隧道光面爆破技术研究

引言

在现代交通网络构建中，隧道工程扮演着不可或缺的角色，是穿越山脉、江河等复杂地形的重要手段。隧道开挖方法多样，光面爆破技术凭借独特优势脱颖而出。传统爆破方式常导致隧道超挖、欠挖现象严重，围岩扰动大，影响隧道稳定性与施工进度。光面爆破技术通过精确控制爆破参数与施工工艺，实现对隧道轮廓的精准控制，减少对围岩的破坏，保障隧道施工安全与质量。研究隧道光面爆破技术，对提高隧道施工效率、降低工程成本、延长隧道使用寿命、推动隧道工程可持续发展具有深远意义。

1 隧道光面爆破参数设计

1.1 周边眼参数设计

1.1.1 眼距 （E） 与抵抗线 （V

眼距与抵抗线的比值（ K=E/V ）是影响光面爆破效果的关键参数。在硬岩中，K 值一般取0.8-1.0，此时炮眼间距相对较小，炸药能量能有效传递，形成连续裂缝。

1.1.2 不耦合系数 （D）

不耦合系数指炮眼直径与药卷直径比值，对爆炸能量传递效率影响显著。D 值通常在 1.25-2.50 之间，硬岩因强度高，取下限（1.25-1.50），以增强应力波强度；软岩强度低，取上限（2.00-2.50），降低粉碎区范围。数值模拟显示， D=2.0 时，孔壁峰值压力可比偶合装药降低 65% 。

1.1.3 线装药密度 （q）

线装药密度是单位长度炮眼的装药量，需根据岩性精确控制。硬岩线装药密度一般为 0.30-0.35kg/m ，中硬岩为 0.20-0.30kg/m ，软岩为 0.07-0.15kg/m。在凉风凹隧道施工中，针对不同围岩等级，合理调整线装药密度，采用 q=0.15-0.25kg/m ，成功将超挖量控制在 5% 以内。

1.2 装药结构设计

1.2.1 轴向间隔装药

轴向间隔装药采用导爆索串联小直径药卷（ Φ20-25mm ），药卷间距10-15cm。将药卷固定在竹片或 PVC 管上，装入炮眼时保持居中位置，使孔内压力均匀分布。

1.2.2 径向不耦合装药

径向不耦合装药通过增大炮眼直径与药卷直径比值（D=1.25-2.50），在药卷与炮眼壁间形成空气缓冲层。研究表明，当 D=2.0 时，孔壁冲击压力可降至偶合装药的 30% ，显著减少围岩损伤。

1.2.3 孔底加强装药

当眼深 >2.5m 时，由于孔底岩石夹制作用强，需进行孔底加强装药。一般在孔底 1-2 个药卷增加 20% 装药量，以补偿岩体夹制作用，确保孔底岩石充分破碎。

1.2.4 水介质装药

水介质装药是在炮眼中安放水袋（长度 ⩾20cm ），利用水不可压缩特性提高爆炸能量传递效率，同时降低粉尘。

1.3 起爆时序设计

1.3.1 临空面形成优先

掏槽眼率先起爆（1-3 段），为后续爆破创造足够补偿空间。重庆某隧道高速摄影研究发现，掏槽爆破后 15-18ms 岩体开始移动，21ms 形成有效空洞。合理的掏槽眼起爆顺序和时差，能有效破碎岩石，为辅助眼和周边眼爆破提供良好的临空面，提高爆破效率。

1.3.2 时差优化设计

辅助眼与周边眼的起爆时差控制在 8-50ms ，既能保证岩石充分抛掷，又可避免形成振动叠加。掏槽眼间时差应≤ 3ms，确保协同作用，使掏槽效果更理想。在曲线段，周边眼应分组起爆，每组 ⩽10 个炮眼，以保证轮廓线的平整度。

1.3.3 周边眼同段起爆

采用导爆索或 0 段雷管实现周边眼同时起爆（时差 <1ms），保证裂缝沿设计轮廓贯通。在深孔爆破中（ >3m ），可采用孔内分段起爆，上部药包比下部延迟 25-50ms ，改善顶部成形。

