1、光面爆破技术在铁路隧道施工中的应用及价值研究摘要：随着我国经济的快速发展，给交通事业的发展带来了新的机遇和挑战，隧道施工作为交通工程的重中之重，爆破技术的应用是保证工程质量的关键，光面爆破已成为当今铁路隧道施工中被广泛应用的一种方式，有效控制了隧道超欠挖等问题。本文以堡镇隧道进口段为实际施工案例，通过对国内外隧道施工技术发展的对比，对国内铁路隧道建设中采用光面爆破施工技术进行研究，从而得出其应用价值及效果，希望对同行们有所帮助。 关键词：隧道施工 光面爆破技术 应用 中图分类号：F530.36 文献标识码：A 世界铁路在其 180 多年的发展进程中饱经高潮和低谷，早在 1852 年，英国首先建
2、成世界上第一条铁路，中国第一座铁路隧道台湾狮球岭隧道建成于 1890 年，近年来铁路又进入一个高速发展的时期，以其运能大能耗低、污染小、占地少、效率高、安全等特性被誉为“绿色交通工具” 。光面爆破作为铁路隧道施工中的重要手段，其技术应用在保证施工安全的同时，创造了良好的经济效益和社会效益。本文通过湖北长阳县堡镇隧道施工实例，对光面爆破施工技术应用及其价值进行总结。 1.国内外铁路隧道施工技术的发展现状 （1）国外铁路隧道施工技术的发展 在第二次世界大战后，工业技术的进步，使地下建筑突飞猛进的发展，建筑规模和施工技术及机械化水平都不断提高，早在 1970 年，包括澳大利亚、英国、比利时、意大利、
3、加拿大、美国、法国、西德、瑞典和日本等 19 个资本主义国家就召开过一次隧道工程咨询会议，在这次会议的资料中显示：1960 年1969 年间共建成包括铁路、公路和地铁在内的交通隧道 2293 公里，共计投资 52.19 亿美元，1970 年1979 年相比较上一阶段在数量上增长了 123%，投资也要增加 265%。光面爆破技术约在 1950 年发源于瑞典，1952 年在加拿大首次应用。 （2）国内铁路隧道施工技术的发展 中国铁路隧道工程建设有着悠久的历史，在中华人民共和国成立之前，隧道工程的技术应用仍处于相对落后的阶段，随着建国后各方面建设事业的蓬勃发展，隧道施工技术已经被广泛应用于铁路、公路
4、、矿山、电力等工程建设中，在铁路工程施工方面，最早是在京张铁路的八达岭隧道施工中得到成功应用。矿山法、新奥法、钻爆掘进法、浅埋明挖法、盾构法等都陆续引进并达到较高的技术水平。在现代机械技术的支持下，施工技术也在不断的跟进，随着钻孔爆破法、水底沉埋施工技术的出现，隧道施工已经能完成河道和海峡穿越工程，标志着铁路隧道施工技术发展到了一个新阶段。 据数字统计：我国拥有的铁路隧道总长度数量上位居世界第一，已超过 4000km，在地质条件和自然环境都较为复杂的状况下施工规模不断扩大，先进施工技术的应用也大大提高。到 20 世纪后半期，随着隧道施工技术与现代化管理方法的结合运用，为未来中国修建长大隧道及客
5、服各种困难条件的隧道工程奠定了坚实的基础。 2.光面爆破技术及在隧道工程实例中的应用 （1）光面爆破技术概论 光面爆破是一种控制岩体开挖轮廓的爆破技术，是通过一系列措施对开挖工程周边部位实施正确的钻孔和爆破，并使周边眼最后起爆的爆破技术，预裂爆破就是由光面爆破演变出来的，但它仍属于光面爆破技术的范畴。基本实现开挖轮廓成型，不存在明显的爆破缝隙，岩面平整，超挖和欠挖符合规定，无危险落石，围岩壁上留下 50%以上的均匀半面炮眼痕迹。 （2）光面爆破技术的工程实例应用 堡镇隧道施工工程位于湖北省长阳县，地处构造剥蚀、侵蚀中山区，穿越地层大部分为砂质页岩、粉砂质页岩等软岩地质，且隧道沿线兼有多种不良地
6、质。属新建 I 级铁路隧道，采用左、右双单线方案，两线的间距为 30m。其中左线隧道是宜万铁路第二长大隧道，全长 11563m，是该线上四大重点控制工程之一。 施工方案的选择。根据堡镇隧道进口段的围岩特点和施工方的机械设备、施工人员技术、工期等的要求，对左线进口段 V 级围岩进行台阶开挖法，IV 级围岩采用全断面开挖方案，全断面一次开挖法施工中用光面爆破技术，减少超欠挖量，保证施工安全的同时，有效控制二次衬砌的超挖回填。 爆破方案的选择。光面爆破受多种因素的影响，堡镇隧道施工中，要先确定炸药的选择和装药结构：左线进口段为软岩地质，施工的中采用乳化炸药，周边眼用空气间隔、不耦合装药，其他眼采用连
