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[摘要]以堡镇隧道进口段实际施工为例，介绍了施工中软岩光面爆破施工参数的选择、具体的施工工艺，对于控制隧道超欠挖起到了积极的作用。同时介绍了采用光面爆破的爆破效果和取得的经济效益。
[关键词]铁路隧道；软岩；光面爆破；参数选择
1． 光面爆破技术介绍
光面爆破是通过正确确定爆破参数和施工方法，使爆破后的围岩断面轮廓整齐，最大限度的减轻爆破对围岩的震动和破坏，尽可能维持围岩原有完整性和稳定性的爆破技术。其主要标准为：开挖轮廓成型，无明显的爆破裂缝；围岩壁上均匀留下50％以上的半面炮眼痕迹；岩面平整，超挖和欠挖符合规定要求，无危石等。光面爆破是松软及不均质的地质岩体中较为有效的开挖爆破技术，它的成功与否主要取决于爆破参数的确定，其主要参数包括：周边炮眼的间距、光面爆破层的厚度和装药集中度等，爆破参数初步确定后都要在现场爆破实践中加以修正完善，以取得良好的光面爆破效果。
2． 光面爆破技术在堡镇隧道施工中的应用
2.1工程概述。
堡镇隧道位于湖北省长阳县，采用左、右双单线方案，为新建Ⅰ级铁路隧道，左、右线间距为30m。其中左线隧道全长11563m，是宜万铁路第二长大隧道，是该线上四大重点控制工程之一。
隧道地处构造剥蚀、侵蚀中山区，最大埋深约为630m，穿越地层大部分为砂质页岩，粉砂质页岩地层,岩层软弱发育。
隧道沿线不良地质主要有高地应力、软岩大变形、顺层滑坡及隧道口附近的边坡滑塌。隧道穿越地层走向平行洞轴，加之节理切割，左侧边墙，拱脚存在不稳定结构体，易产生滑塌、塌方，工程地质情况十分复杂，其围岩级别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级。其中左线隧道进口段Ⅳ级围岩为砂质页岩、粉砂质页岩，为较软岩。
2.2施工方案选择。
根据堡镇隧道进口段的围岩情况和施工单位现有机械设备、人员技术素质、施工环境条件、工期、安全等要求选择左线进口段Ⅴ级围岩采用台阶法开挖， Ⅳ级围岩采用全断面开挖方案。全断面一次开挖法施工中采用光面爆破技术，可以减少对围岩的扰动，增强围岩的自稳能力，特别是在不良地质条件下更为显著，不仅可以减少危石，保证了施工的安全，而且光面爆破使开挖面平整，岩石无破碎，减少了裂隙，大大减少了超欠挖量，同时保证了后续的喷锚支护、防水板铺挂、二次衬砌等工序的施工质量，较好的控制了二次衬砌的超挖回填，从而降低了成本，加快了工程进度。
为加快正洞的掘进速度，减少劳动强度，加工制成了简易的钻孔台车。台车分三层，以保证整个开挖断面的布眼、钻孔、装药、支护作业，台车采用装载机辅助就位和移出的方式。
2.3爆破方案的选择。
影响光面爆破的因素较为复杂，除地质条件外，决定光面爆破的重要因素还有隧道开挖断面的形状和尺寸、预留光面爆破层的厚度、周边眼间距、装药量、炸药的品种性能、装药结构、起爆技术以及打眼的准确性等。
2.3.1炸药的选择和装药结构的确定。
堡镇隧道左线进口段主要为Ⅳ级围岩，为较软岩，参照以往的施工经验和现场实际情况，决定选用乳化炸药；周边眼采用空气间隔、不耦合装药，其他炮眼采用连续柱状装药，采用火雷管和非电毫秒导爆管起爆，装药结构见图1。
2.3.2掏槽眼布置。采用全断面开挖隧道时，开始只有一个临空面，显然，这不利于取得较好的爆破效果，需要创造新的临空面。为此，首先必须选择合适的掏槽形式，以取得理想的掏槽效果。堡镇隧道左线进口Ⅳ级围岩掏槽形式为复式楔形结构，掏槽眼布置如图2所示。
