隨著縣縣通高速的深入發(fā)展，尤其在云南地區(qū)公路隧道的施工也逐年增多，然而隧道的開(kāi)挖主要采用爆破的方式，其爆破施工過(guò)程中遇到的問(wèn)題也隨之而來(lái)。爆破荷載產(chǎn)生的爆破振動(dòng)，對(duì)隧道圍巖應(yīng)力分布、施工隧道和臨近隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)性能以及周?chē)ㄖ踩仍斐刹煌潭鹊挠绊?，易造成隧道超挖或者欠挖，二襯開(kāi)裂以及周邊建筑物破壞等危害。因此需要在爆破施工后對(duì)爆破振動(dòng)及爆破效果進(jìn)行分析，對(duì)爆破施工工藝和爆破參數(shù)不斷地改進(jìn)和優(yōu)化，減少對(duì)周邊圍巖擾動(dòng)及建筑物損壞，并控制隧道的超欠挖，保證了隧道的光面爆破開(kāi)挖的質(zhì)量和效果，避免了后續(xù)施工中隧道發(fā)生其他的問(wèn)題。

該公路隧道位于云貴高原西緣及西北緣，屬橫斷山脈及橫斷山脈與滇西北高原接壤地帶，隧道右幅起點(diǎn)里程Ｋ１１９＋１９５，全長(zhǎng)３５３０ｍ；左幅起點(diǎn)里程ＺＫ１１９＋１６０，全長(zhǎng)３５６８ｍ，內(nèi)輪廓凈空寬度１４ｍ，凈空高度７.６ｍ，最大埋深約６９８ｍ。

隧道海拔高程介于１５１８～２６７４ｍ之間，相對(duì)高差１０５５ｍ，屬構(gòu)造剝蝕及構(gòu)造巖溶低中山地貌。地形起伏較大，地表植被發(fā)育。洞身處于巖溶垂直滲流帶至水平徑流帶，巖溶水平及垂直巖溶形態(tài)均有發(fā)育，圍巖巖體破碎，巖溶中等發(fā)育，巖層中可能存在一定規(guī)模的溶洞、溶隙、暗河等，可溶巖與非可溶巖接觸帶可能富含地下水，隧道施工可能遇到較大規(guī)模的涌水、突泥、局部塌陷。巖體自穩(wěn)能力差，開(kāi)挖時(shí)不及時(shí)支護(hù)或支護(hù)不當(dāng)易產(chǎn)生較大規(guī)模坍塌，側(cè)壁穩(wěn)定性差。從爆破施工來(lái)看，此類(lèi)圍巖對(duì)爆破施工影響較大，主要表現(xiàn)為，由于巖體松散破碎，不利于爆破鑿巖鉆孔，在鉆孔過(guò)程中易發(fā)生卡鉆，偏孔，鉆孔不易成孔，影響工程進(jìn)度。

隧道開(kāi)挖采用多段微差爆破技術(shù)，周邊孔使用光面爆破法。隧道圍巖為Ⅲ～Ⅴ，大多數(shù)為Ⅵ級(jí)圍巖。由于隧道斷面跨度較大，為確保爆破的安全和保證爆破的質(zhì)量，每次循環(huán)爆破進(jìn)尺應(yīng)在０.８～１.２ｍ。本工程選擇上下兩臺(tái)階分層爆破開(kāi)挖方案。先上臺(tái)階爆破后再下臺(tái)階的施工的循環(huán)爆破作業(yè)。

掏槽孔的形式有楔形掏槽與直孔掏槽兩種，楔形掏槽比直孔掏槽鉆孔數(shù)少，循環(huán)裝藥量少，掏槽腔體體積更大，更有利于擴(kuò)大自由面。原方案的掏槽孔為雙排楔形掏槽，每排８?jìng)€(gè)掏槽孔。掏槽孔排距為５０ｃｍ，掏槽孔內(nèi)側(cè)排距為１６０ｃｍ，底部間距為７０ｃｍ，掏槽孔傾斜夾角為７５°。

由于圍巖破碎，炮孔深度取施工圖設(shè)計(jì)建議的循環(huán)進(jìn)尺長(zhǎng)度。炮孔直徑均為４０ｍｍ。掏槽孔的孔深都為１.５ｍ，傾角為７５°，輔助眼深１.２ｍ；周邊孔深１.２ｍ，傾角為－３°（垂直于工作面傾向于圍巖３°），循環(huán)進(jìn)尺約為０.８～１.２ｍ；周邊孔間距根據(jù)斷面跨度大小?。?６ｍ；最小抵抗線（光面層厚度）?。?７ｍ。詳細(xì)的爆破參數(shù)見(jiàn)表１。

