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摘要：光面爆破是在隧道施工中普遍应用的一种爆破技术，采用光面爆破技术产生的裂缝较小，爆破之后岩石表面能够依照设计的轮廓成型，而且表面平顺。本文介绍了光面爆破这种爆破法的施工技术与事故预防处理，并以某工程为例介绍了光面爆破在隧道施工中的应用。
关键词：光面爆破；隧道施工；爆破法
Abstract: smooth blasting is widely application in tunnel construction of a blasting technology, using smooth blasting technology to produce the crack is small, rocky surface after blasting can be in accordance with the design outline of molding, and surface is smooth. Smooth blasting has been introduced in this paper the method of construction technology of accident prevention and treatment to taking a project as an example this paper introduces the application of smooth blasting in tunnel construction.
Key words: smooth blasting; The tunnel construction; method
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、光面爆破及其破岩机理、特点
（一）光面爆破
光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面，是通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种控制爆破技术。它与传统的爆破法相比，最显著的优点是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，确保施工安全，同时，又能减少超、欠挖，提高工程质量和进度。
（二）光面爆破的破岩机理
光面爆破的破岩机理是一个十分复杂的问题，目前仍在探索之中。尽管在理论上还不甚成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为，炸药起爆时，对岩体产生两种效应；二是爆炸气体膨胀做功所起的作用。光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波的叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸产物的膨胀作用使裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。
（三）光面爆破的特点
1、隧道成形规整，应力分布均匀，有利于围岩稳定，从而提高围岩自承能力。
2、对围岩的扰动范围小，相应的炮震裂缝少，从而增加施工安全性。
3、光爆成形规整，有利于施作锚喷支护。
4、节约材料，降低工程造价。尤其是减少超挖，可大大减少衬砌砼超耗量。
二、光面爆破施工工艺
施工顺序：测量放样→标出孔位→钻正顶孔→钻孔→装药连线→起爆。
放样布眼：钻眼前，测量人员用红铅油准确地绘出开挖断面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。
定位开眼：按炮眼布置图正确钻孔，掏槽眼和周边眼的钻孔精度要高，开眼误差控制在3cm和5cm以内。
钻眼：司钻工要熟悉炮眼布置图，能熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要由有较丰富经验的老钻工司钻，以确保周边眼准确的外插角，尽可能使两茬炮交界处台阶小于15cm。同时，应根据眼口的位置、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。
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内石屑刮出和吹净。
装药：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”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。联结起爆网络：起爆网络为复式网络，以保证起爆的可靠性和准确性。联接时要注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处，网络联好后要有专人负责检查。
三、光爆常见质量事故的预防与处理
在隧道及地下工程掘进中,常见的光爆质量事故有哑炮、带炮、冲天炮、“戴眼镜”、“挂门帘”等。其中有的事故虽然对安全无威胁，但对施工质量与工程进度的影响不容忽视。
1、哑炮
