毛仕仁

（廣西工程技術(shù)研究院有限公司，廣西 南寧 530200）

0 引言

交通網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與發(fā)展，為城市化建設(shè)的穩(wěn)定推進(jìn)，提供有利的前提條件，而隨著道路交通等級(jí)的提升，必然需要在復(fù)雜圍巖環(huán)境中，以爆破施工的方式開鑿出寬敞的高速公路隧道，從而有效縮短交通的行進(jìn)時(shí)間。但實(shí)際爆破施工期間，需要結(jié)合復(fù)雜圍巖環(huán)境的不確定性做好詳細(xì)規(guī)劃與部署，使其能夠盡可能削弱圍巖的影響，使其應(yīng)力保持在和諧穩(wěn)定的狀態(tài)下，為高速公路隧道的施工與順利通車提供可靠的安全保障。

1 基于復(fù)雜圍巖環(huán)境開展高速公路隧道爆破施工的風(fēng)險(xiǎn)

廣西地區(qū)位于云貴高原的東南側(cè)，整體以西北高，東南低的走向?yàn)橹?，呈現(xiàn)明顯的傾斜狀態(tài)，當(dāng)?shù)厣襟w數(shù)量多且連綿不斷，山系多以弧形為主，受太平洋板塊與印度洋板塊的持續(xù)擠壓，地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足，容易因外在作用力而損害山體的內(nèi)部應(yīng)力情況，進(jìn)而造成嚴(yán)峻的后果。由于該高速公路施工項(xiàng)目需要涉及穿插多座隧道，分散于不同的山區(qū)，而廣西作為多民族聚集自治區(qū)，很多少數(shù)民族習(xí)慣居住在山區(qū)附近，因此，在對(duì)其采取爆破施工的過(guò)程中，需要注重其對(duì)居民安全和日常工作、生活的影響，盡可能控制好因爆破而產(chǎn)生的飛石和振動(dòng)等問(wèn)題。另外，經(jīng)過(guò)實(shí)地勘察與走訪，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)施工區(qū)域的山體圍巖為Ⅴ級(jí)，表層集聚大量碎石、風(fēng)化巖石、殘坡積土等，不具有良好的穩(wěn)定性，因此，在開展施工期間，需要注重加強(qiáng)隧道防護(hù)處理，針對(duì)部分?jǐn)鄬訋Щ蛩槭瘞У热菀装l(fā)生坍塌事故的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)觀察，并采取科學(xué)支護(hù)措施做好充足防護(hù)準(zhǔn)備。

2 在復(fù)雜圍巖環(huán)境下進(jìn)行高速公路隧道爆破施工的有效措施

2.1 工程概況

某高速公路隧道全長(zhǎng)3876m，采用雙向四車道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)期設(shè)計(jì)速度為80km/h，其坐落于我國(guó)廣西壯族自治區(qū)的層巒山區(qū)中，峰巒疊嶂，坡陡谷深，施工山體內(nèi)部存在復(fù)雜的圍巖環(huán)境，多以火山巖、沉積巖、變質(zhì)巖，并夾雜著層狀石灰?guī)r等，整體隧道寬度為26m，不同等級(jí)的圍巖所能提供的物理學(xué)參數(shù)也會(huì)存在明顯的區(qū)別。為保障高速公路隧道能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，以良好的穩(wěn)定性和安全性如期完工，需要將不同等級(jí)的圍巖性質(zhì)參數(shù)進(jìn)行有效對(duì)比，并采取控制變量的實(shí)驗(yàn)方式，確保其采取爆破施工期間，不會(huì)對(duì)復(fù)雜圍巖山體環(huán)境的內(nèi)在應(yīng)力造成破壞和威脅。經(jīng)反復(fù)商討和詳細(xì)分析，采取科學(xué)高效的爆破開采施工，為某高速公路隧道建設(shè)施工的順利完成提供可靠的支持與保障。

