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摘要：在复杂地质环境条件下，高速公路中应用爆破技术，确保工程质量和施工进度及施工安全。因此，结合多年洞库、隧道、公路的施工经验，对爆破欠挖控制技术进行分析，探讨爆破技术在高速公路施工中的应用，也为相关类似工程施工提供参考。
关键词：爆破技术；高速公路隧道施工；光面爆破；欠挖控制
中图分类号：U412文献标识码： A
引言
随着社会科学技术的不断发展，工业炸药及爆破器材与爆破技术的发展，国家水、陆、空交通运输业的逐步壮大，全国各地客流量逐年增加需求，各地新建、扩建、改建高速公路隧道工程也在不断加密建设和改善。
1、工程概况
湄渝高速公路A5合同段路线全长9.3公里，起点(桩号YK37+060)始于江口镇石狮村附近，终点位于萩芦镇萩芦互通(桩号YK46+360)。本隧道全长930.5m，左右洞呈分离布置，左洞全长923m，右洞全长938m，为中隧道。隧道进口设计桩号：右洞为YK40+292，左洞为ZK40+299；进口设计高程：右洞为80.954m，左洞为80.99m，隧道出口设计桩号：右洞为YK41+230，左洞为ZK41+222；出口设计高程：右洞为94.601m，左洞为94.456m。
本合同段院里隧道洞口进口采用削竹式洞门，出口采用端墙式洞门。其中Ⅱ级围岩采用全断面法，Ⅲ级围岩采用两步中隔壁法，Ⅳ级围岩采用四步中隔壁法，Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法爆破开挖。其中Ⅱ级围岩爆破开挖方量115430.9m3，Ⅲ级围岩爆破开挖方量为39394.3m3, Ⅳ级围岩爆破开挖量为44537m³, Ⅴ级围岩爆破开挖方量为33464m³。预计总爆破开挖石方量232.8万方。
2、爆破开挖方案
根据井巷掘进爆破隧道爆破开挖法，本隧道采取新奥法开挖。根据地质条件及围岩情况，采取不同的开挖方法。其中Ⅱ级围岩采用全断面法，Ⅲ级围岩采用两步中隔壁法，Ⅳ级围岩采用四步中隔壁法，Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法爆破开挖Ⅱ级围岩采用全断面法，Ⅲ级围岩采用两步中隔壁法，Ⅳ级围岩采用四步中隔壁法，Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法爆破开挖。具体开挖参数见附图。
3、爆破参数设计
本隧道施工中将根据实际地质条件、开挖断面、开挖循环进尺、钻眼机具、爆破器材、振速要求编制爆破设计，采用光面爆破、预裂爆破和预留光爆层爆破技术相结合，达到减少爆破振动、降低噪音、使围岩成形圆顺、平均线形超挖控制在5～10cm、达到充分发挥围岩自承能力的目的。
3.1 设计原则
①根据洞室围岩岩性、结构、构造特点合理选择周边眼间距E和最小抵抗线W，辅助眼交错均匀布置，周边炮眼和辅助炮眼眼底在同一垂直面上。
②合理选择掏槽形式，采用直眼掏槽，保证达到最佳掏槽效果，掏槽眼比辅助眼深10～20cm。
③严格控制周边眼（预裂眼）装药量，采用竹片上绑扎导爆索和光爆专用小药卷间隔装药，使药量沿炮眼均匀分布。
④合理分布掘进眼，以达到炮眼数量少，材料最省，同时石碴块度适中，便于装卸。
⑤合理选择循环进尺，根据围岩状况、施工部位、工期要求及机械能力等因素来综合考虑。
⑥合理选择爆破材料，采用2号岩石及乳化炸药，非电毫秒雷管、塑料导爆管、导爆索。
⑦合理选择起爆顺序和爆破网络联接方式，采用导爆管起爆网路，毫秒雷管分段起爆，时差50～100ms，同时控制单段同时起爆装药量，确保临近洞室围岩中最大振速小于爆破安全规程允许要求。
⑧动态设计、动态施工。根据开挖后断面量测、围岩量测和爆破振动监控结果，采用计算机信息化管理系统，不断优化爆破设计。
3.2 钻爆参数的选择
针对不同围岩通过爆破实验来确定爆破参数，本工程设计资料指明为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，根据各类围岩物理和力学性质的不同，故爆破设计初选爆破参数见下表。详细爆破参数及炮孔布置见附图表1。
表1 光面爆破参数表
周边眼间距E（cm） 周边眼最小抵抗线W（cm） 相对距离E/W 周边眼装药集中度q（kg/m） 装药不偶合系数D