2.3.3炮眼的布置。严格控制周边眼的装药量，采用合理的装药结构，尽可能使药眼长度均匀分布，这是实现光面爆破的重要条件。
堡镇隧道左线进口段Ⅳ级围岩在爆破设计中选取周边眼间距E=40cm，最小抵抗线W=50cm，炮眼密集系数K=E/W=0.80，装药密度q=0.07Kg/m，炮眼布置如图3所示。
2.4光面爆破施工工艺
2.4.1放样布眼。
钻眼前，测量人员采用激光照准仪严格控制开挖方向和开挖轮廓线，用红油漆准确绘出开挖断面中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不超过5cm。
2.4.2台车定位、钻眼。
调整钻孔台车与隧道轴线保持平行，准确就位。钻工严格按标定的眼位钻眼，特别是周边眼的钻孔精度比其他炮眼要高，开眼误差控制在3cm以内，周边眼、底边眼的外插角一般取3°，保证两茬炮交界处台阶小于15cm，同时，根据眼口位置处岩石的凹凸不平程度调整炮眼深度，以保证眼底在同一平面上。周边眼先从拱顶打，第一个炮眼打好后插入炮杆，作为其它炮眼的参照物，整个断面的周边眼必须保证水平。经过几个循环对各种参数的收集和分析，最后确定拱部周边眼间距控制在40cm以内，边墙(曲墙)周边眼控制在35cm以内。
2.4.3清孔、装药。装药前用小直径高压风管将炮眼内石屑彻底清除干净，装药需分片、分组按钻爆设计图确定的装药量自上而下进行，需“对号入座”，不得混装。所有炮孔均用炮泥堵塞，堵塞长度周边眼不小于20cm，其他眼不小于35cm。周边眼采用小药卷配导爆索，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。
2.4.4连接起爆网络。起爆网络为复式网络，以保证起爆的可靠性和准确性，联结时导爆管不能打结或拉细。起爆雷管用绝缘胶布包扎在离一根导爆管自由端15cm处。网络联结好后要派专人负责检查没有问题后再起爆。(起爆顺序详见钻爆设计图)
3. 光面爆破应用效果分析
3.1质量方面。Ⅳ级围岩光面爆破的炮眼保存率拱部在95％以上，边墙为75％～80％(现行隧道施工规范对软岩光爆无具体要求)。减少了爆破对围岩的扰动，对围岩扰动深度仅为0.4～0.6m，尽可能保存了围岩自身原有的承载能力，从而改善了衬砌的受力状况。
3.2安全方面。
爆破后轮廓线圆顺、平整，减少了应力集中和局部落石现象，增加了施工安全度。
3.3效益方面
3.3.1初期支护喷射混凝土工程数量节约明显。激光断面仪测量结果表明，平均线形超挖5cm，拱部最大超挖12cm，基本无欠挖，隧道超、欠挖得到了有效的控制，节约了喷射混凝土的数量，不实施光爆的地段喷射混凝土方量约为：5m3/延米，光爆后约为：4m3/延米；每延米节省混凝土1m3。
3.3.2火工品消耗量比定额消耗量有所降低。实施光面爆破后，火工品消耗量和价格与定额对比详见表1。
3.3.3整体经济效益明显。
堡镇隧道进口段共5640米，通过对节约的混凝土和火工品消耗量进行测算，共节成本约667万元，经济效益明显
4.结论
隧道软岩施工中采用光面爆破技术，不但可以提高工程质量、加快施工进度、保证施工安全，而且还能取得较好的经济效益。表1
参考文献
［1］陈豪雄，殷杰主编．隧道工程．北京：中国铁道出版社，1995年．
［文章编号］1006-7619(2009)02-17-055