2.2 處于復(fù)雜圍巖環(huán)境下高速公路隧道爆破施工的技術(shù)要點(diǎn)

2.2.1 地質(zhì)環(huán)境勘測(cè)技術(shù)

為解決處于復(fù)雜圍巖環(huán)境下的高速公路隧道施工，切實(shí)降低隧道施工作業(yè)的實(shí)際難度，相關(guān)施工部門需要合理應(yīng)用現(xiàn)代新型施工技術(shù)，在地質(zhì)環(huán)境勘測(cè)技術(shù)的作用下，有效推動(dòng)高速公路隧道爆破施工建設(shè)的具體效果。事實(shí)上，復(fù)雜的圍巖環(huán)境，會(huì)對(duì)高速公路的隧道施工進(jìn)度產(chǎn)生明顯的干擾和阻礙，為確保工程總體的安全性與穩(wěn)定性，傳統(tǒng)施工技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足基本的需求，容易遺留下嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)隱患，比如塌方、變形等事故，不僅造成施工人員的生命安全不能得到可靠保障，同時(shí)還會(huì)造成施工成本的顯著增加，延長(zhǎng)實(shí)際的交工期限。

因此，對(duì)于某高速公路隧道爆破施工項(xiàng)目而言，施工管理人員需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和地理特點(diǎn)等信息，采用先進(jìn)的精密儀器展開詳細(xì)勘測(cè)，并根據(jù)數(shù)據(jù)記錄繪制出對(duì)應(yīng)的地質(zhì)構(gòu)造示意圖，為后續(xù)爆破挖掘工作的有序推進(jìn)創(chuàng)造有利前提基礎(chǔ)。而技術(shù)工作人員則需要針對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，對(duì)隧道爆破施工方案的可行性展開綜合評(píng)估與分析，并根據(jù)目標(biāo)山體的地質(zhì)構(gòu)造示意圖，對(duì)原始爆破施工方案的細(xì)節(jié)進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)，盡可能降低總體的施工成本，為高速公路隧道爆破施工的總體效果提供支持與保障[1]。

2.2.2 斷層與破裂帶施工技術(shù)

面對(duì)廣西壯族自治區(qū)復(fù)雜圍巖施工環(huán)境，為確保高速公路隧道爆破施工能夠安全、有序進(jìn)行，需要額外注重?cái)鄬踊蚱屏褞^(qū)域的施工技術(shù)。一方面，施工操作人員需要經(jīng)過(guò)系統(tǒng)化培訓(xùn)，充分了解復(fù)雜圍巖環(huán)境對(duì)隧道爆破施工的阻礙和負(fù)面影響，可以在進(jìn)行施工之前，對(duì)隧道內(nèi)部施工的地質(zhì)環(huán)境展開科學(xué)合理的預(yù)測(cè)分析，并利用先進(jìn)的有效施工工藝來(lái)提供輔助作用。例如，在處理斷層區(qū)域的隧道爆破施工期間，工作人員可以用超前注漿導(dǎo)管來(lái)提供穩(wěn)定、高效的支護(hù)施工，不僅能夠有效增強(qiáng)施工環(huán)境的可靠性，同時(shí)還能預(yù)防和減少安全隱患[2]。另一方面，在高速公路隧道爆破施工時(shí)，工作人員可以采用光面爆破的施工技術(shù)，不會(huì)對(duì)周圍巖石產(chǎn)生較為明顯的振動(dòng)影響，使施工區(qū)域更加安全、可靠，而且還會(huì)對(duì)后期施工奠定良好的保障基礎(chǔ)，促進(jìn)高速公路隧道爆破施工效率和質(zhì)量的同步提升。

2.2.3 爆破技術(shù)的具體參數(shù)

