不良地质条件下的隧道爆破施工
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摘 要：近年来，为完善交通网络，各种的交通工程项目逐步增多，各种交通工程建设施工时，常常会面临复杂的地质地貌，加剧了施工的难度，尤其是隧道施工时的恶劣地质条件，对施工技术提出了更高的要求。隧道施工时，爆破技术的应用极为关键，不良地质条件下，爆破技术应用时要注意对爆破方案、参数等的合理选择与控制。基于此，该文以某隧道工程为研究对象，探究了不良地质条件下隧道爆破施工的相关技术要点，有利于指导工程实践。
关键词：不良地质条件;隧道爆破;施工技术
中图分类号：U455.6 文献标志码：A
在很多的隧道工程中，常常会面临岩质隧道，不良地质条件使得隧道开挖等施工极为困难，这种情况下，爆破施工成了隧道施工中的关键环节，因此需要结合隧道现场的地质条件，选择恰当的爆破技术，对爆破效应进行科学控制，尽量减小爆破对周边围岩等造成的巨大扰动，提升隧道施工的质量，克服不良地质条件的限制。
1 工程概况
以某隧道工程为例，该隧道工程现场属于不良地质，为剥蚀低丘，现场的地形起伏非常大，表层属于粉质粘土，下伏灰岩，且隧道周边分布着大量的弱风化岩石，多为块状构造，存在隐晶质结构，明显的节理发育与溶蚀现象加剧了整个隧道施工的难度，在施工过程中，对施工技术、质量的要求非常高，如果技术应用不当，可能会造成严重的安全事故。综合该隧道工程现场的情况，该区域属于不良地质，爆破施工是关键的施工工序。
2 爆破施工方法
由于此隧道工程现场环境的特殊性，在实际的施工过程中，为保证开挖的安全性、高效性，综合对比几种的爆破技术，发现松动爆破与台阶光面弱爆破施工技术更为适用，能够取得更为理想的施工效果。在具体的爆破施工作业中，需要划分多个断面，进行立体交叉施工，保持开挖与支护的同步性[1]。由于该处的围岩类型相对特殊，再加上开挖部位环境的特殊性，在爆破施工时，需要采用不同的炸药单耗，在软岩区域内采用松动爆破技术，保持0.35 kg/m3～1.8 kg/m3的炸药单耗，具体施工时，可以根据现场的相关情况进行动态调整。
3 爆破设计与施工
3.1 爆破技术参数设计
在隧道爆破施工的过程中，爆破参数的设计将会对爆破效果有着决定性影响。因此，为达到最理想的隧道爆破施工效果，有关人员需要结合隧道工程的具体要求，对各种的爆破参数进行科学设计，选择最佳的掏槽方式[2]。爆破施工时的参数主要为单位炸药消耗、炮眼深度、炮眼直径、装药直径与炮眼数量，在这些参数的选择与确定上，不仅需要考虑施工的具体要求，还需要考虑工程现场的环境条件[3]。
3.1.1单位炸药量
在爆破技术的应用过程中，单位炸药量决定着爆破效应的强弱，也就会对隧道工程区域内的岩石破碎程度、飞散距离、炮眼利用率、断面轮廓质量、围岩稳定性等有着直接影响，这就要求相关人员在设计时，根据隧道爆破的要求、炸药的威力来确定其用量。
3.1.2 炮眼直径
在隧道工程的施工过程中，钻眼效率、全断面炮眼数目、炸药消耗、岩石块度与岩壁完整性等都与炮眼直径这一参数有着紧密联系，这就使得在这一参数的设定过程中，要充分考虑这些因素。在该隧道工程中，综合对比与分析工程现场的实际情况，最终确定的炮眼直径为ψ42 mm。
3.1.3 炮眼深度
在爆破施工时，炮眼深度是一个关键的指标，当炮眼深度过大时，在每一个掘进循环工作中，各个工序的开挖量也将相对较大，整个掘进作业需要的时间消耗较大，掘进速度难以保障，材料消耗也相对较大[4]。因此，爆破施工的过程中，为获得良好的施工效果，在爆破方案的确定方面，需要结合岩石类型、开挖方式与施工现场的环境条件来确定炮眼深度，该工程中的炮眼深度需在1.2 m～3.5 m。
3.1.4 炮眼利用率
爆破施工的过程中，相关爆破参数的设定需要遵守相应的设计原则与要求，其中，炮眼利用率是需要关注的一个重要参数，理想的爆破施工状态下，炮眼利用率需达到85%以上，最好处于85%～95%。在该隧道工程中，由于隧道断面较大，为达到最为理想的爆破施工效果，需将炮眼利用率控制在85%左右。
3.1.5 装药结构
在装药的过程中，需要严格结合爆破方案的设计来完成装药，装药要与钻眼一一对应，如果是光爆孔，采用間隔装药，如果是其他类型的炮孔，需要连续装药，保证每个炮孔内都含有炸药，其装药结构如图1所示。
3.1.6 爆破器材的选择