［作者简介］王强(1975.10- )，男，汉族，工程师，造价工程师。
注：“本文中所涉及到的图表、公式、内容请以pdf格式阅读原文。”
[关键词]铁路隧道；软岩；光面爆破；参数选择
1． 光面爆破技术介绍
光面爆破是通过正确确定爆破参数和施工方法，使爆破后的围岩断面轮廓整齐，最大限度的减轻爆破对围岩的震动和破坏，尽可能维持围岩原有完整性和稳定性的爆破技术。其主要标准为：开挖轮廓成型，无明显的爆破裂缝；围岩壁上均匀留下50％以上的半面炮眼痕迹；岩面平整，超挖和欠挖符合规定要求，无危石等。光面爆破是松软及不均质的地质岩体中较为有效的开挖爆破技术，它的成功与否主要取决于爆破参数的确定，其主要参数包括：周边炮眼的间距、光面爆破层的厚度和装药集中度等，爆破参数初步确定后都要在现场爆破实践中加以修正完善，以取得良好的光面爆破效果。
2． 光面爆破技术在堡镇隧道施工中的应用
2.1工程概述。
堡镇隧道位于湖北省长阳县，采用左、右双单线方案，为新建Ⅰ级铁路隧道，左、右线间距为30m。其中左线隧道全长11563m，是宜万铁路第二长大隧道，是该线上四大重点控制工程之一。
隧道地处构造剥蚀、侵蚀中山区，最大埋深约为630m，穿越地层大部分为砂质页岩，粉砂质页岩地层,岩层软弱发育。
隧道沿线不良地质主要有高地应力、软岩大变形、顺层滑坡及隧道口附近的边坡滑塌。隧道穿越地层走向平行洞轴，加之节理切割，左侧边墙，拱脚存在不稳定结构体，易产生滑塌、塌方，工程地质情况十分复杂，其围岩级别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级。其中左线隧道进口段Ⅳ级围岩为砂质页岩、粉砂质页岩，为较软岩。
2.2施工方案选择。
根据堡镇隧道进口段的围岩情况和施工单位现有机械设备、人员技术素质、施工环境条件、工期、安全等要求选择左线进口段Ⅴ级围岩采用台阶法开挖， Ⅳ级围岩采用全断面开挖方案。全断面一次开挖法施工中采用光面爆破技术，可以减少对围岩的扰动，增强围岩的自稳能力，特别是在不良地质条件下更为显著，不仅可以减少危石，保证了施工的安全，而且光面爆破使开挖面平整，岩石无破碎，减少了裂隙，大大减少了超欠挖量，同时保证了后续的喷锚支护、防水板铺挂、二次衬砌等工序的施工质量，较好的控制了二次衬砌的超挖回填，从而降低了成本，加快了工程进度。
为加快正洞的掘进速度，减少劳动强度，加工制成了简易的钻孔台车。台车分三层，以保证整个开挖断面的布眼、钻孔、装药、支护作业，台车采用装载机辅助就位和移出的方式。
2.3爆破方案的选择。
影响光面爆破的因素较为复杂，除地质条件外，决定光面爆破的重要因素还有隧道开挖断面的形状和尺寸、预留光面爆破层的厚度、周边眼间距、装药量、炸药的品种性能、装药结构、起爆技术以及打眼的准确性等。
2.3.1炸药的选择和装药结构的确定。
堡镇隧道左线进口段主要为Ⅳ级围岩，为较软岩，参照以往的施工经验和现场实际情况，决定选用乳化炸药；周边眼采用空气间隔、不耦合装药，其他炮眼采用连续柱状装药，采用火雷管和非电毫秒导爆管起爆，装药结构见图1。
2.3.2掏槽眼布置。采用全断面开挖隧道时，开始只有一个临空面，显然，这不利于取得较好的爆破效果，需要创造新的临空面。为此，首先必须选择合适的掏槽形式，以取得理想的掏槽效果。堡镇隧道左线进口Ⅳ级围岩掏槽形式为复式楔形结构，掏槽眼布置如图2所示。