在復(fù)雜圍巖環(huán)境下，要想實(shí)現(xiàn)安全爆破施工，需根據(jù)施工方案確定爆破技術(shù)參數(shù)，依托于多次試驗(yàn)獲得理想爆破效果，然后方可大規(guī)模施工。技術(shù)參數(shù)確定要點(diǎn)可總結(jié)如下：①確定單位炸藥消耗量。作為直接影響巖石破碎程度、碎片飛行距離、爆堆形狀的技術(shù)參數(shù)，需要結(jié)合多方因素綜合確定，以此保證隧道圍巖的穩(wěn)定性。具體包括炸藥特性分析、橫截面設(shè)計(jì)、巖石特性考量、裝藥方案等，其中，要確保炸藥硬度、爆炸力、密度和塑性滿足施工要求。由于準(zhǔn)確計(jì)算難度較大，故可引入BIM 技術(shù)，通過(guò)全面、準(zhǔn)確地現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研反復(fù)模擬單位炸藥消耗量，分析爆破效果與安全性，最終確定消耗量。②炮眼相關(guān)技術(shù)參數(shù)。在數(shù)量方面，根據(jù)巖石體積合理確定布置數(shù)量，原則是在保證爆破效果的基礎(chǔ)上盡可能減少鉆孔數(shù)量；在深度方面，要綜合考量現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、圍巖類型和開挖方法，一般在1.2～3.5m；在直徑方面，根據(jù)炸藥性能、隧道斷面尺寸、鉆孔鉆速確定炮眼直徑，做好臨時(shí)支護(hù)措施；在利用率方面，最佳區(qū)間為0.85～0.95，若是斷面較大，則調(diào)整為0.8～0.9，一般取中間值計(jì)算[3]。

2.2.4 隧道變形控制技術(shù)

通常，在廣西等處于復(fù)雜圍巖環(huán)境的高速公路隧道爆破施工中，由于其施工場(chǎng)所的鹽質(zhì)泥巖含量較高，當(dāng)其遭遇爆破等較為強(qiáng)烈的施工操作時(shí)，容易出現(xiàn)明顯的軟化情況，導(dǎo)致高速公路隧道施工產(chǎn)生坍塌問(wèn)題，對(duì)施工操作人員的生命安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅和影響。為避免同類情況的發(fā)生，工作人員需要針對(duì)隧道變形控制技術(shù)進(jìn)行合理運(yùn)用，使其全面增強(qiáng)施工區(qū)域的鹽質(zhì)泥巖性能，不會(huì)出現(xiàn)因爆破而造成坍塌事故的情況，為作業(yè)人員營(yíng)造出更加安全可靠的施工環(huán)境。另外，為切實(shí)增強(qiáng)高速公路隧道爆破施工環(huán)境的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，工作人員要采取科學(xué)可靠的預(yù)防措施，例如以混凝土的噴射施工來(lái)提高錨桿支護(hù)的穩(wěn)定性和牢固性，使其具備更加卓越的抗壓性能，有效防止坍塌、變形等問(wèn)題的出現(xiàn)和發(fā)生，為高速公路交通網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)發(fā)展給予可靠支持與助力。

2.2.5 鉆孔排水動(dòng)力支架施工

基于復(fù)雜圍巖環(huán)境下，容易在爆破施工和開挖期間，出現(xiàn)嚴(yán)重水土流失問(wèn)題，導(dǎo)致施工環(huán)境惡劣，不僅影響施工人員的操作，同時(shí)還會(huì)對(duì)高速公路隧道爆破施工的具體要求產(chǎn)生偏差和影響。因此，施工單位需要靈活運(yùn)用鉆孔排水動(dòng)力支架施工技術(shù)，可以在最大程度上，切實(shí)提高作業(yè)區(qū)域的排水效率，為施工進(jìn)度的有序推進(jìn)，提供可靠的支持與保障。工作人員需要在施工環(huán)境的地質(zhì)構(gòu)造示意圖及相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)鉆孔的位置進(jìn)行反復(fù)對(duì)比，為該技術(shù)實(shí)際性能的有效展現(xiàn)，提供良好的促進(jìn)作用。同時(shí)，為降低施工難度，工作人員可以結(jié)合實(shí)際狀況，運(yùn)用不同的支護(hù)技術(shù)，一方面能夠切實(shí)保障施工環(huán)境的穩(wěn)定性，另一方面也會(huì)對(duì)施工效果的高效提升，給予良好的幫助，為高速公路隧道爆破施工的有序進(jìn)行奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2.6 超前注漿施工技術(shù)