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级 55～70 70～85 0.80～1.00 0.30～0.35 1.25～1.50
Ⅴ级 45～60 60～75 0.80～1.00 0.20～0.30 1.50～2.00
3.3 掏槽方式
全断面掘进时采用直眼掏槽方式，掏槽断面26m2。
3.4装药结构及堵塞方式
①装药结构：周边眼用小直径药卷间隔捆绑在竹片上以控制药卷间距，药卷用导爆索串联传爆；掏槽眼、掘进眼均为连续装药，非电毫秒雷管传爆，所有炮眼均采用反向装药结构。
②堵塞方式
所有炮眼装药后均先装5cm水袋再用炮泥堵塞，堵塞长度大于20cm。
3.5起爆网路及起爆方式
采用导爆管串、并联起爆网路。导火索、电雷管起爆，毫秒雷管传爆，起爆时差间隔50～100ms，以控制爆破震动迭加和减少单响最大起爆药量，减少爆破震动。详细钻爆参数见附图。
4、光面爆破欠挖控制施工方法及工艺
4.1钻爆机具材料
钻孔采用13台YT—28型凿岩机和4台20m³空压机，人工钻孔，钻孔直径为42mm，一字形合金钢钻头。周边眼采用ø 25mm小直径药卷，其余炮眼采用ø 32mm×200mm二号岩石乳化炸药。引爆雷管为8号工业纸壳火雷管，爆破网络采用塑料导爆管连接孔内微差非电毫秒雷管起爆。
4.2光面爆破施工工艺
4.2.1 放样布眼
钻眼前，测量人员用全站仪和水准仪，准确定出隧道中心线和拱顶面高程；用红油漆画出开挖轮廓线，并标出炮眼位置，其误差不得超过5cm；每次测量放线的同时，要对上次爆破断面进行检查，及时调整爆破参数，以达到最佳爆破效果。
4.2.2 钻眼要求
掏槽眼：深度、角度按设计施工，眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm。
辅助眼：深度、角度按设计施工，眼口排距、行距误差均不大于5cm。
周边眼：开眼位置在設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；内圈眼与周边眼宜采用相同的斜率。钻眼装药率调整，当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度并相应调整装药量，力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一垂直面上。钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后，方可装药爆破
4.2.3 炮眼布置要求
（1）先布置掏槽眼，其方向在岩层层理明显时应尽量垂直于层理，掏槽眼应比其他眼加深20cm。
（2）周边眼严格按设计开挖轮廓线布置，周边眼的眼口在断面设计轮廓线上，眼底超出轮廓线小于10cm；
（3）辅助眼均匀分布的原则布置。
4.2.4 孔口堵塞长度
已装药的炮眼应及时用炮泥堵塞、密封，周边眼的堵塞长度不宜小于20cm，其余炮眼的堵塞长度不宜小于35cm，且堵塞密实，严禁用纸箱等易燃物进行堵塞。
4.2.5 清孔装药
装药前用小直径高压风管将炮眼内石屑吹净，装药需分片、分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”不得混装。周边眼采用小直径药卷配导爆索，以增加不耦合系数和爆破时的缓冲作用，炮孔装药均采用反向装药结构。
4.2.6 连接起爆网络
起爆网络采用中心对称法，每圈炮眼同时起爆，相邻两排爆破间隔时间大于50ms,各类炮眼雷管连接段数相同。引爆雷管应用绝缘胶布包扎在离一根导爆管自由端15cm处，聚能穴背向传爆方向，网络连好后要有专人负责检查后再起爆。
4.2.7 光面爆破施工技术措施
（1）对所有爆破作业人员进行岗前培训，使他们充分了解光面爆破的重要性及一些有效可行的施工方法，以提高操作熟悉程度，爆破工必须持证上岗。
（2）选用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的2号岩石乳化炸药。
（3）用不耦合装药结构，光面爆破不耦合系数为1.5～2.0，但药卷直径不应小于该炸药的临界直徑，以保证稳定传爆。
（4）严格掌握与周边眼相邻的内圈眼的爆破效果，为周边眼爆破创造临空面。周边眼应尽量同时起爆。
