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摘 要：本文主要从设计原则、关键技术、施工工艺和质量控制等方面，针对隧道光面爆破的技术进行了详细的论述。 关键词：光面爆破；设计原则；关键技术；施工工艺；质量控制
Abstract: This paper mainly from the aspects of design principle, key technology, construction technology and quality control, the tunnel smooth blasting technology are discussed in detail.
Key words: blasting; design principle; key technology; construction technology; quality control
中图分类号：TU74
1、光面爆破的设计原则
1.1 光面爆破的起爆顺序。掏槽炮→扩槽炮→内圈炮→周边炮→底板炮→底角炮。
1.2 光面爆破参数的确定 ①周边孔间距E。周边眼通常布置在距开挖断面边缘0.1m至0.2m处，光爆孔的孔底朝隧道开挖轮廓线方向倾斜3～5°。当爆孔孔径D为40mm时，周边孔间距E =（10～16）D，Ⅱ、Ⅲ级围岩周边眼的间距为0.55m，Ⅳ级围岩约为0.50m比较合适。 ②光爆层厚度W。光爆层厚度就是周边眼最小抵抗线，它与开挖的隧道断面大小有关。断面大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩石比较容易崩落，可以大些；断面小，光爆眼受到的夹制力大，光爆层厚度相对要小些。同时，光爆层厚度与岩石的性质和地质构造有关，坚硬岩石光爆层可小些，松软破碎的岩石光爆层可大些。
③密集系数K。周边眼密度系数是周边眼间距E与光爆层厚度W的比值，是影响爆破效果的重要因素。K=E/W（K取值0.8） ④孔深L。围岩循环进尺：L=0.5×B×90%=0.5×6.0×90%=2.70m（隧道宽度B=6.0m）。除掏槽眼和底角眼取值3.2m外，其余各眼炮孔深度取3.0m。在实际操作中应视掌子面的凹凸情况，调整各炮眼钻孔长度，使所有炮眼眼底处于同一垂直面上。 ⑤装药量Q。一是确定炸药单耗量q，炸药单耗量对装药效率、炮孔利用率、开挖壁面的平整程度和围岩的稳定性都有较大的影响。它取决于岩性、断面积、炮孔直径和炮孔深度等多种因素。q取值1.2kg/m3。二是装药集中度Q。光面爆破装药量的计算，主要是确定周边眼光爆层炮眼装药集中度，即Q=qEW ；Q确定为0.11～0.30kg/m。 ⑥炮孔数量N。炮孔数量取决于掘进断面积、岩石性能和炸药性能。孔数过少将造成大块增多，周壁不平整，甚至会出现炸不开的情况；相反，孔数过多将使凿岩工作量增大。N=0.0012qS/ad2 。式中N—炮孔数量；q—单位炸药消耗量，取1.2kg/m3；S—开挖断面面积，（Ⅳ级围岩S=52m2 ，Ⅱ、Ⅲ级围岩S=42m2）a—炮眼装填系数，取0.62；d—炸药直径，硝铵炸药为32mm。Ⅱ、Ⅲ级围岩炮孔数量N=95个，Ⅳ级围岩炮孔数量N=118个。
1.3 装药结构。周边眼裝药采用径向不偶合间隔装药结构，不偶合系数为1.5～2.0。所有爆眼统一装φ32标准药卷，周边眼间隔装药，岩石炸药与乳化炸药混装，周边眼药卷不需绑在竹片上，直接装入，孔口用炮泥堵塞。光面爆破装药过程中，如果只注意控制周边眼用药量而忽视内圈辅助眼的药量控制，很难达到理想的爆破效果。因此，为保证光爆效果，司钻手定岗定位，掏槽眼、底板眼、辅助眼、周边眼（又分拱部、拱墙、边墙）都实行专人负责。
1.4 起爆方法。隧道爆破从掏槽眼到辅助眼至周边眼，采用多段微差毫杪雷管起爆由里向外起爆，其中周边眼比辅助眼要跳2段，间隔时间为25～100毫秒，且用同一段雷管同时起爆。
2、光面爆破的关键技术
2.1 根据围岩特点，选定合理的周边眼常用参数：①周边眼间距E为直接控制开挖轮廓面平整度的主要因素，一般E=（12～15）×d ，其中炮眼直径d=42mm。对于节理发育、层理明显的地段，周边眼间距可适当减小，也可在两炮眼之间增加一个不装药的导向空眼； ②最小抵抗线W（光面层厚度）。W值直接影响光面爆破效果和爆碴块度，取W=（13～22）×d，且周边眼密集系数K=EPW=0.6～0.8； ③装药集中度q。根据不同的围岩情况选定，围岩较好地段取大值，软弱破碎围岩地段取小值。