7、续柱状装药。在隧道左线进口段 IV 级围岩在爆破设计中选取周边眼艰巨 E=40cm，最小抵抗线 W=50cm，炮眼密集系数 K=E/W=0.80，装药密度 q=0.07Kg/m。以达到合理控制掏槽眼、炮眼的布置和装药量，保证爆破效果。 光面爆破施工工艺。在钻眼前，要严格控制开挖方向和轮廓线，可用激光照准仪进行控制，然后用红油漆准确绘出，需要特别注意的是，炮眼的位置不能超过 5cm，同时还要准确调整钻孔台车与隧道轴线之间的平行位置，开眼误差不能超过 3cm。此外，炮眼内装药的细节也要注意，用小直径高压风管吹干净炮眼内的石屑，然后按钻爆设计图进行分片、分组、自上而下、反向装药结构的方式对号安装，安
8、装完毕后将所有炮孔用炮泥堵塞，炮孔间距保持在 20cm 以上。 此外，为确保起爆网络连接的准确和安全，起爆雷管应在离一根导爆管自由端 15cm 的位置，选用绝缘胶布包扎，经专门的安检人员检查通过后再起爆，操作过程中要注意起爆顺序排列。 3.光面爆破技术的现实应用价值 （1）降低干扰震动，提高施工安全 光面爆破技术在实际施工过程中降低了围岩的干扰震动，爆破后轮廓线圆顺、平整，对因爆破实施中的应力集中和局部落石现象大大缓解，提高了施工安全性。 （2）降低施工成本，提高经济效益 由于光面爆破技术有其自身特有的优越性质，施工中隧道成型规整，掘进速度加快，减少了掘进超挖数量和出碴量，极大的降低了施工成本
9、，提高了经济效益，主要表现在： 在实施光面爆破后，火工品消耗量相比较之前的额定数量有所降低，炸药的消耗量从额定的 0.67m/kg 降低到了0.651m/kg，导爆索的消耗量从额定的 1.106m/kg 降低到了0.918m/kg，非电毫秒雷管的消耗量从额定的 1.366m/kg 降低到了 1.2m/kg，在价格成本总价核算中节约了 0.82 元。 经过激光断面仪测试结果显示，平均线形超挖 5cm，拱部最大超挖12cm，隧道欠挖现象控制效果明显。而在没有实施光面曝光技术的隧道施工地段，喷射混凝土方量相比较实施光面爆破的地段，能节约 1m/延米。通过数字对比可见，初期支护喷射混凝土工程数量节约明
10、显。 （3）保证施工质量，提高社会效益 IV 级围岩光面爆破的炮眼保存率拱部在 95%以上，边墙为75%80%、减少了爆破对围岩的干扰震动，对围岩干扰震动深度仅为0.40.6m，隧道围岩不会产生或者极少产生炮震裂缝，保存围岩的完整性，使其自身原有的承载能力最大限度的被保存下来，大大改善了衬砌的受力能力，为采用锚喷支护奠定基础，尤其在堡镇这类松软岩层施工中优势更为明显。在一定程度上提高了施工质量安全保障，从而产生了较好的社会效益。 （4）增强围岩稳定性，便于快速施工 采用光面爆破技术，在裂隙发育的地层中，围岩的稳定性增强，对控制裂隙扩大或产生新裂隙有很好的作用，基本杜绝了落石伤人的情况发生，在保
11、障施工安全的同时，为快速施工提供了进一步保障。 （5）加快经济建设，促进科技进步 虽然光面爆破技术在铁路隧道施工中已被广泛应用，在定性分析方面已经在行业内达成认知共识，但光面爆破的破岩机理是一个较为复杂的问题，理论上还不够成熟，目前仍处于不断的探索阶段，这种技术的应用，一方面在加快经济建设的同时，也为科技进步的发展起到积极的促进作用。 4.结束语： 总而言之，在铁路隧道施工中，光面爆破技术的合理应用，在保证工程质量和施工安全的同时，对加快施工进度产生了积极的影响，从而产生了良好的经济效益和社会效益，尽管光面爆破技术的应用价值极高，但这种技术也不可避免的存在一些缺点，比如炮眼多、需要特殊器材等，会给部分项目的施工带来一定难度。因此，施工方要综合考虑具体工程项目的地质状况和本单位的技术人员素质、现有机械设备等诸多因素，因地制宜的灵活选择合适的爆破方法，以确保铁路隧道施工任务安全、顺利的如期完成。 参考文献： 【1】宋书轩;光面爆破技术在隧道施工中的应用J;科技信息;2012 年 21 期 【2】吴超;光面爆破技术在铁路小断面隧道施工中的应用J;科技创新与应用;2013 年第 7 期 【3】彭俊华;光面爆破技术在铁路小断面隧道施工中的应用J;企业技术开发;2010 年 01 期 【4】王强;光面爆破技术在铁路隧道软岩施工上的应用及实施效果分析J;建筑科技与管理;2009 年 3 月