（5）控制周边眼装药集中度，采取间隔装药结构，为克服眼底岩石的夹制作用，可在眼底加强装药。
（6）当岩石层理明显时，炮眼方向应尽量垂直于层理面，如节理发育，炮眼应尽量避开节理，以防卡钻和影响爆破效果。
5.超欠挖控制措施
隧道工程施工中，超欠挖现象极其常见。分析该现象的危害性，发现其不仅会破坏隧道施工质量，使隧道局部应力过分集中，导致隧道变形，还容易增大工程造价，给施工人员制造更多的工作量。另外，隧道超欠挖违背了“爱护围岩”的施工原则，致使围岩产生凹凸不平现象，降低围岩的结构强度以及结构稳定性。
5.1 提高钻孔技术水平
钻孔精度对隧道超欠挖的影响主要是周边炮孔的外插角θ、开口误差e 和一次爆破进尺L，它们与超欠挖高度h 有如下的关系：
H=e+Ltan（θ/2）
5.2 周边眼隔孔装药
在理论计算的周边眼间距基础上适当加密，采用，一个孔装药，邻孔不装药，以增加周边眼的爆破自由面。同时对隧道断面成形起导向作用，采用这种方式不但有效的减少超欠挖，而且节约了成本。
5.3 周边孔开口误差的三种情况
L 可用炮眼深度代替，由公式可知，L 越小，h 就越小，所以应尽量采用浇欠的爆破，此外较欠的炮眼装药量较小，对周边围岩损伤也就较小。
实际施工中周边开口位置e 有三种情况，第一种情况不影响超欠挖，第二种情况将是超欠挖增加一个e 值，第三种情况将使超欠挖减少一个e 值，第三种情况即e 为负值对减少超欠挖是有效的，在石金山隧道的开过程中，先在掌子面完整醒目的标出周边孔位线，周边孔开口位置一般控制在孔位线以内2-3cm。
5.4 做好现场组织与管理
现场组织与管理是影响隧道开挖效果的关键因素，如果施工组织不当，管理不严，隧道开挖效果必然得不到保障。所以在实际施工中，施工单位务必要强化管理，要严格按照相关施工要求、爆破要求来施工，确保隧道开挖作业的标准化、规范化。
结束语
总之，光面爆破作为一种成熟可靠的技术，在近距离和复杂的环境条件下，取得的效果良好。在高速公路隧道开挖施工中，将爆破振动与爆破飞石都在设计控制要求以内，对周围的人员与通讯线路等设施没有造成任何破坏，达到了设计安全目标。
参考文献
[1] 胡晓敏.石方爆破施工控制技术探讨[J].交通科技.
[2] 史雅语，金翼良，顾毅成．工程爆破实践[M]．合肥：中国科学技术大学出版社，2002．
关键词：爆破技术；高速公路隧道施工；光面爆破；欠挖控制
中图分类号：U412文献标识码： A
引言
随着社会科学技术的不断发展，工业炸药及爆破器材与爆破技术的发展，国家水、陆、空交通运输业的逐步壮大，全国各地客流量逐年增加需求，各地新建、扩建、改建高速公路隧道工程也在不断加密建设和改善。
1、工程概况
湄渝高速公路A5合同段路线全长9.3公里，起点(桩号YK37+060)始于江口镇石狮村附近，终点位于萩芦镇萩芦互通(桩号YK46+360)。本隧道全长930.5m，左右洞呈分离布置，左洞全长923m，右洞全长938m，为中隧道。隧道进口设计桩号：右洞为YK40+292，左洞为ZK40+299；进口设计高程：右洞为80.954m，左洞为80.99m，隧道出口设计桩号：右洞为YK41+230，左洞为ZK41+222；出口设计高程：右洞为94.601m，左洞为94.456m。
本合同段院里隧道洞口进口采用削竹式洞门，出口采用端墙式洞门。其中Ⅱ级围岩采用全断面法，Ⅲ级围岩采用两步中隔壁法，Ⅳ级围岩采用四步中隔壁法，Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法爆破开挖。其中Ⅱ级围岩爆破开挖方量115430.9m3，Ⅲ级围岩爆破开挖方量为39394.3m3, Ⅳ级围岩爆破开挖量为44537m³, Ⅴ级围岩爆破开挖方量为33464m³。预计总爆破开挖石方量232.8万方。
2、爆破开挖方案
根据井巷掘进爆破隧道爆破开挖法，本隧道采取新奥法开挖。根据地质条件及围岩情况，采取不同的开挖方法。其中Ⅱ级围岩采用全断面法，Ⅲ级围岩采用两步中隔壁法，Ⅳ级围岩采用四步中隔壁法，Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法爆破开挖Ⅱ级围岩采用全断面法，Ⅲ级围岩采用两步中隔壁法，Ⅳ级围岩采用四步中隔壁法，Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法爆破开挖。具体开挖参数见附图。