基于復(fù)雜圍巖的高速公路隧道項(xiàng)目施工條件較為復(fù)雜，提高爆破施工質(zhì)量，可采用超前注漿技術(shù)改變地質(zhì)條件，為后續(xù)作業(yè)的開展奠定良好基礎(chǔ)。技術(shù)實(shí)施期間，現(xiàn)場(chǎng)施工人員需規(guī)范化處理施工過(guò)程中產(chǎn)生的污泥，提升地質(zhì)強(qiáng)度，然后科學(xué)確定注漿壓力。作為一項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)，其科學(xué)水平直接關(guān)系到漿液擴(kuò)散范圍以及最終的注漿效果，為使注漿壓力順利克服地層阻力、靜水壓力，可采用式（1）計(jì)算單孔注漿量：

式中：Q——單孔注漿量，m3/孔；R——漿液擴(kuò)散半徑，m；L——注漿孔深，m；a——漿液填充系數(shù)；n——地層裂隙，%；η——漿液消耗率。

其中，擴(kuò)散半徑一般取值2.5m；漿液填充系數(shù)取值范圍為0.3～0.9，與施工現(xiàn)場(chǎng)的巖石情況有關(guān)，需要適當(dāng)靈活調(diào)整；η 一般取值1.1。

完成注漿量的準(zhǔn)確計(jì)算后，需要選擇合適的注漿方式。若是工程無(wú)特殊要求，則一般選擇前進(jìn)式注漿方法，隨著每段掘進(jìn)工作的開展，立即開展某段注漿作業(yè)。若是現(xiàn)場(chǎng)單孔出水率在10m3/h 以下時(shí)，那么注漿長(zhǎng)度可達(dá)到5～8m；若出水率在10m3/h 以上、30m3/h以下，則要以3m 為單位劃分注漿段；若出水率在10m3/h 以上，要停止鉆孔立即注漿。注漿完成后8h 拆除注漿設(shè)備[4]。

2.3 復(fù)雜圍巖環(huán)境高速公路隧道爆破施工的控爆減震措施

2.3.1 中空孔直眼掏槽爆破方法

在復(fù)雜的圍巖環(huán)境下，高速公路隧道爆破施工需要做好控爆減震措施，由于對(duì)隧道進(jìn)行爆破時(shí)，爆炸所產(chǎn)生的沖擊力形成爆炸應(yīng)力波，沖擊會(huì)以柱體波的形式向爆炸點(diǎn)外傳遞，如果不進(jìn)行有效釋放，爆炸沖擊波就會(huì)對(duì)圍巖造成沖擊，使圍巖受到嚴(yán)重的震蕩損傷，不利于隧道整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，容易導(dǎo)致危險(xiǎn)事故發(fā)生。為了有效減小沖擊波對(duì)圍巖層造成的損害，可以采用中空孔直眼掏槽爆破方法進(jìn)行干預(yù)，通過(guò)在掌面上預(yù)鉆一個(gè)大直徑空心孔，并將掏槽孔布置在大直徑空心孔周圍，有效地增加了掏槽孔的自由表面積，減少了巖體對(duì)炸藥的夾持作用，并使炸藥的大部分能量在爆轟后通過(guò)空心孔耗散，降低了隧道爆破施工炸藥進(jìn)入地層的地震波強(qiáng)度。通過(guò)中空孔直眼掏槽爆破方法，可以有效緩解爆炸沖擊對(duì)圍巖層的損傷，從而增強(qiáng)隧道穩(wěn)定性。