2.2 采取合理装药结构，尽可能使炸药沿孔深均匀分布。周边眼爆破均采用空气间隔不耦合装药结构，导爆索串线孔底适当加强，其中软弱围岩地段采用双导爆索和隔眼空气间隔不耦合装药结构。
2.3 科学选择炮眼布置方式，选用合适的掏槽形式，合理安排起爆顺序。一般周边眼、内圈眼按环形布孔，掏槽眼按线性布孔。硬岩深孔爆破掏槽眼采用宽孔距、小抵抗线布孔方式。采用斜眼掏槽，并将传统的掏槽部位上移，底部增加底眼，以提高爆破效果。采用掏槽眼→辅助眼→内圈眼→周边眼→底板眼爆破顺序，以便为辅助眼、内圈眼、周边眼、底板眼逐次开辟临空面。实现顺序起爆的手段是采用非电毫秒雷管分段起爆，为保证起爆顺序的精确性，毫秒雷管跳段使用。
3、光面爆破的施工工艺
3.1 放样布眼、钻眼前，用红油漆准确绘出开挖断面的中线（开挖方向线)）和轮廓线，标出炮眼位置，误差≯3 cm。
3.2 定位开眼、钻眼 ①采用YT28型手持凿岩机钻孔。人员就位后要严格按炮眼布置图正确钻孔，对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差要控制在3～5cm以内。 ②按照不同眼位及钻工的施钻习惯，将钻工定点定位。钻工要熟悉炮眼布置图，对周边眼一定要由有较丰富经验的老钻工司钻，左侧周边眼应由习惯用左手司钻的钻工司钻。要有专人指挥，确保周边眼有准确的外插角，使两茬炮交界处衔接台阶≯15 cm。当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度，保证周边眼、辅助眼眼底在同一垂直面上。
3.3 清孔、装药、联结起爆网路、起爆 ①装药前，必须用高压风将炮眼内的石屑、泥岩刮出吹净。 ②按炮眼设计图确定的装药量自上而下分片分组装药，雷管要“对号座”。
4、光面爆破的质量控制要点
4.1 根据地质情况，采取不同的措施控制地层节理对超欠挖的影响。根据施工经验，对水平或缓倾岩层，一般拱部超挖较大，而边墙则易出现欠挖，且成形差。对垂直层理，拱腰和拱脚处易出现欠挖。对倾斜层理，一般超欠挖和成形都较易控制，但在沿纵向某些部位则容易产生松动掉块而增大超挖量。针对以上情况，通过调整周边布眼参数、装药参数或其它辅助方法等措施来控制超欠挖： ①在水平层理地段，根据层厚情况，V 级围岩地段拱部炮眼可内移5～10 cm。Ⅱ、Ⅲ级围岩拱部则减少装药，边墙部位周边适当加密炮眼，减少单孔线装药量；②在垂直层段，适当减弱边墙部位装药量，拱部周边眼药量相对边墙略大；③在倾斜层理地段，应尽量使周边眼全长均匀装药，在周边局部采取一些辅助措施； ④尽量避免沿层理面钻孔，重视做好喷锚网等初期支护。
4.2 优化周边眼装药方法。对Ⅱ、Ⅲ级围岩地段实行空气间隔装药，导爆索串联，岩石整体性好时适当增加药量，对软弱破碎围岩地段减小装药量，周边眼隔眼装药或只装导爆索；特殊地段可预留光爆层。
4.3 严格控制作业质量： ①提高测量放样精度和钻孔精度，钻眼前要定出隧道掘进方向，以便于钻工掌握周边眼的外插角，也可利用激光指向仪辅助钻孔定向，并重点加强司钻工的操作水平和责任心；②由于现有风枪的结构特点，常会出现“左欠右超”的现象，测量人员在放线时可适当调整消除； ③钻眼时，周边眼和掏槽眼的钻眼精度控制在3～5cm以内；④周边眼的外插角应随眼深的变化而变化，原则是使两茬炮的衔接台阶<15 cm； ⑤根据工作面眼口位置岩面的凹凸程度调整炮眼深度，以保证眼底在同一平面上； ⑥所有炮眼均应堵塞炮泥，堵塞长度20～40cm。
5、结论及建议
5.1 爆破设计是隧道开挖的关键技术，在进行爆破设计时应根据隧道断面大小、围岩级别、机械设备等进行综合考虑。
5.2 对同级围岩，根据其岩石构造、破碎程度等不同情况，选取不同的光爆参数，可获得比较的理想效果。 5.3 合理选用炸药品种和优化装药结构是保证光爆质量的重要因素。 5.4 提高测量画线布眼精度是保证光爆质量的一项重要措施。
5.5 加强对起爆顺序和光爆孔起爆时差的控制，为光爆孔提拱良好的爆破条件。
Abstract: This paper mainly from the aspects of design principle, key technology, construction technology and quality control, the tunnel smooth blasting technology are discussed in detail.