3、爆破参数设计
本隧道施工中将根据实际地质条件、开挖断面、开挖循环进尺、钻眼机具、爆破器材、振速要求编制爆破设计，采用光面爆破、预裂爆破和预留光爆层爆破技术相结合，达到减少爆破振动、降低噪音、使围岩成形圆顺、平均线形超挖控制在5～10cm、达到充分发挥围岩自承能力的目的。
3.1 设计原则
①根据洞室围岩岩性、结构、构造特点合理选择周边眼间距E和最小抵抗线W，辅助眼交错均匀布置，周边炮眼和辅助炮眼眼底在同一垂直面上。
②合理选择掏槽形式，采用直眼掏槽，保证达到最佳掏槽效果，掏槽眼比辅助眼深10～20cm。
③严格控制周边眼（预裂眼）装药量，采用竹片上绑扎导爆索和光爆专用小药卷间隔装药，使药量沿炮眼均匀分布。
④合理分布掘进眼，以达到炮眼数量少，材料最省，同时石碴块度适中，便于装卸。
⑤合理选择循环进尺，根据围岩状况、施工部位、工期要求及机械能力等因素来综合考虑。
⑥合理选择爆破材料，采用2号岩石及乳化炸药，非电毫秒雷管、塑料导爆管、导爆索。
⑦合理选择起爆顺序和爆破网络联接方式，采用导爆管起爆网路，毫秒雷管分段起爆，时差50～100ms，同时控制单段同时起爆装药量，确保临近洞室围岩中最大振速小于爆破安全规程允许要求。
⑧动态设计、动态施工。根据开挖后断面量测、围岩量测和爆破振动监控结果，采用计算机信息化管理系统，不断优化爆破设计。
3.2 钻爆参数的选择
针对不同围岩通过爆破实验来确定爆破参数，本工程设计资料指明为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，根据各类围岩物理和力学性质的不同，故爆破设计初选爆破参数见下表。详细爆破参数及炮孔布置见附图表1。
表1 光面爆破参数表
周边眼间距E（cm） 周边眼最小抵抗线W（cm） 相对距离E/W 周边眼装药集中度q（kg/m） 装药不偶合系数D
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级 55～70 70～85 0.80～1.00 0.30～0.35 1.25～1.50
Ⅴ级 45～60 60～75 0.80～1.00 0.20～0.30 1.50～2.00
3.3 掏槽方式
全断面掘进时采用直眼掏槽方式，掏槽断面26m2。
3.4装药结构及堵塞方式
①装药结构：周边眼用小直径药卷间隔捆绑在竹片上以控制药卷间距，药卷用导爆索串联传爆；掏槽眼、掘进眼均为连续装药，非电毫秒雷管传爆，所有炮眼均采用反向装药结构。
②堵塞方式
所有炮眼装药后均先装5cm水袋再用炮泥堵塞，堵塞长度大于20cm。
3.5起爆网路及起爆方式
采用导爆管串、并联起爆网路。导火索、电雷管起爆，毫秒雷管传爆，起爆时差间隔50～100ms，以控制爆破震动迭加和减少单响最大起爆药量，减少爆破震动。详细钻爆参数见附图。
4、光面爆破欠挖控制施工方法及工艺
4.1钻爆机具材料
钻孔采用13台YT—28型凿岩机和4台20m³空压机，人工钻孔，钻孔直径为42mm，一字形合金钢钻头。周边眼采用ø 25mm小直径药卷，其余炮眼采用ø 32mm×200mm二号岩石乳化炸药。引爆雷管为8号工业纸壳火雷管，爆破网络采用塑料导爆管连接孔内微差非电毫秒雷管起爆。
4.2光面爆破施工工艺
4.2.1 放样布眼
钻眼前，测量人员用全站仪和水准仪，准确定出隧道中心线和拱顶面高程；用红油漆画出开挖轮廓线，并标出炮眼位置，其误差不得超过5cm；每次测量放线的同时，要对上次爆破断面进行检查，及时调整爆破参数，以达到最佳爆破效果。
4.2.2 钻眼要求
掏槽眼：深度、角度按设计施工，眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm。
辅助眼：深度、角度按设计施工，眼口排距、行距误差均不大于5cm。
周边眼：开眼位置在設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；内圈眼与周边眼宜采用相同的斜率。钻眼装药率调整，当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度并相应调整装药量，力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一垂直面上。钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后，方可装药爆破