哑炮又称瞎炮、拒爆或盲炮，是指炮眼中的起爆药包经点火或通电后，雷管与炸药全未起爆或雷管爆了而炸药未爆的现象。如果雷管与部分炸药爆了，但孔底尚有剩留未爆药包，则称为半爆或残炮。哑炮与残炮是掘进中最经常发生的一种爆破事故，必须采取措施竭力避免。这种事故一旦发生，应严格遵照安全规程仔细分析，找清原因，采取有效方法予以处理，否则不得在工作面进行其他工序的工作。哑炮或残炮产生的可能原因、处理方法及预防措施，可参考下表分析。
处理哑炮时，禁止用压缩空气吹出炮泥、炸药和雷管，禁止从拒爆的炮眼上拔出雷管。
2、瞎炮
发现瞎炮，应首先查明原因。如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮，则切去损坏部分重新连接导爆管即可，但此时的接头应尽量靠近炮眼。如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮，则应参照《安全技术规程》中的有关条款进行处理。
光爆质量检查：超、欠挖：爆破后的围岩面应圆顺平整，无欠挖，超挖量在设计和规定的范围内。炮眼痕迹保存率：硬岩≥80%、中硬岩≥60%，周边炮眼痕迹在开挖轮廓面上均匀分布。对围岩的破坏程度：爆破后，围岩面上无粉碎岩石和明显的裂缝，也不应有浮石（岩性不好时应无大浮石）。炮眼利用率80%～90%。按各爆破设计装药量装药联线，塑料导爆管起爆网络采用复式联接网路。炮孔孔口采用炮泥堵塞，炮泥由炮泥机加工成型。
3、超、欠挖
（1）岩壁留有半边孔的超、欠挖
岩壁留有半边孔痕，但又有超欠挖现象。这主要是周边眼没有开在轮廓线上或眼孔与轮廓线的夹角过大。应严格按要求穿孔，才可避免。
（2）口部欠挖底部超挖
炮孔口部欠挖，底部超挖，主要原因是周边眼离轮廓线太远，孔
角过大或底部药量过多。预防措施：除严格按要求钻孔外，还应控制装药量。
（3）未留半边眼孔的超欠挖
岩壁未留半边眼孔的超欠挖现象，主要是周边眼、二圈眼的装药量过大、光面层太薄或石质太碎等等。预防时，应严格控制装药量，合理选择抵抗线厚度。
（4）两相邻半边孔中间的超欠挖
当两相邻半边孔中间有岩壁欠挖现象时，主要是周边眼间距过大或周边眼抵抗线过小。只要将眼距及抵抗线這两个光爆参数选择合理，这种现象就可以避免。
四、爆破法在隧道施工中的应用
（一）工程概述
黑山隧道工程位于甘肃省定西市与渭源县境内，进口位于定西市黑山沟左岸庙嘴村，出口位于渭源县任家川白土坡村，全长15735m，为双线隧道，衬砌内轮廓轨面以上有效面积为87.13m2，开挖断面最宽处达到14.1m。工程主要穿行于黄土高原的黄土梁、峁区，工程范围内地表黄土广布，山间冲沟发育，下切较深，冲沟沟壁陡峭，大部基岩裸露，垂直山脊多呈树杈状分布，地面高程一般为2140～2560m。
本隧道开挖断面围岩级别为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V级4种形式，开挖采用光面爆破技术分部开挖，采用锚杆、喷射混凝土、型钢拱架进行支护，特殊地段采用超前小导管配合支护。
（二）施工应用
1、在相同的爆破条件下，超挖值与f值的关系：f值越高，超挖量越少，反之，则较大。另外，断层大而密的节理易导致超挖。
在施工中，根据地质条件的变化逐渐调整爆破参数。地质较差的部位可适当减小间距和线装药密度，有时还可在两孔间加一个不装药的导向孔；在地质好的部位则反之。
2、光面爆破中，周边孔的主要参数E和W都与钻眼精度有很大的關系，影响钻眼精度的因素主要包括：开眼误差、钻眼角度误差、测量放样误差等。我们采用在掌子面上标出炮眼位置来减小开眼误差。采用打标准孔的方法减小钻眼角度的误差。在施工过程中，我们坚持每个掌子面都用仪器测量放线，并用五寸台坐标法放出拱部开挖轮廓，从而使测量放样误差得以消除。
3、爆破技术对施工的影响包括很多方面，在施工中，我们严格按照爆破设计施工，同时也注意了几个重要环节：一是光爆孔应同时起爆。在施工中，我们采用一根主导爆索将所有光爆孔内的导爆索联接起来，在主导爆索上放有毫秒雷管，使之起爆，达到齐爆。二是炮眼的堵塞对光爆的效果影响也较大，施工中，我们加强对炮眼的堵塞，其长度为炮眼深度的四分之一。
（三）爆破效果
在本隧道Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩段落的掘进施工过程中采用了光面爆破，效果较好，炮眼保留率达到85%，半眼率大于50%，炮眼利用率达到95%，平均线性超挖小于15cm，爆破后围岩稳定、不剥落，减少了初期支护的工程量，尤其是大大减少了超挖量；在衬砌砼施工中，以整体式砼浇筑避免了回填，节省了衬砌材料，大大提高了衬砌的速度。
结束语
随着隧道工程的数量的增长，光面爆破技术在隧道施工的应用越来越多，光面爆破开挖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，确保施工安全，同时，又能减少超、欠挖，提高工程质量和进度。对于光面爆破法来说，炮眼的位置确定、装药量的控制和爆破参数的选择都会直接影响爆破的质量，因此必须做好爆破的设计与施工控制。
参考文献
[1] 张杰，王秋红，殷凤荣.光面爆破在隧道施工中的应用[J].山西建筑，2012（11）.
[2]李博马,明瑜王,兴杰.光面爆破技术在隧道施工中的应用[J].铁道工程学报，2011(18).
[3]杨峰，阳军生.浅埋隧道围岩压力确定的极限分析方法[J].工程力学，2008(7).
