光面爆破技术在隧道开挖中的应用

前言

隧道开挖是一个复杂且风险较高的工程过程。传统的隧道开挖方法常常面临开挖速度慢、破坏大、环境影响严重等问题，而这些问题往往直接影响工程的进度、成本以及施工安全。因此，寻求更加高效、环保且安全的开挖方法成为隧道施工中的一个重要课题。光面爆破技术作为一种新型的爆破方式，以其独特的爆破控制特性，逐渐成为隧道工程中的重要施工手段。本文将对光面爆破技术的原理进行分析，探讨其在隧道开挖中的应用特点和优势，重点分析光面爆破技术在隧道工程中的实际应用及存在的问题，并提出相应的解决方案，以期为隧道开挖工程提供有价值的参考。

1.光面爆破技术概述

光面爆破技术是指通过精确控制爆破参数，如炸药的装填量、爆破孔的布置、爆破时间的控制等，使得爆破后岩石的破裂面尽可能整齐、平滑的爆破方法。与传统的爆破方法不同，光面爆破技术强调精细化控制，减少不必要的破坏，尤其是在需要保护周围环境或结构的情况下，这一技术具有显著优势[1]。

1.1 光面爆破的原理

光面爆破的核心原理是通过优化爆破设计，控制爆破力的释放方式，避免产生过多的碎石飞散和震动，从而实现较为平整的爆破面。通过精确的爆破参数设定，如爆破孔的布置密度、炸药类型及装药量的选择，可以使岩石在爆破时按预定的方向和方式破裂，避免不规则的破裂面对周围环境造成影响[2]。

1.2 光面爆破的特点

光面爆破技术具有这几个特点：（1）精确性高；（2）环境友好；（3）经济性强；（4）安全性高。

2.光面爆破技术在隧道开挖中的应用

隧道开挖作为地下工程的一项重要施工任务，涉及到的爆破设计和施工工艺要求较高。光面爆破技术因其高效、环保、安全等优点，在隧道开挖中得到了广泛应用[3]。以下将分析光面爆破在隧道开挖中的应用实例和具体操作。

2.1 光面爆破技术的爆破设计

光面爆破的设计是实现高效开挖的关键。在隧道开挖中，爆破设计通常需要根据岩体的性质、隧道的设计要求以及施工条件进行精细调整[4]。具体设计中需要考虑的因素包括：

适用围岩级别：光面爆破技术适用于 Ⅱ、Ⅲ级围岩（中等稳定至较好稳定性岩体）及 Ⅳ级围岩（需配合有效支护措施）。其通过控制爆破能量减少围岩损伤，尤其适用于软岩、中硬岩及需保护岩体完整性的场景。炮眼参数设计原则：

（1）周边眼间距（E）

通常取炮孔直径（D）的 10～16 倍，例如D=40mm 时，Ⅱ、Ⅲ级围岩间距E=0.55m，Ⅳ级围岩E=0.50m。

密集系数 K=E/W（光爆层厚度），推荐 K≈0.8 ，确保爆破能量均匀分布。

（2）光爆层厚度（W）

取炮孔直径的 10～20 倍，Ⅱ、Ⅲ级围岩W=55cm，Ⅳ级围岩W=60cm。

坚硬岩石可适当减小W，软弱岩层增大W 以提高稳定性。

（3）炮孔深度（L）

循环进尺公式：

L=0.5³B³90%

其中B 为隧道宽度，例如B=6.0m 时，L=2.70m；掏槽眼和底角眼深度可增至 3.2m。

（4）炸药装填量计算

炸药单耗量 q=1.2kg/m³ ，装药集中度公式：Q=q×E×W

例如Ⅱ级围岩Q=1. 2×0. . 55×0. . 55≈0.36kg/m 。

延时爆破：通过延时装置控制爆破的时间顺序，使得爆破能量在一定时间内逐渐释放，减少对周围岩体的冲击力。

2.2 光面爆破技术的实施过程

在隧道开挖过程中，光面爆破技术的实施通常包括以下几个步骤：

前期勘察与设计：根据隧道的地质条件进行详细的勘察，并制定爆破设计方案。此阶段需与地质学家、爆破工程师和施工方紧密合作，确保设计方案的合理性和可行性。

钻孔与装药规范要求：

①钻孔布置

周边孔沿隧道轮廓线布置，距开挖边缘 0.1～0. .2m，孔底向轮廓线方向倾斜 3～5^∘ 。

炮孔数量公式： ?? = 0.0012 × ??×ds2其中S 为断面面积，a 为装药系数，d 为药卷直

②装药结构

采用不耦合装药（炮孔直径与药卷直径比为 2～5) ，优先使用低威力炸药或间隔装药。

装药线密度控制在 0.11～0.30kg/m ，软岩取低值，硬岩取高值。

③起爆顺序

炮眼一般分为掏槽眼、辅助眼和周边眼，其起爆顺序通常是掏槽眼→辅助眼→周边眼。起爆时差控制在毫秒级，确保能量定向释放。

爆破控制与监测：爆破过程中，通过精确控制延时装置、监测震动和噪声的强度，确保爆破效果达到预期。实时监测可以帮助调整爆破参数，确保爆破安全。

后期修整与清理：爆破后，对破碎的岩石进行清理和修整，确保隧道开挖的平整度和安全性。

2.3 光面爆破在隧道开挖中的优势

（1）减少对周围岩体的破坏；（2）提高隧道开挖质量；（3）环保效益；（4）提高安全性。

3.光面爆破技术在隧道开挖中应用的挑战

尽管光面爆破技术在隧道开挖中表现出了诸多优势，但在实际应用过程中仍然面临一些挑战。

3.1 地质条件复杂

隧道开挖面临着复杂多变的地质条件，如软弱岩层、断层、地下水等，这些因素会对光面爆破的效果产生影响。在岩体复杂的情况下，如何准确判断爆破参数并保持爆破效果的稳定性，是一大挑战。

3.2 爆破成本较高

光面爆破技术相较于传统爆破技术，往往需要更多的前期勘察和更精确的设计，这会增加一定的成本

3.3 安全控制难度大

虽然光面爆破技术具有较高的安全性，但其施工过程中对时间、空间和力量的控制要求较高，任何一个环节的失误都有可能导致事故的发生。

4.结语

光面爆破技术作为一种新型的隧道开挖爆破方法， 具有显著的优势，包括减少周围岩体的破坏、提高施工效率、降低环境污染等。在隧道工程中 挖质量和施工安全性。然而，在实际应用中，由于地质条件的复杂性、 面爆破技术仍面临一定的挑战。因此，未来在隧道开挖中推 用经验的积累，以期达到最佳的施工效果。随着科学技术的进步 设计技术的 断发展，光面 术在隧道工程中的应用前景广阔，必将在隧道开挖过程中发挥越来越重要的作用。

参考文献

1]王林.光面爆破技术在隧道施工中的应用研究[J].交通科技与管理,2024,5(06):149-151.

]都基海.光面爆破技术在隧道施工中的应用[J].设备管理与维修,2021,(20):133-134.

[3]熊春耀.光面爆破技术在隧道施工中的标准化应用[J].品牌与标准化,2023,(06):114-116.

[4]耿立才,马福彬,张继春,等.光面爆破技术在隧道掘进中的应用研究[J].公路,2022,67(09):458-463