隧洞钻爆法施工适用爆破设计
摘要：
本文从实际施工角度出发，介绍隧道钻爆法施工中常用的几种钻爆参数。在保证隧道施工安全、质量的前提下，通过对钻爆设计各种参数进行总结，来分析各个参数之间的关系，从实际施工的角度提出爆破参数对实际施工质量和施工安全的影响，以确定实际施工中最为合理的爆破参数，最终确定最经济、最实用、最合理的爆破设计方案。
关键词：钻爆法；钻爆参数；参数取值；起爆系统
一、钻爆设计参数简介
1、最小抵抗线
最小抵抗线（W）是指药包中心到临空面的最短距离；该参数是钻爆设计中最重要的参数，该参数含有两层重要含义：第一是周边孔的最小抵抗线，即周边炮眼爆破的那一部分岩层的厚度。对控制光面爆破起决定性作用；第二是掏槽孔的最小抵抗线，对爆破效率及成败起决定性作用。最小抵抗线W受岩石软硬程度、完整性等因素影响，非定值。
2、单个循环用药总量
；Q过大，会破坏围岩稳定性，且消耗炸药量过多，不经济。该参数单个循环用药总量（Q）间接参数，由其他参数计算得到，该参数是经济设计的重要指标。Q偏小，达不到预期的爆破效果为非定值。
3、炸药单耗量
炸药单耗量K：单位kg/m3，即爆破单位体积岩石消耗的炸药量。K值是钻爆设计另一重要的参数。钻爆设计不当，直接导致K值增大，对施工单位而言，不益于控制成本。K为非定值。
4、开挖断面面积
开挖断面面积S：对于特定工程，为定值；开挖断面面积S一定程度上决定掏槽孔布置形式。
5、单个循环进尺
单个循环进尺L：对于特定围岩类别，考虑施工的可行性及总进度的制约，可设定为定值进行钻爆设计。
6、装药系数
装药系数α：是指孔内装药长度与炮孔全长的比值，取值根据围岩情况而定，为非定值。
7、炮眼数量
炮眼数量N：间接参数，由其他参数计算得到，该参数大小直接影响施工效率，可根据计算得出的数据再结合施工实际情况进行调整。非定值。
8、每延米药卷炸药重量
每延米药卷炸药重量γ：对于特定炸药，为定值。
9、炮孔直径
炮孔直径D：对于特定钻杆，为定值。
10、药卷直径
药卷直径φ：对于特定炸药，为定值。
11、不耦合系数
不耦合系数λ：炮孔直径D与药卷直径φ的比值，决定炸药爆破效率的重要参数。为定值，周边眼应采用较大λ值，以减少对周边围岩的松动破坏，其他炮孔应选择较小λ值，以提高炸药爆破效果。
二、钻爆设计参数数值选定
根据爆破设计原理及施工经验，各种参数取值情况见表1所示。为方便读者阅读，表1数据以工程实例为基础，该工程洞室开挖断面为圆形，直径8.6m，断面面积58.06㎡。岩石以安山岩、凝灰岩为主，属中硬岩。
表1：钻爆设计各种参数取值表
三、爆破参数取值说明
1.单个循环进尺
单个循环进尺L：一般来说，Ⅳ类、Ⅴ类围岩因其地质条件较差，施工中应遵循“短进尺、弱爆破、强支护”的原则，稳步推进，不能强求进度。表中取值从施工安全角度考虑，利于隧洞安全，保证质量稳步掘进；Ⅲ类围岩单个循环进尺L一般取值为（40%～50%）B，B为隧洞最大宽度。
2.最小抵抗线
2.1掏槽孔的最小抵抗线
掏槽孔的最小抵抗线一般受岩石软硬程度、完整性，施工工艺等影响。
2.2周边孔最小抵抗线
周边孔最小抵抗线表中取值由周边孔间距除以0.8而得。其中κ=0.8为经验数值，周边孔间距取值一般为50～60cm，κ值过大，周边轮廓欠挖，κ值过大，周边轮廓会被炸坏，出现超挖现象。