2.3.2 多段微分爆破減震法

復(fù)雜圍巖環(huán)境下高速公路隧道爆破施工控爆減震的另一有效措施是采取多段微分爆破減震法。多段微分爆破減振法將炸藥的用藥量進(jìn)行微分處理，通過(guò)增加爆炸破裂孔的數(shù)量，增加爆破所使用炸藥的份數(shù)從而減小每份炸藥的藥量，實(shí)現(xiàn)在用爆破當(dāng)量不變的前提下，減小每個(gè)爆破個(gè)體的爆炸當(dāng)量，從而達(dá)到保護(hù)圍巖層的目的。通過(guò)多段微分爆破減震法能夠確保爆破效果的同時(shí)，還能讓火藥更加均衡地分布在爆破區(qū)域內(nèi)，提高爆破效果，還能到減震的作用。另外通過(guò)多段式處理，對(duì)爆炸進(jìn)行延時(shí)，通過(guò)多段延時(shí)起爆，降低爆炸沖擊波受到的一次性沖擊力，從而減小爆炸對(duì)圍巖層造成的損傷，著重改善隧道的爆破效果，增強(qiáng)對(duì)于圍巖層減震的作用，提高隧道爆破安全性。

2.3.3 調(diào)整狀態(tài)及其結(jié)構(gòu)的減震法

在復(fù)雜圍巖環(huán)境的高速公路隧道爆破施工過(guò)程中，也可以采取調(diào)整炸藥狀態(tài)和炸藥結(jié)構(gòu)的方法達(dá)到減震目的。在具體施工時(shí)，選取炸藥時(shí)要組織專業(yè)技術(shù)人員，對(duì)爆破地巖體進(jìn)行詳盡調(diào)查與分析，根據(jù)巖土情況選擇適合的炸藥，提高炸藥爆炸特性與巖土結(jié)構(gòu)的匹配程度，從而提高爆破效率，并且有效降低爆炸對(duì)于圍巖層的沖擊，實(shí)現(xiàn)減震。此外，改變還可以通過(guò)調(diào)整炸藥的填充結(jié)構(gòu)，達(dá)到減震目，通過(guò)結(jié)構(gòu)調(diào)整，防止爆破沖擊波直接作用于圍巖層上，這樣既可以有效降低圍巖層沖擊，又能夠提高爆破點(diǎn)位的爆炸沖擊，有效提高爆破能力的同時(shí)減小有害沖擊，提高爆破工作效率，在隧道爆破操作中，對(duì)爆破火藥采用徑向不稱盒裝藥，相較于傳統(tǒng)的集中裝藥，有著顯著的圍巖層減震效果，還能夠進(jìn)一步提高單位爆破率，在爆破點(diǎn)之間形成距離合適的空氣間隔層，可以起到有效的減震作用，這也被稱為不耦合系數(shù)，在調(diào)整狀態(tài)及其結(jié)構(gòu)的減震法的實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)圍巖層實(shí)際情，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的不耦合系數(shù)，從而確保高速公路隧道爆破施工時(shí)圍巖層的穩(wěn)定性和隧道挖掘施工時(shí)的安全性[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高速公路隧道建設(shè)施工期間，面對(duì)復(fù)雜的圍巖施工環(huán)境和并不均等的空間承載力，使得具體的施工難度明顯增加。本文通過(guò)以某高速公路的隧道爆破施工為例，結(jié)合其存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，對(duì)全過(guò)程施工的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行深入分析，并搭配對(duì)應(yīng)的控爆減震措施，為高速公路隧道建設(shè)施工的總體質(zhì)量和進(jìn)度，提供可靠的支持與保障，使其具備良好的穩(wěn)定性和安全性，為其他隧道爆破施工提供借鑒。