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

王强

例，介绍了施工中软岩光面爆破施工参数的选择、具体的施工工艺，对于控制隧道超

欠挖起到了积极的作用。同时介绍了采用光面爆破的爆破效果和取得的经济效益。

【关键词】铁路隧道；软岩；光面爆破；参数选择

ApplicationOfSmoothBlastingOnRailwayTunnelSoftRockAndAnalysisOf

ImplementEffect

WangQiang

(ChinaRailwayNo.14bureaulimitedcoMPanyJinanShandong250014)

【Abstract】Thispapertaketheentrancesectionofpuzhentunnelas

example,itintroducedhowtoselectconstructionparameterofsmooth

blastingonsoftrockandhowtomakeconstructionscheme.Itisvery

helpfultocontroloverexcavationandunderexcavationontunnel

construction.Lastly,itanalyzedtheeconomiceffectofsmoothblasting

inpractice.

【Keywords】Railwaytunnel；Softrock；Smoothblasting；Parameterselect

1．光面爆破技术介绍

光面爆破是通过正确确定爆破参数和施工方法，使爆破后的围岩断面轮廓整齐，最大

限度的减轻爆破对围岩的震动和破坏，尽可能维持围岩原有完整性和稳定性的爆破技

术。其主要标准为：开挖轮廓成型，无明显的爆破裂缝；围岩壁上均匀留下50%以上

的半面炮眼痕迹；岩面平整，超挖和欠挖符合规定要求，无危石等。光面爆破是松软

及不均质的地质岩体中较为有效的开挖爆破技术，它的成功与否主要取决于爆破参数

的确定，其主要参数包括：周边炮眼的间距、光面爆破层的厚度和装药集中度等，爆

破参数初步确定后都要在现场爆破实践中加以修正完善，以取得良好的光面爆破效果

。

2．光面爆破技术在堡镇隧道施工中的应用

2.1工程概述。堡镇隧道位于湖北省长阳县，采用左、右双单线方案，为新建Ⅰ级铁

路隧道，左、右线间距为30m。其中左线隧道全长11563m，是宜万铁路第二长大隧道

，是该线上四大重点控制工程之一。

隧道地处构造剥蚀、侵蚀中山区，最大埋深约为630m，穿越地层大部分为砂质页岩，

粉砂质页岩地层,岩层软弱发育。

隧道沿线不良地质主要有高地应力、软岩大变形、顺层滑坡及隧道口附近的边坡滑塌

。隧道穿越地层走向平行洞轴，加之节理切割，左侧边墙，拱脚存在不稳定结构体，

易产生滑塌、塌方，工程地质情况十分复杂，其围岩级别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级。其中左线

隧道进口段Ⅳ级围岩为砂质页岩、粉砂质页岩，为较软岩。

2.2施工方案选择。根据堡镇隧道进口段的围岩情况和施工单位现有机械设备、人员

技术素质、施工环境条件、工期、安全等要求选择左线进口段Ⅴ级围岩采用台阶法开

挖，Ⅳ级围岩采用全断面开挖方案。全断面一次开挖法施工中采用光面爆破技术，

可以减少对围岩的扰动，增强围岩的自稳能力，特别是在不良地质条件下更为显著，

不仅可以减少危石，保证了施工的安全，而且光面爆破使开挖面平整，岩石无破碎，

减少了裂隙，大大减少了超欠挖量，同时保证了后续的喷锚支护、防水板铺挂、二次

衬砌等工序的施工质量，较好的控制了二次衬砌的超挖回填，从而降低了成本，加快

了工程进度。

为加快正洞的掘进速度，减少劳动强度，加工制成了简易的钻孔台车。台车分三层，

以保证整个开挖断面的布眼、钻孔、装药、支护作业，台车采用装载机辅助就位和移

出的方式。

2.3爆破方案的选择。影响光面爆破的因素较为复杂，除地质条件外，决定光面爆破

的重要因素还有隧道开挖断面的形状和尺寸、预留光面爆破层的厚度、周边眼间距、

装药量、炸药的品种性能、装药结构、起爆技术以及打眼的准确性等。

2.3.1炸药的选择和装药结构的确定。堡镇隧道左线进口段主要为Ⅳ级围岩，为较软

岩，参照以往的施工经验和现场实际情况，决定选用乳化炸药；周边眼采用空气间隔

、不耦合装药，其他炮眼采用连续柱状装药，采用火雷管和非电毫秒导爆管起爆，装

药结构见图1。

2.3.2掏槽眼布置。采用全断面开挖隧道时，开始只有一个临空面，显然，这不利于

取得较好的爆破效果，需要创造新的临空面。为此，首先必须选择合适的掏槽形式，

以取得理想的掏槽效果。堡镇隧道左线进口Ⅳ级围岩掏槽形式为复式楔形结构，掏槽

眼布置如图2所示。

图1装药结构示意图2.3.3炮眼的布置。严格控制周边眼的装药量，采用合理的装药结

构，尽可能使药眼长度均匀分布，这是实现光面爆破的重要条件。

堡镇隧道左线进口段Ⅳ级围岩在爆破设计中选取周边眼间距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，炮眼布置如图3所示。