表1 爆破參數(shù)表

爆破施工中，掏槽孔、輔助孔均使用連續(xù)不耦合裝藥的方式，藥卷直徑為Φ３２ｍｍ，而周邊眼及底邊眼采用空氣間隔不耦合的裝藥方式，藥卷直徑為Φ２０ｍｍ。

各炮孔起爆順序?yàn)椋翰捎枚喽挝⒉詈撩肜坠芷鸨衫锵蛲馄鸨?，即掏槽眼→輔助眼→光爆眼。具體炮孔布置圖如圖１所示。原方案中最大單段藥量為１４ｋｇ。

▲圖1 炮孔布置與起爆網(wǎng)絡(luò)圖

采用原施工方案，存在以下幾個(gè)問(wèn)題：①爆破效果不是很好，大塊率很多；②每次爆破的進(jìn)尺小，藥量大，③爆破產(chǎn)生的地震波不僅對(duì)圍巖的穩(wěn)定性有影響，還會(huì)對(duì)先行洞的二襯造成開(kāi)裂，監(jiān)測(cè)振速接近安全規(guī)程要求的臨界值。因此針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)爆破效果，對(duì)原有爆破方案進(jìn)行優(yōu)化。

對(duì)原有爆破參數(shù)進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)掏槽和光面孔的布置深度方式，炮孔間距和單孔藥量存在不合理性。優(yōu)化后的方案采用，上、中、下，三臺(tái)階循環(huán)爆破的方案。降低爆破施工中最大單段藥量。隧道圍巖等級(jí)為Ⅵ，故循環(huán)進(jìn)度沒(méi)有進(jìn)行調(diào)整，仍為０.８～１.２ｍ。除此之外還對(duì)掏槽孔深度和角度，炮眼間距和單孔藥量進(jìn)行了優(yōu)化。

優(yōu)化掏槽形式：掏槽孔仍采用復(fù)式楔形掏槽孔，第一層掏槽孔與掌子面的交角調(diào)整為７０°，孔深為１.２ｍ；第二層掏槽孔的深度仍保持不變，深度為１.５ｍ。與掌子面的夾角為７５°。優(yōu)化后掏槽布置圖如圖２。

▲圖2 優(yōu)化前后掏槽孔布置圖

上臺(tái)階輔助眼采用梅花和環(huán)形相結(jié)合的布孔方式。中、下臺(tái)階輔助眼排距適當(dāng)?shù)臏p小，炮眼數(shù)量隨著增多，故可以適當(dāng)?shù)販p少炮孔的單孔裝藥量。優(yōu)化后的炮眼布置圖如圖３所示，優(yōu)化后爆破參數(shù)表見(jiàn)表２。優(yōu)化后的炮孔采用反向裝藥。

▲圖3 優(yōu)化后的臺(tái)階炮眼布置

表2 優(yōu)化后的爆破參數(shù)

采用優(yōu)化后的爆破方案進(jìn)行試驗(yàn)施工的爆破結(jié)果來(lái)看，取得了顯著的效果，原設(shè)計(jì)的循環(huán)進(jìn)尺不僅得到了保證，而且炮眼利用率達(dá)到９０％以上，大塊率減小。同時(shí)，炸藥單耗也減少了，爆破產(chǎn)生的地震波的振速得到了有效控制。隧道工作面平整，周邊輪廓成型效果好，減少了后期的處理，使施工進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益也得到提高。

優(yōu)化前后方案的對(duì)比，可得：優(yōu)化方案比原施工方案多３４個(gè)炮眼；炸藥量減少了３１.４ｋｇ，炸藥單耗降低了２６.０３％；為進(jìn)一步證明優(yōu)化方案對(duì)減振的有效性，多次對(duì)爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)，先行洞中距離爆破點(diǎn)最近的二襯監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的最大振速為４.０７ｃｍ／ｓ，降低了對(duì)先行洞二襯的擾動(dòng)，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)。

（１）本文通過(guò)對(duì)公路隧道開(kāi)挖的原爆破設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，獲得了良好的光面爆破效果。保留了完整的周邊輪廓，碎石塊度符合運(yùn)輸要求，降低了爆破振動(dòng)速度，最終實(shí)現(xiàn)了降低隧道的返修率和返修成本的目的；

（２）隧道施工過(guò)程中，爆破參數(shù)優(yōu)化是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，必須基于各種圍巖條件施工過(guò)程中的爆破測(cè)試及爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)。然后對(duì)爆破效果和振動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行分析，及時(shí)對(duì)原有爆破參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，保證公路隧道施工過(guò)程中的安全作業(yè)。使隧道開(kāi)挖獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。