2 隧道光面爆破施工工艺

2.1 测量放样与钻孔

2.1.1 轮廓放样

采用全站仪每循环精确放样隧道轮廓线，点位误差控制在 ±2cm 以内。对于曲线段、变截面段，加密测点至 1m 间距，确保轮廓线精准定位。凉风凹隧道实行“三线复核制”，即对中线、水平线、轮廓线进行复核，有效保障了开挖精度，使隧道成型误差控制在极小范围内。

2.1.2 钻孔定位

利用炮眼布置模板或激光投影仪标定孔位，周边眼沿轮廓线布置，允许偏差 ± 2cm 。掏槽眼定位误差 ⩽±3cm ，辅助眼排距误差 ⩽±5cm 。采用凿岩台车时，钻臂定位系统精度应达 ±0.5^∘ ，严格控制钻孔位置偏差，为后续爆破效果奠定基础。

2.1.3 钻孔角度控制

周边眼外插角控制在 3%-5% （即每米深度外偏 3-5cm ），保证眼底落在设计轮廓线上。堡镇隧道实测数据表明，外插角 55% 会导致台阶形误差超限，影响隧道轮廓平整度。施工中通过严格控制钻孔角度，确保各炮眼平行度和垂直度符合要求。

2.1.4 孔深控制

掏槽眼深比辅助眼深 20cm ，周边眼与辅助眼眼底需落在同一垂直面，高差≤ 5cm。对于凹凸不平的掌子面，根据实际情况调整孔深，使眼底共面，保证爆破后隧道断面平整。

2.2 装药与堵塞

2.2.1 装药前准备

装药前，用高压风（压力 ≥0.5MPa ）彻底清孔，清除孔内岩屑等杂物，确保装药顺畅。按照设计要求精确分配药卷，使用专用装药杆轻柔推送，避免药卷破损，保证炸药性能不受影响。

2.2.2 间隔装药实施

对于轴向间隔装药，严格按设计间距用竹片固定药卷（间距 10cm ），导爆索贯穿全长。在软弱围岩中，空气柱长度取装药段长的 30%-40% ，合理控制炸药能量释放。通过精准实施间隔装药，提高爆破效果的同时减少对围岩的扰动。

2.2.3 炮泥堵塞标准

炮泥堵塞长度 ⩾30cm （周边眼 ⩾20cm ），堵塞材料选用黏土：砂 ⁼³ ：1 的塑性炮泥，分层捣实。研究表明，良好的堵塞可提高爆炸能量利用率25% 。优质的炮泥堵塞能有效阻止爆生气体过早逸出，使爆炸能量充分作用于岩体，提高爆破效率。

2.2.4 网络连接

采用导爆管网格式闭合连接，传爆雷管选用低段位（ ⩽3 段），确保可靠起爆。在水孔中使用防水导爆索，防止因水影响起爆效果。仔细检查网络连接，确保无漏连、错连现象，保障爆破作业安全进行。

2.3 爆破与通风

2.3.1 爆破实施

严格按照设计起爆顺序进行爆破，先起爆掏槽眼，再依次起爆辅助眼、周边眼和底板眼。起爆过程中，密切监测爆破效果，观察岩石破碎情况、飞石距离等。若发现异常，及时停止爆破，分析原因并调整参数。

2.3.2 通风散烟

爆破后，立即启动通风设备，及时排出炮烟和粉尘。通风时间根据隧道长度、断面大小、爆破规模等因素确定，一般不少于 15min，确保作业环境空气质量达标，为后续作业人员提供安全的工作环境。

3 结论

隧道光面爆破技术通过应力波叠加、爆生气体准静压及合理的参数设计，实现了对隧道轮廓的精准控制，有效减少围岩扰动、降低超欠挖现象。本文系统研究表明，科学设计周边眼参数（眼距、抵抗线、不耦合系数等）、优化装药结构（轴向间隔、径向不耦合等）及精准把控起爆时序，是保障光面爆破效果的核心要素。同时，严格遵循测量放样、钻孔、装药堵塞及爆破通风等标准化施工工艺，并采用超欠挖控制、痕迹保存率监测等质量评价方法，能够显著提升隧道施工质量与效率，进而可为隧道工程安全高效建设提供坚实支撑，有力推动交通基础设施建设的高质量发展。

参考文献

[1] 宋九海 . 高原铁路隧道光面爆破技术研究 [J]. 石材 ，2025，（04）：4-6.

[2] 钟建军 . 光面爆破施工技术在隧道工程中的应用 [J]. 交通科技与管理 ，2025，6（07）：74-76.