响起爆顺序和爆破效果。
（6）炸药的品种选择及装药的不耦合系数：硝铵炸药适用于一般岩石隧道，乳化炸药适用于有水岩石隧道；周边眼不耦合系数宜控制在1.25～2.0之间。
（7）装药结构和堵塞质量：选择合理的装药结构，使爆能在炮眼长度内均匀作用；炮眼堵塞长度应不短于20cm。
2.光面爆破施工工艺
（1）放样布眼钻眼前，由测量人员用红油漆准确绘出开挖断面的中线和轮廓线，周边眼位置由测量技术人员标出，其它炮眼位置由施工人员按照布眼设计图标出，其误差不超过5cm。
（2）钻眼
钻眼在自制轮行式台车上进行。凿岩台车分为3层，对称布置，把整个断面分为9个区，由风枪手分区包干负责。对于掏槽眼和周边眼精度要求比其它眼要高，开眼误差控制在3cm和5cm以内。钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练地操纵凿岩机械，特别是周边眼，一定要由经验丰富的老钻工司钻，台车下面有专人指挥，以确保周边眼外插角控制在2b～3b范围内。同时，根据眼口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。
（3）清孔
装药前，必须用由钢筋弯制的炮钩和小直径高压风管输入高压风将炮眼石屑吹净。
（4）装药
分区按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行装药，雷管要/对号入座0。所有炮眼均用炮泥堵塞。为保证炸药能量的充分利用，底板眼、掏槽眼炮泥堵塞长度以堵满炮眼为止；周边眼及其它炮眼炮泥堵塞长度为最小抵抗线。
（5）联结起爆网路
起爆网路为复式网路，以保证起爆的准确性。联结时注意导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数相同；引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。
云雾山隧道为宜万线八大隧道较长之一，地质条件不良，施工工序难度较大，掌子面的开挖进度快慢是决定施工工期的主要因素之一。为了确保施工进度及施工质量，掌子面开挖决定采用光面爆破施工。本文具体研究了其光面爆破施工工艺，实际采用该工艺施工，使云雾山隧道掌子面爆破施工，达到以下效果：①爆破后的轮廓线圆顺平整，平均线性超挖9.8cm，无欠挖；②炮眼利用率为98%；③炮眼保存率为92%；④石碴块径一般不超过40cm，最大60～70cm；⑤两茬炮的衔接台阶尺寸平均8cm，最大14cm；⑥每茬炮施工进尺为2.5～2.8m之间。总体来说，云雾山隧道开挖进尺由100m/月，到达150m/月。掌子面开外轮廓线及超欠得到了有效的控制，创造了云雾山隧道单月开挖记录，有效的保证了施工工期及施工质量。
四、结语
与其它爆破相比，光面爆破具有施工速度快、节约材料、降低造价等一系列优势。因此它能有效地控制周边眼炸药的爆破作用，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，从而确保施工安全，提高工程质量，加快施工进度。
参考文献：
【1】郑志军.襄渝铁路新紫阳隧道静态爆破施工技术[J].铁道标准设计，2009，（1）：86～89
【2】中华人民共和国行业标准铁路隧道施工规范（TB10204-2002）.中国铁道出版社，2002