Key words: blasting; design principle; key technology; construction technology; quality control
中图分类号：TU74
1、光面爆破的设计原则
1.1 光面爆破的起爆顺序。掏槽炮→扩槽炮→内圈炮→周边炮→底板炮→底角炮。
1.2 光面爆破参数的确定 ①周边孔间距E。周边眼通常布置在距开挖断面边缘0.1m至0.2m处，光爆孔的孔底朝隧道开挖轮廓线方向倾斜3～5°。当爆孔孔径D为40mm时，周边孔间距E =（10～16）D，Ⅱ、Ⅲ级围岩周边眼的间距为0.55m，Ⅳ级围岩约为0.50m比较合适。 ②光爆层厚度W。光爆层厚度就是周边眼最小抵抗线，它与开挖的隧道断面大小有关。断面大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩石比较容易崩落，可以大些；断面小，光爆眼受到的夹制力大，光爆层厚度相对要小些。同时，光爆层厚度与岩石的性质和地质构造有关，坚硬岩石光爆层可小些，松软破碎的岩石光爆层可大些。
③密集系数K。周边眼密度系数是周边眼间距E与光爆层厚度W的比值，是影响爆破效果的重要因素。K=E/W（K取值0.8） ④孔深L。围岩循环进尺：L=0.5×B×90%=0.5×6.0×90%=2.70m（隧道宽度B=6.0m）。除掏槽眼和底角眼取值3.2m外，其余各眼炮孔深度取3.0m。在实际操作中应视掌子面的凹凸情况，调整各炮眼钻孔长度，使所有炮眼眼底处于同一垂直面上。 ⑤装药量Q。一是确定炸药单耗量q，炸药单耗量对装药效率、炮孔利用率、开挖壁面的平整程度和围岩的稳定性都有较大的影响。它取决于岩性、断面积、炮孔直径和炮孔深度等多种因素。q取值1.2kg/m3。二是装药集中度Q。光面爆破装药量的计算，主要是确定周边眼光爆层炮眼装药集中度，即Q=qEW ；Q确定为0.11～0.30kg/m。 ⑥炮孔数量N。炮孔数量取决于掘进断面积、岩石性能和炸药性能。孔数过少将造成大块增多，周壁不平整，甚至会出现炸不开的情况；相反，孔数过多将使凿岩工作量增大。N=0.0012qS/ad2 。式中N—炮孔数量；q—单位炸药消耗量，取1.2kg/m3；S—开挖断面面积，（Ⅳ级围岩S=52m2 ，Ⅱ、Ⅲ级围岩S=42m2）a—炮眼装填系数，取0.62；d—炸药直径，硝铵炸药为32mm。Ⅱ、Ⅲ级围岩炮孔数量N=95个，Ⅳ级围岩炮孔数量N=118个。
1.3 装药结构。周边眼裝药采用径向不偶合间隔装药结构，不偶合系数为1.5～2.0。所有爆眼统一装φ32标准药卷，周边眼间隔装药，岩石炸药与乳化炸药混装，周边眼药卷不需绑在竹片上，直接装入，孔口用炮泥堵塞。光面爆破装药过程中，如果只注意控制周边眼用药量而忽视内圈辅助眼的药量控制，很难达到理想的爆破效果。因此，为保证光爆效果，司钻手定岗定位，掏槽眼、底板眼、辅助眼、周边眼（又分拱部、拱墙、边墙）都实行专人负责。
1.4 起爆方法。隧道爆破从掏槽眼到辅助眼至周边眼，采用多段微差毫杪雷管起爆由里向外起爆，其中周边眼比辅助眼要跳2段，间隔时间为25～100毫秒，且用同一段雷管同时起爆。
2、光面爆破的关键技术
2.1 根据围岩特点，选定合理的周边眼常用参数：①周边眼间距E为直接控制开挖轮廓面平整度的主要因素，一般E=（12～15）×d ，其中炮眼直径d=42mm。对于节理发育、层理明显的地段，周边眼间距可适当减小，也可在两炮眼之间增加一个不装药的导向空眼； ②最小抵抗线W（光面层厚度）。W值直接影响光面爆破效果和爆碴块度，取W=（13～22）×d，且周边眼密集系数K=EPW=0.6～0.8； ③装药集中度q。根据不同的围岩情况选定，围岩较好地段取大值，软弱破碎围岩地段取小值。
2.2 采取合理装药结构，尽可能使炸药沿孔深均匀分布。周边眼爆破均采用空气间隔不耦合装药结构，导爆索串线孔底适当加强，其中软弱围岩地段采用双导爆索和隔眼空气间隔不耦合装药结构。