爆破施工的过程中，往往还需要其他器材的辅助才能够保证爆破作业的稳步推进，例如，在炮孔内需装填岩石乳化炸药，而在周边炮眼需使用ψ25 mm的光爆药卷，而在掏槽眼与掘进眼需使用ψ32 mm的药卷。
3.2 爆破施工技术的具体应用
3.2.1 爆破施工设计
爆破施工是隧道工程中的关键环节，由于该隧道工程现场属于不良地质，根据爆破施工技术来选择合适的施工技术，选择最佳的爆破参数。有关工程设计与施工人员需要结合现场的具体情况，进行布孔图的绘制，并进行爆破参数的优化与调整，一旦出现了突发问题，专业人员需要对原有的爆破参数表、布孔图等进行些微的调整，使整个爆破施工方案能够符合隧道工程现场的实际情况[5]。
3.2.2 钻孔
根据工程现场的特殊条件，要利用专业的设备来完成钻孔作业，例如，在钻孔过程中，最为常用的设备是三臂凿岩台车、风动式凿岩机钻，钻孔需要根据前期确定的炮眼深度、直径等参数来进行调整，在工程的钻孔过程中，湿式钻眼效果更为理想。
3.2.3 验孔
在钻孔结束以后，在装药之前，需要组织专业的人员进行质量验收，将钻孔的实际情况与钻孔参数进行综合对比，在偏差处于正常范围时，方可继续下一环节的施工，如果偏差超过了正常标准，需要立即与施工部门等进行协商，及时进行相应的修正处理。 3.2.4 装药
装药的过程中，需要严格根据前期的设计标准来进行，以装药量、装药结构为参考标准，保证装药符合设计要求与规范。钻孔内部起爆药包要以非电导爆管雷管为制作材料。
3.2.5 堵塞
爆破施工的过程中，在装药作业完成以后，在孔内堵塞的处理上，施工人员需要利用黄泥来完成。在堵塞处理的过程中，需要保证堵塞的质量，并做好雷管脚线的防护，避免堵塞施工对导爆管等造成的损坏，影响后期的爆破作业。
3.2.6 联网
当各个炮眼、爆孔的基础处理结束以后，现场施工人员需要将按照爆破设计的要求，将各个爆破点加以连接起来，形成起爆网络。在孔与孔之间的连接上，需要对导爆管、雷管脚线的松紧度进行科学控制，如果松紧度控制不好，发生拉脱与损坏导爆管的概率较高，也就难以完成正常的爆破作业[6]。联网过程中，要严格根据起爆网络的设计要求来进行，保证起爆网络中孔与孔之间良好的连接处理效果。
3.2.7 防护
隧道工程的爆破施工过程中，由于爆破的威力非常大，可能对爆破区域内的有关构造等产生一定的影响，因此，在爆破作业的实施过程中，专业人员需要结合爆破参数的设计，准确分析爆破效应，进而对爆破的影响范围等进行科学划分，在可能存在影响的区域采取必要的防护设施，例如，在洞门与贯通点前20 m的位置，要进行必要的防护，爆破影响范围内的机械设备等要及时撤离到安全范围内。
3.2.8 警戒与起爆
在正式的起爆作业开始之前，现场的施工作业人员需要结合爆破的影响情况，划定爆破警戒区，并将所有的人员、设备与材料全部撤离到警戒区以外，在做好相应的安全警戒与安全防护准备以后，爆破员方可利用起爆器进行起爆控制，完成起爆作业。
3.2.9 爆后检查
在起爆作业结束以后，有关人员需要进行爆后检查，主要是检查爆破是否达到了隧道施工的标准与要求，是否造成了周边岩层的破坏等情况。只有当爆破工作面的烟尘、有毒有害气体浓度等处于安全范围时，方可开展爆破检查与验收工作，进而做好相应的后期处理工作，做好隧道开挖等环节的施工准备，保证隧道施工作业的顺利推进。
4 结语
近年来，随着隧道工程项目的逐步增多，作为隧道施工的关键环节，施工企业在开展爆破施工的过程中，需要注意对爆破方式、参数的科学选择与设计，保证确定的爆破方案符合工程现场的实际情况，提高整个爆破施工的合理性、安全性。
参考文献
[1]曾義，江鸿，陈培帅.不良地质条件下隧道爆破施工关键技术研究[J].中国水运（下半月），2018，18（4）：205-207.
[2]屈海滨，胡伟，杨克群，等.不良地质条件下隧道快速掘进钻爆技术研究[J].铁道建筑技术，2018（5）：64-67.
[3]张厚学.不良地质条件下大跨径隧道开挖支护施工关键技术控制措施[J].建筑工程技术与设计，2016，（10）：1028.
[4]王丽华，李炜.复杂地质条件下隧道施工技术分析[J].交通世界，2017，435（21）：142-143.
[5]吴跃光.浅埋地铁区间大断面隧道施工风险与技术措施分析[J].施工技术，2019，48（7）：90-93.
[6]陈华龙.探讨不良地质情况下隧道的施工技术[J].福建建材，2016（12）：100-102.
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