钻爆法在寨子岗隧道施工应用与研究分析
摘要：本文以寨子岗隧道施工为例，详细阐述了爆破特点及要求，提出了钻爆设计原则、施工工艺、地质素描预报、安全管理具体措施，希望能够给类似工程项目提供一些参考和帮助。
关键词：钻爆法，地质素描预报，安全管理
1工程概况
寨子岗隧道位于湖南省湘乡市，坐落于湖南省湘乡市西北约12km的寨子岗林场。隧道进口里程DK74+373，出口里程DK78+130，隧道全长3757m，为单洞双线隧道。隧道正洞Ⅱ级围岩段采用全断面法施工，Ⅲ级围岩段采用台阶法施工，Ⅳ级围岩段采用弧形导坑预留核心土法施工，深埋Ⅴ级围岩隧道采用三台阶七步开挖法施工，Ⅴ级浅埋地段采用三台阶临时仰拱法（大拱脚台阶法）双侧壁导坑法。
2爆破特点及要求
在实际爆破工作中，对于装药结构和爆破药品使用过程中的封堵：周边眼采用孔径不偶合装药法，这一过程中，主要是利用空气的特性来实现间接装药的目的，然后通过导火索的应用，爆破过程中的力的作用能够按照预定的方向进行传播，从而 保证光爆层内部围岩形成贯穿类裂缝，最终形成光爆面，达到施 工目的。
爆破要求：按照本文所研究隧道施工要求，实际施工效果应达到如下标准：90％以上的炮眼利用率，保持高于八成以上的半眼，要求施工后整体形状保持较好的围岩部分超过80％，并在爆破施工之后，能够保证围岩面应圆顺平整，表面检验过程中无欠挖情况。
3钻爆设计原则
从实际爆破过程中的隧道施工要求出发，这里以根据工程地质及现场施工条件，以Ⅲ级围岩研究对象，从全断面法的轮廓控制爆破施工要求出发进行爆破设计。实际施工过程中，应保障爆破炮眼深度始终维持在4.0m的条件下，利用现场爆破法和理论数据推算法相结合，来计算实际施工过程中的钻爆参数，以这些参数为基本要求，通过合理布孔、高效布局、起爆爆炸力和爆炸时间控制等方式来提升整体的爆破效果，最终能够达到高效开挖的效果，并对围岩提供最小程度的影响，控制单循环进尺在4.0m及以上，在保证工程整体施工进度的同时，也能够更好的提升工程施工量，为工程的后期运营后提供必要的支持。
4钻爆施工方法及工艺
4.1测量
测量是控制开挖轮廓准确度的关键。每一循环都由测量技术人员在掌子面标出开挖轮廓和炮孔位置，在直线段安设激光导向仪，以减少测量时间及确保开挖轮廓线精度。
4.2钻孔
钻孔用凿岩台车或YT28风，并按以下要求钻孔。
1）按照炮眼布置图正确对孔和钻进；掏槽眼比其它眼深10cm，眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm；
2）辅助眼眼口排距、行距误差不大于10Cm，周边眼眼口位置误差不得大于5cm，眼底不得超出开挖断面轮廓线15cm；周边眼位置在设计断面轮廓线上，要严格控制外插角，外斜率不得大于5 cm/m；
3）开挖面凹凸较大时，应按实际情况，调整炮眼深度，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，有不符合要求的炮眼重钻，经检查合格后，才能装药起爆。
4.3清孔装药、堵塞
清孔用φ25钢管输入高压风吹出孔内残碴和泥浆。装药按照自上而下顺序填装，雷管要分段对号入座。周边孔装药量较小，采用小直径药卷间隔装药，用竹片固定药卷，用导爆索、非电毫秒雷管起爆；掏槽孔、底孔与掘进孔采用连续装药，非电毫秒雷管起爆。装药结构见图1。
图1光面爆破装药结构示意图
堵塞炮孔可以提高炸药能量利用率，从而减少炸药用量，降低爆破振动效应。装药后要求炮孔堵塞好，光面爆破孔孔口堵塞长度不小于20cm，掏槽孔不装药部分全堵满，其余掘进孔堵塞长度大于抵抗线的80%。炮泥使用2/3砂和1/3黄土制作并使用水炮泥。
4.4联接起爆网路
采用塑料导爆管传爆雷管复式网路，即每处传爆雷管都用2发。连线时导爆管不打结不拉细；联结的每簇雷管个数基本相同且不超过20个。传爆雷管用黑胶布缠好。网路联好后由专人检查验收，无误后方可起爆。网路连接见图2。