4.2.3 炮眼布置要求
（1）先布置掏槽眼，其方向在岩层层理明显时应尽量垂直于层理，掏槽眼应比其他眼加深20cm。
（2）周边眼严格按设计开挖轮廓线布置，周边眼的眼口在断面设计轮廓线上，眼底超出轮廓线小于10cm；
（3）辅助眼均匀分布的原则布置。
4.2.4 孔口堵塞长度
已装药的炮眼应及时用炮泥堵塞、密封，周边眼的堵塞长度不宜小于20cm，其余炮眼的堵塞长度不宜小于35cm，且堵塞密实，严禁用纸箱等易燃物进行堵塞。
4.2.5 清孔装药
装药前用小直径高压风管将炮眼内石屑吹净，装药需分片、分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”不得混装。周边眼采用小直径药卷配导爆索，以增加不耦合系数和爆破时的缓冲作用，炮孔装药均采用反向装药结构。
4.2.6 连接起爆网络
起爆网络采用中心对称法，每圈炮眼同时起爆，相邻两排爆破间隔时间大于50ms,各类炮眼雷管连接段数相同。引爆雷管应用绝缘胶布包扎在离一根导爆管自由端15cm处，聚能穴背向传爆方向，网络连好后要有专人负责检查后再起爆。
4.2.7 光面爆破施工技术措施
（1）对所有爆破作业人员进行岗前培训，使他们充分了解光面爆破的重要性及一些有效可行的施工方法，以提高操作熟悉程度，爆破工必须持证上岗。
（2）选用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的2号岩石乳化炸药。
（3）用不耦合装药结构，光面爆破不耦合系数为1.5～2.0，但药卷直径不应小于该炸药的临界直徑，以保证稳定传爆。
（4）严格掌握与周边眼相邻的内圈眼的爆破效果，为周边眼爆破创造临空面。周边眼应尽量同时起爆。
（5）控制周边眼装药集中度，采取间隔装药结构，为克服眼底岩石的夹制作用，可在眼底加强装药。
（6）当岩石层理明显时，炮眼方向应尽量垂直于层理面，如节理发育，炮眼应尽量避开节理，以防卡钻和影响爆破效果。
5.超欠挖控制措施
隧道工程施工中，超欠挖现象极其常见。分析该现象的危害性，发现其不仅会破坏隧道施工质量，使隧道局部应力过分集中，导致隧道变形，还容易增大工程造价，给施工人员制造更多的工作量。另外，隧道超欠挖违背了“爱护围岩”的施工原则，致使围岩产生凹凸不平现象，降低围岩的结构强度以及结构稳定性。
5.1 提高钻孔技术水平
钻孔精度对隧道超欠挖的影响主要是周边炮孔的外插角θ、开口误差e 和一次爆破进尺L，它们与超欠挖高度h 有如下的关系：
H=e+Ltan（θ/2）
5.2 周边眼隔孔装药
在理论计算的周边眼间距基础上适当加密，采用，一个孔装药，邻孔不装药，以增加周边眼的爆破自由面。同时对隧道断面成形起导向作用，采用这种方式不但有效的减少超欠挖，而且节约了成本。
5.3 周边孔开口误差的三种情况
L 可用炮眼深度代替，由公式可知，L 越小，h 就越小，所以应尽量采用浇欠的爆破，此外较欠的炮眼装药量较小，对周边围岩损伤也就较小。
实际施工中周边开口位置e 有三种情况，第一种情况不影响超欠挖，第二种情况将是超欠挖增加一个e 值，第三种情况将使超欠挖减少一个e 值，第三种情况即e 为负值对减少超欠挖是有效的，在石金山隧道的开过程中，先在掌子面完整醒目的标出周边孔位线，周边孔开口位置一般控制在孔位线以内2-3cm。
5.4 做好现场组织与管理
现场组织与管理是影响隧道开挖效果的关键因素，如果施工组织不当，管理不严，隧道开挖效果必然得不到保障。所以在实际施工中，施工单位务必要强化管理，要严格按照相关施工要求、爆破要求来施工，确保隧道开挖作业的标准化、规范化。
结束语
总之，光面爆破作为一种成熟可靠的技术，在近距离和复杂的环境条件下，取得的效果良好。在高速公路隧道开挖施工中，将爆破振动与爆破飞石都在设计控制要求以内，对周围的人员与通讯线路等设施没有造成任何破坏，达到了设计安全目标。
参考文献
[1] 胡晓敏.石方爆破施工控制技术探讨[J].交通科技.
[2] 史雅语，金翼良，顾毅成．工程爆破实践[M]．合肥：中国科学技术大学出版社，2002．