2.3 科学选择炮眼布置方式，选用合适的掏槽形式，合理安排起爆顺序。一般周边眼、内圈眼按环形布孔，掏槽眼按线性布孔。硬岩深孔爆破掏槽眼采用宽孔距、小抵抗线布孔方式。采用斜眼掏槽，并将传统的掏槽部位上移，底部增加底眼，以提高爆破效果。采用掏槽眼→辅助眼→内圈眼→周边眼→底板眼爆破顺序，以便为辅助眼、内圈眼、周边眼、底板眼逐次开辟临空面。实现顺序起爆的手段是采用非电毫秒雷管分段起爆，为保证起爆顺序的精确性，毫秒雷管跳段使用。
3、光面爆破的施工工艺
3.1 放样布眼、钻眼前，用红油漆准确绘出开挖断面的中线（开挖方向线)）和轮廓线，标出炮眼位置，误差≯3 cm。
3.2 定位开眼、钻眼 ①采用YT28型手持凿岩机钻孔。人员就位后要严格按炮眼布置图正确钻孔，对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差要控制在3～5cm以内。 ②按照不同眼位及钻工的施钻习惯，将钻工定点定位。钻工要熟悉炮眼布置图，对周边眼一定要由有较丰富经验的老钻工司钻，左侧周边眼应由习惯用左手司钻的钻工司钻。要有专人指挥，确保周边眼有准确的外插角，使两茬炮交界处衔接台阶≯15 cm。当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度，保证周边眼、辅助眼眼底在同一垂直面上。
3.3 清孔、装药、联结起爆网路、起爆 ①装药前，必须用高压风将炮眼内的石屑、泥岩刮出吹净。 ②按炮眼设计图确定的装药量自上而下分片分组装药，雷管要“对号座”。
4、光面爆破的质量控制要点
4.1 根据地质情况，采取不同的措施控制地层节理对超欠挖的影响。根据施工经验，对水平或缓倾岩层，一般拱部超挖较大，而边墙则易出现欠挖，且成形差。对垂直层理，拱腰和拱脚处易出现欠挖。对倾斜层理，一般超欠挖和成形都较易控制，但在沿纵向某些部位则容易产生松动掉块而增大超挖量。针对以上情况，通过调整周边布眼参数、装药参数或其它辅助方法等措施来控制超欠挖： ①在水平层理地段，根据层厚情况，V 级围岩地段拱部炮眼可内移5～10 cm。Ⅱ、Ⅲ级围岩拱部则减少装药，边墙部位周边适当加密炮眼，减少单孔线装药量；②在垂直层段，适当减弱边墙部位装药量，拱部周边眼药量相对边墙略大；③在倾斜层理地段，应尽量使周边眼全长均匀装药，在周边局部采取一些辅助措施； ④尽量避免沿层理面钻孔，重视做好喷锚网等初期支护。
4.2 优化周边眼装药方法。对Ⅱ、Ⅲ级围岩地段实行空气间隔装药，导爆索串联，岩石整体性好时适当增加药量，对软弱破碎围岩地段减小装药量，周边眼隔眼装药或只装导爆索；特殊地段可预留光爆层。
4.3 严格控制作业质量： ①提高测量放样精度和钻孔精度，钻眼前要定出隧道掘进方向，以便于钻工掌握周边眼的外插角，也可利用激光指向仪辅助钻孔定向，并重点加强司钻工的操作水平和责任心；②由于现有风枪的结构特点，常会出现“左欠右超”的现象，测量人员在放线时可适当调整消除； ③钻眼时，周边眼和掏槽眼的钻眼精度控制在3～5cm以内；④周边眼的外插角应随眼深的变化而变化，原则是使两茬炮的衔接台阶<15 cm； ⑤根据工作面眼口位置岩面的凹凸程度调整炮眼深度，以保证眼底在同一平面上； ⑥所有炮眼均应堵塞炮泥，堵塞长度20～40cm。
5、结论及建议
5.1 爆破设计是隧道开挖的关键技术，在进行爆破设计时应根据隧道断面大小、围岩级别、机械设备等进行综合考虑。
5.2 对同级围岩，根据其岩石构造、破碎程度等不同情况，选取不同的光爆参数，可获得比较的理想效果。 5.3 合理选用炸药品种和优化装药结构是保证光爆质量的重要因素。 5.4 提高测量画线布眼精度是保证光爆质量的一项重要措施。
5.5 加强对起爆顺序和光爆孔起爆时差的控制，为光爆孔提拱良好的爆破条件。