3.炸药单耗
炸药单耗K值受岩石本身、断面进尺比S/L、临空面的数量及形式、炮眼布置形式、掏槽效果等因素影响。理论分析时（即假定断面进尺比合理、临空面数量确定、炮眼布置合理、掏槽效果良好）该参数对于特定岩石而言，为一定值。岩石硬度较大，完整性较好，则K值大，反之则K值小，表中给出一个范围值，K值大小直接决定了钻爆施工的成本。实际施工中一般K值取为0.8左右即可（系指最常见的Ⅲ类围岩）。如发现该取值没有达到预期爆破效果，则慢慢的增加K 的取值。最终达到爆破效果较好，K取值较小的效果。
4.装药系数
装药系数α表中取值为一般情况下经验取值。实际施工中，可先按表中数据进行钻爆设计。然后根据实际爆破出来的效果进行调整。一般岩石较完整、较硬时装药系数α取大值，反之取小值。
5.炮眼数量
炮眼数量N：表中炮眼数量取值由公式KS/(αγ)计算而得，由此公式可以看出，对于特定岩石、特定炸药、特定开挖断面，α、γ、S均为定值，则炮眼数量N和炸药单耗K值成正比关系。
根据现场施工经验，对于Ⅳ类、Ⅴ类等围岩情况较差的情况，一般取用较小装药系数α值，增加炮孔数量，炸药单耗量K值不变。以实现“弱爆破”的施工原则；对于Ⅱ类、Ⅲ类等围岩较好的情况，一般取用较大的装药系数α值，减少
炮孔数量，以减少钻孔工作量，加快施工进度，炸药单耗K值依然不变。不过须注意：周边孔、周边第二排孔、掏槽孔数量必须保持不变，所谓减少炮孔数量，是指减少辅助孔的数量。
需要指出的是，施工单位在实际施工时，一味的追求施工进度，减少钻孔工作量，使得炮眼数量N值变小，对于特定的围岩，炸药单耗K值不变，则由公式KS/(αγ)可以看出，装药系数α值必会变大，这就产生了“放大炮”的效果，爆破出来的岩石大块较多，不便于运输，并且放大炮对围岩的扰动较大，不利于围岩的稳定。故在实际施工中，应在减少炮孔数量和减小对围岩的振动破坏两者之间寻求一个平衡点，在确保爆破安全和质量的前提下，加快施工进度。
6.其他系数
一般而言，工程所在地民爆公司提供的炸药药卷直径φ都是确定的，一般有φ32（用于辅助孔和掏槽孔）和φ25（用于周边孔）两种规格。为方便工程施工，加快施工进度，周边孔和其他孔的炮孔直径D都取相同数值，一般取值φ42。这样，周边孔的不耦合系数λ=1.68，辅助孔和掏槽孔的不耦合系数λ=1.31。不耦合系数λ一般取值范围为1.0 ～2.0，在孔距较小情况下一般取大值。在岩石抗压强度较大时，一般取小值。周边孔间距E直接影响光面爆破质量，一般取值不大于50cm。
四、起爆系统
目前，隧道开挖爆破中主要采用导爆管起爆法，非电毫秒雷管起爆，周边孔间隔装药，采用导爆索进行连接。本文不再作为重点阐述。
结束语：钻爆法施工，是目前隧道施工的主要方法之一，钻爆设计的成败直接决定了工程的施工安全、质量、进度及施工单位的经济效益。本文以理论为基础，结合工程施工经验，提出典型钻爆设计方案。但由于隧道围岩的变化多样及不可预见性，任何钻爆设计都必须根据实际围岩情况进行调整，以达到最佳的爆破效果。
参考文献:
戴俊，《爆破工程》[J]北京，机械工业出版社，2005年1月1日第一版
王玉杰，《爆破工程》[J]武汉，武汉理工大学出版社，2009年7月
王梦恕等著，《钻爆法隧道施工技术》[J]北京，人民交通出版社，2010