图2爆破网路连接图
4.5瞎炮处理及爆破效果检查
当起爆后遇有瞎炮时，由专人负责处理，首先对导爆管进行检查，若能再起爆时，则重新引爆。若不能引爆，则首先掏出炮泥，然后用高压风和水冲出炸药，拿出雷管。
跟据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况及爆破后石碴的块度，及时修正眼距、用药量，特别是周边眼的用药量；根据爆破振速监测结果，调整单段起爆炸药量及雷管段数。
5地质素描预报
地质素描是根据岩体节理产状确定不稳定块体出露位置。地质素描预测法分为岩层岩性及层位预测法、条带状不良地质体影响隧道长度预测法以及不规则地质体影响隧道长度预测法三种。
对掌子面已揭露出的岩层进行地质素描（观察岩石的矿物成分及其含量，结构构造特征和特殊标志），给予准确定名，测量岩层产状和厚度。测量该岩层距离已揭露的标志性岩层或界面的距离，并计算其垂直层面的厚度。
将该岩层与地表实测地层剖面图和地层柱状图相比，确定其在地表地层（岩层）层序中的位置和层位。依据实测地层剖面图和地层柱状图的岩层层序，结合TSP探测成果，反复比较分析，最终推断出掌子面前方一定范围内即将出现的不良地质在隧道中的位置和规模。
施工过程中，每次爆破后由地质工程师进行地质素描，内容包括掌子面正面及侧面稳定状态、岩层产状、岩性风化程度、节理裂隙发育程度（产状、间距、长度、充填物、数量）、喷射混凝土开裂、掉块现象、涌水情况、水质情况、水的影响、不良气体浓度等。同时定期对地表水文环境进行观测和监测记录，及时了解隧道施工对地表水的影响，确定施工控制措施，最终做出掌子面地质素描图和洞身地质展示图。
及时对洞内涌水进行水质分析和试验，提交分析和试验结果，对影响隧道衬砌结构的水质提出处理意见，上报技术部门，以利采取有效的防护措施。开挖到预报位置时，将实际地质进行素描，和预报地质资料进行对比，以此来评价预报的准确性，积累经验，为以后的预报提供参考，并及时将预测数据、结果反馈至设计院，作为调整设计、改变施工方案的依据。
6爆破作业安全措施
1）爆破施工，爆破工要持证上岗，爆破作业严格执行“一炮三检制”和“三人连锁爆破制”并必须由专人统一指挥。洞内爆破作业所用炸药和雷管必须是满足瓦斯隧道施工要求煤矿许用炸药和雷管。
2）洞内爆破时，所有人员必须撤离，因本隧道为双线隧道，上断面开挖时撤离的安全距离不小于400m。洞内爆破不得采用明火起爆。
3）爆破母线应采用铜芯绝缘线，严禁使用裸线和铝芯线。爆破母线与雷管脚线必须相互扭紧并悬挂。爆破前母线必须扭结成短路。爆破后必须通风排烟，15min后检查人员方可进入开挖面检查爆破情况。
4）如发现瞎炮，采取安全、可靠的方法进行引爆；对哑炮要严格按《爆破作业规程》进行处理。爆破时，爆破工应随身佩戴防爆矿灯，并设置故障照明。装药与钻眼不得平行作业。爆破器材加工房远离洞口50m以外，且安排专人看守。
7展望及建议
1）根据实际施工需求，对隧道开挖的各个循环必须进行严格的施工检测测量，并通过对断面的控制来保证炮眼实际位置和预计位置之间的误差小于 5 cm，必要工程施工段可以之间采用激光校准来对工程的施工精度进行控制。
2）必须严格的按照相关要求并结合本工程开挖的实际施工情况进行填药量的控制，通过微爆破控制技术来最大限度的降低爆破对围岩的影响，并严格控制超欠挖情况。
3）根据具体的施工需求，严格的控制隧道底超欠挖，按照工程实际施工需求进行爆破面控制。
参考文献
[1]王林成．光面爆破在隧道开挖中的应用[J]．山西建筑，2009(9):12-15
[2]铁路隧道超前地质预报技术指南》〔铁建设【2008】105号〕
[3]铁路隧道工程施工技术指南》〔TZ204-2008〕