[4]卓国平.聋潭隧道的光面爆破[J].铁道工程学报，2003(1).
[5]葛春民.小草湖铁路隧道光面爆破设计与施工[J].山西建筑，2004(11).
关键词：光面爆破；隧道施工；爆破法
Abstract: smooth blasting is widely application in tunnel construction of a blasting technology, using smooth blasting technology to produce the crack is small, rocky surface after blasting can be in accordance with the design outline of molding, and surface is smooth. Smooth blasting has been introduced in this paper the method of construction technology of accident prevention and treatment to taking a project as an example this paper introduces the application of smooth blasting in tunnel construction.
Key words: smooth blasting; The tunnel construction; method
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、光面爆破及其破岩机理、特点
（一）光面爆破
光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面，是通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种控制爆破技术。它与传统的爆破法相比，最显著的优点是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，确保施工安全，同时，又能减少超、欠挖，提高工程质量和进度。
（二）光面爆破的破岩机理
光面爆破的破岩机理是一个十分复杂的问题，目前仍在探索之中。尽管在理论上还不甚成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为，炸药起爆时，对岩体产生两种效应；二是爆炸气体膨胀做功所起的作用。光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波的叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸产物的膨胀作用使裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。
（三）光面爆破的特点
1、隧道成形规整，应力分布均匀，有利于围岩稳定，从而提高围岩自承能力。
2、对围岩的扰动范围小，相应的炮震裂缝少，从而增加施工安全性。
3、光爆成形规整，有利于施作锚喷支护。
4、节约材料，降低工程造价。尤其是减少超挖，可大大减少衬砌砼超耗量。
二、光面爆破施工工艺
施工顺序：测量放样→标出孔位→钻正顶孔→钻孔→装药连线→起爆。
放样布眼：钻眼前，测量人员用红铅油准确地绘出开挖断面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。
定位开眼：按炮眼布置图正确钻孔，掏槽眼和周边眼的钻孔精度要高，开眼误差控制在3cm和5cm以内。
钻眼：司钻工要熟悉炮眼布置图，能熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要由有较丰富经验的老钻工司钻，以确保周边眼准确的外插角，尽可能使两茬炮交界处台阶小于15cm。同时，应根据眼口的位置、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。
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内石屑刮出和吹净。
装药：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”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。联结起爆网络：起爆网络为复式网络，以保证起爆的可靠性和准确性。联接时要注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处，网络联好后要有专人负责检查。
三、光爆常见质量事故的预防与处理
在隧道及地下工程掘进中,常见的光爆质量事故有哑炮、带炮、冲天炮、“戴眼镜”、“挂门帘”等。其中有的事故虽然对安全无威胁，但对施工质量与工程进度的影响不容忽视。
1、哑炮
哑炮又称瞎炮、拒爆或盲炮，是指炮眼中的起爆药包经点火或通电后，雷管与炸药全未起爆或雷管爆了而炸药未爆的现象。如果雷管与部分炸药爆了，但孔底尚有剩留未爆药包，则称为半爆或残炮。哑炮与残炮是掘进中最经常发生的一种爆破事故，必须采取措施竭力避免。这种事故一旦发生，应严格遵照安全规程仔细分析，找清原因，采取有效方法予以处理，否则不得在工作面进行其他工序的工作。哑炮或残炮产生的可能原因、处理方法及预防措施，可参考下表分析。