2.3.3炮眼的布置。严格控制周边眼的装药量，采用合理的装药结构，尽可能使药眼长度均匀分布，这是实现光面爆破的重要条件。
堡镇隧道左线进口段Ⅳ级围岩在爆破设计中选取周边眼间距E=40cm，最小抵抗线W=50cm，炮眼密集系数K=E/W=0.80，装药密度q=0.07Kg/m，炮眼布置如图3所示。
2.4光面爆破施工工艺
2.4.1放样布眼。
钻眼前，测量人员采用激光照准仪严格控制开挖方向和开挖轮廓线，用红油漆准确绘出开挖断面中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不超过5cm。
2.4.2台车定位、钻眼。
调整钻孔台车与隧道轴线保持平行，准确就位。钻工严格按标定的眼位钻眼，特别是周边眼的钻孔精度比其他炮眼要高，开眼误差控制在3cm以内，周边眼、底边眼的外插角一般取3°，保证两茬炮交界处台阶小于15cm，同时，根据眼口位置处岩石的凹凸不平程度调整炮眼深度，以保证眼底在同一平面上。周边眼先从拱顶打，第一个炮眼打好后插入炮杆，作为其它炮眼的参照物，整个断面的周边眼必须保证水平。经过几个循环对各种参数的收集和分析，最后确定拱部周边眼间距控制在40cm以内，边墙(曲墙)周边眼控制在35cm以内。
2.4.3清孔、装药。装药前用小直径高压风管将炮眼内石屑彻底清除干净，装药需分片、分组按钻爆设计图确定的装药量自上而下进行，需“对号入座”，不得混装。所有炮孔均用炮泥堵塞，堵塞长度周边眼不小于20cm，其他眼不小于35cm。周边眼采用小药卷配导爆索，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。
2.4.4连接起爆网络。起爆网络为复式网络，以保证起爆的可靠性和准确性，联结时导爆管不能打结或拉细。起爆雷管用绝缘胶布包扎在离一根导爆管自由端15cm处。网络联结好后要派专人负责检查没有问题后再起爆。(起爆顺序详见钻爆设计图)
3. 光面爆破应用效果分析
3.1质量方面。Ⅳ级围岩光面爆破的炮眼保存率拱部在95％以上，边墙为75％～80％(现行隧道施工规范对软岩光爆无具体要求)。减少了爆破对围岩的扰动，对围岩扰动深度仅为0.4～0.6m，尽可能保存了围岩自身原有的承载能力，从而改善了衬砌的受力状况。
3.2安全方面。
爆破后轮廓线圆顺、平整，减少了应力集中和局部落石现象，增加了施工安全度。
3.3效益方面
3.3.1初期支护喷射混凝土工程数量节约明显。激光断面仪测量结果表明，平均线形超挖5cm，拱部最大超挖12cm，基本无欠挖，隧道超、欠挖得到了有效的控制，节约了喷射混凝土的数量，不实施光爆的地段喷射混凝土方量约为：5m3/延米，光爆后约为：4m3/延米；每延米节省混凝土1m3。
3.3.2火工品消耗量比定额消耗量有所降低。实施光面爆破后，火工品消耗量和价格与定额对比详见表1。
3.3.3整体经济效益明显。
堡镇隧道进口段共5640米，通过对节约的混凝土和火工品消耗量进行测算，共节成本约667万元，经济效益明显
4.结论
隧道软岩施工中采用光面爆破技术，不但可以提高工程质量、加快施工进度、保证施工安全，而且还能取得较好的经济效益。表1
参考文献
［1］陈豪雄，殷杰主编．隧道工程．北京：中国铁道出版社，1995年．
［文章编号］1006-7619(2009)02-17-055
［作者简介］王强(1975.10- )，男，汉族，工程师，造价工程师。
注：“本文中所涉及到的图表、公式、内容请以pdf格式阅读原文。”