图2掏槽眼布置图图3钻爆设计图

说明：(1)本图尺寸以厘米计；

(2)周边眼爆管拱部为21段，边墙为13段，

向内依次为9段、7段、5段、3段，

掏糟眼为1段，底板眼为1段。2.4光面爆破施工工艺

2.4.1放样布眼。钻眼前，测量人员采用激光照准仪严格控制开挖方向和开挖轮廓线

，用红油漆准确绘出开挖断面中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不超过5cm。

2.4.2台车定位、钻眼。调整钻孔台车与隧道轴线保持平行，准确就位。钻工严格按

标定的眼位钻眼，特别是周边眼的钻孔精度比其他炮眼要高，开眼误差控制在3cm以

内，周边眼、底边眼的外插角一般取3°，保证两茬炮交界处台阶小于15cm，同时，

根据眼口位置处岩石的凹凸不平程度调整炮眼深度，以保证眼底在同一平面上。周边

眼先从拱顶打，第一个炮眼打好后插入炮杆，作为其它炮眼的参照物，整个断面的周

边眼必须保证水平。经过几个循环对各种参数的收集和分析，最后确定拱部周边眼间

距控制在40cm以内，边墙（曲墙）周边眼控制在35cm以内。

2.4.3清孔、装药。装药前用小直径高压风管将炮眼内石屑彻底清除干净，装药需分

片、分组按钻爆设计图确定的装药量自上而下进行，需“对号入座”，不得混装。所

有炮孔均用炮泥堵塞，堵塞长度周边眼不小于20cm，其他眼不小于35cm。周边眼采用

小药卷配导爆索，以增加不耦合系数和爆破时的缓冲作用，炮孔装药均采用反向装药

结构。

2.4.4连接起爆网络。起爆网络为复式网络，以保证起爆的可靠性和准确性，联结时

导爆管不能打结或拉细。起爆雷管用绝缘胶布包扎在离一根导爆管自由端15cm处。网

络联结好后要派专人负责检查没有问题后再起爆。（起爆顺序详见钻爆设计图）

3.光面爆破应用效果分析

3.1质量方面。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％（

现行隧道施工规范对软岩光爆无具体要求）。减少了爆破对围岩的扰动，对围岩扰动

深度仅为0.4～0.6m，尽可能保存了围岩自身原有的承载能力，从而改善了衬砌的受

力状况。

3.2安全方面。爆破后轮廓线圆顺、平整，减少了应力集中和局部落石现象，增加了

施工安全度。图4效果图1（拱部）效果图2（边墙）3.3效益方面

3.3.1初期支护喷射混凝土工程数量节约明显。激光断面仪测量结果表明，平均线形

超挖5cm，拱部最大超挖12cm，基本无欠挖，隧道超、欠挖得到了有效的控制，节约

了喷射混凝土的数量，不实施光爆的地段喷射混凝土方量约为：5m3/延米，光爆后约

为：4m3/延米；每延米节省混凝土1m3。

3.3.2火工品消耗量比定额消耗量有所降低。实施光面爆破后，火工品消耗量和价格

与定额对比详见表1。

3.3.3整体经济效益明显。堡镇隧道进口段共5640米，通过对节约的混凝土和火工品

消耗量进行测算，共节成本约667万元，经济效益明显。

4.结论

隧道软岩施工中采用光面爆破技术，不但可以提高工程质量、加快施工进度、保证施

工安全，而且还能取得较好的经济效益。表1

名称单位

m3单价

（元）实际消耗定额消耗数量合价数

量合价炸药Kg5.060.6513.290.6743.41导爆

索m1.320.9181.211.1061.46非电毫

秒雷管发2.741.23.291.3663.74合计元

7.798.61

参考文献

［1］陈豪雄，殷杰主编．隧道工程．北京：中国铁道出版社，1995年．

［文章编号］1006-7619（2009）02-17-055

［作者简介］王强(1975.10-)，男，汉族，工程师，造价工程师。