处理哑炮时，禁止用压缩空气吹出炮泥、炸药和雷管，禁止从拒爆的炮眼上拔出雷管。
2、瞎炮
发现瞎炮，应首先查明原因。如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮，则切去损坏部分重新连接导爆管即可，但此时的接头应尽量靠近炮眼。如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮，则应参照《安全技术规程》中的有关条款进行处理。
光爆质量检查：超、欠挖：爆破后的围岩面应圆顺平整，无欠挖，超挖量在设计和规定的范围内。炮眼痕迹保存率：硬岩≥80%、中硬岩≥60%，周边炮眼痕迹在开挖轮廓面上均匀分布。对围岩的破坏程度：爆破后，围岩面上无粉碎岩石和明显的裂缝，也不应有浮石（岩性不好时应无大浮石）。炮眼利用率80%～90%。按各爆破设计装药量装药联线，塑料导爆管起爆网络采用复式联接网路。炮孔孔口采用炮泥堵塞，炮泥由炮泥机加工成型。
3、超、欠挖
（1）岩壁留有半边孔的超、欠挖
岩壁留有半边孔痕，但又有超欠挖现象。这主要是周边眼没有开在轮廓线上或眼孔与轮廓线的夹角过大。应严格按要求穿孔，才可避免。
（2）口部欠挖底部超挖
炮孔口部欠挖，底部超挖，主要原因是周边眼离轮廓线太远，孔
角过大或底部药量过多。预防措施：除严格按要求钻孔外，还应控制装药量。
（3）未留半边眼孔的超欠挖
岩壁未留半边眼孔的超欠挖现象，主要是周边眼、二圈眼的装药量过大、光面层太薄或石质太碎等等。预防时，应严格控制装药量，合理选择抵抗线厚度。
（4）两相邻半边孔中间的超欠挖
当两相邻半边孔中间有岩壁欠挖现象时，主要是周边眼间距过大或周边眼抵抗线过小。只要将眼距及抵抗线這两个光爆参数选择合理，这种现象就可以避免。
四、爆破法在隧道施工中的应用
（一）工程概述
黑山隧道工程位于甘肃省定西市与渭源县境内，进口位于定西市黑山沟左岸庙嘴村，出口位于渭源县任家川白土坡村，全长15735m，为双线隧道，衬砌内轮廓轨面以上有效面积为87.13m2，开挖断面最宽处达到14.1m。工程主要穿行于黄土高原的黄土梁、峁区，工程范围内地表黄土广布，山间冲沟发育，下切较深，冲沟沟壁陡峭，大部基岩裸露，垂直山脊多呈树杈状分布，地面高程一般为2140～2560m。
本隧道开挖断面围岩级别为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V级4种形式，开挖采用光面爆破技术分部开挖，采用锚杆、喷射混凝土、型钢拱架进行支护，特殊地段采用超前小导管配合支护。
（二）施工应用
1、在相同的爆破条件下，超挖值与f值的关系：f值越高，超挖量越少，反之，则较大。另外，断层大而密的节理易导致超挖。
在施工中，根据地质条件的变化逐渐调整爆破参数。地质较差的部位可适当减小间距和线装药密度，有时还可在两孔间加一个不装药的导向孔；在地质好的部位则反之。
2、光面爆破中，周边孔的主要参数E和W都与钻眼精度有很大的關系，影响钻眼精度的因素主要包括：开眼误差、钻眼角度误差、测量放样误差等。我们采用在掌子面上标出炮眼位置来减小开眼误差。采用打标准孔的方法减小钻眼角度的误差。在施工过程中，我们坚持每个掌子面都用仪器测量放线，并用五寸台坐标法放出拱部开挖轮廓，从而使测量放样误差得以消除。
3、爆破技术对施工的影响包括很多方面，在施工中，我们严格按照爆破设计施工，同时也注意了几个重要环节：一是光爆孔应同时起爆。在施工中，我们采用一根主导爆索将所有光爆孔内的导爆索联接起来，在主导爆索上放有毫秒雷管，使之起爆，达到齐爆。二是炮眼的堵塞对光爆的效果影响也较大，施工中，我们加强对炮眼的堵塞，其长度为炮眼深度的四分之一。
（三）爆破效果
在本隧道Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩段落的掘进施工过程中采用了光面爆破，效果较好，炮眼保留率达到85%，半眼率大于50%，炮眼利用率达到95%，平均线性超挖小于15cm，爆破后围岩稳定、不剥落，减少了初期支护的工程量，尤其是大大减少了超挖量；在衬砌砼施工中，以整体式砼浇筑避免了回填，节省了衬砌材料，大大提高了衬砌的速度。
结束语
随着隧道工程的数量的增长，光面爆破技术在隧道施工的应用越来越多，光面爆破开挖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，确保施工安全，同时，又能减少超、欠挖，提高工程质量和进度。对于光面爆破法来说，炮眼的位置确定、装药量的控制和爆破参数的选择都会直接影响爆破的质量，因此必须做好爆破的设计与施工控制。
参考文献
[1] 张杰，王秋红，殷凤荣.光面爆破在隧道施工中的应用[J].山西建筑，2012（11）.
[2]李博马,明瑜王,兴杰.光面爆破技术在隧道施工中的应用[J].铁道工程学报，2011(18).
[3]杨峰，阳军生.浅埋隧道围岩压力确定的极限分析方法[J].工程力学，2008(7).
[4]卓国平.聋潭隧道的光面爆破[J].铁道工程学报，2003(1).
[5]葛春民.小草湖铁路隧道光面爆破设计与施工[J].山西建筑，2004(11).