光面爆破施工工艺：光面爆破技术推广
光面爆破施工工艺：光面爆破技术推广要使光面爆破取得良好效果，一般需掌握以下技术要点:预裂爆破和光面爆破都要求沿设计轮廓产生规整的爆生裂缝面，两者成缝机理基本一致。现以预裂缝为例论述它们的成缝机理。预裂爆破采用不耦合装药结构，其特征是药包和孔壁间有环状空气间隔层，该空气间隔层的存在削减了作用在孔壁上的爆炸压力峰值。因为岩石动抗压强度远大于抗拉强度，因此可以控制削减后的爆压不致使孔壁产生明显的压缩破坏，但切向拉应力能使炮孔四周产生径向裂纹。加之孔与孔间彼此的聚能作用，使孔间连线产生应力集中，孔壁连线上的初始裂纹进一步发展，而滞后的高压气体的准静态作用，使沿缝产生气刃劈裂作用，使周边孔间连线上的裂纹全部贯通成缝。3、爆破后围岩不产生或很少产生爆破裂缝，支护工作量小，材料消耗小。4、加快掘进速度，降低成本，保证施工安全。光面爆破的破岩机理是一个十分复杂的问题，仍在探索之中。尽管在理论上还不甚成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为
是指通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，分区分段微差爆破，达到爆破后轮廓线符合设计要求，临空面平整规则的一种控制爆破技术。
主要优点
与采用普通的爆破法相比，具有以下优点:
1、能减少超挖。
2、爆破后成形规整，提高了轮廓质量。
3、爆破后围岩不产生或很少产生爆破裂缝，支护工作量小，材料消耗小。
4、加快掘进速度，降低成本，保证施工安全。
爆破原理
作用机理
光面爆破的破岩机理是一个十分复杂的问题，仍在探索之中。尽管在理论上还不甚成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为，炸药起爆时，对岩体产生三种效应:一是应力波反射拉伸破坏所起的作用;二是爆炸气体膨胀做功所起的作用;三是二者共同作用所起的破坏。近几十年来的研究、实验和生产实践表明，第三种效应比较符合工程实际情况。光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波的叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸产物的膨胀作用使裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。
成缝机理
预裂爆破和光面爆破都要求沿设计轮廓产生规整的爆生裂缝面，两者成缝机理基本一致。现以预裂缝为例论述它们的成缝机理。预裂爆破采用不耦合装药结构，其特征是药包和孔壁间有环状空气间隔层，该空气间隔层的存在削减了作用在孔壁上的爆炸压力峰值。因为岩石动抗压强度远大于抗拉强度，因此可以控制削减后的爆压不致使孔壁产生明显的压缩破坏，但切向拉应力能使炮孔四周产生径向裂纹。加之孔与孔间彼此的聚能作用，使孔间连线产生应力集中，孔壁连线上的初始裂纹进一步发展，而滞后的高压气体的准静态作用，使沿缝产生气刃劈裂作用，使周边孔间连线上的裂纹全部贯通成缝。
技术要点
要使光面爆破取得良好效果，一般需掌握以下技术要点:
1、 根据围岩特点，合理选定周边眼的间距和最小抵抗线，尽最大努力提高钻眼质量。
2、 严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼长均匀分布。
3、 周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。为满足装药结构要求，可借助导爆索(传爆线)来实现空气间隔装药。
4、 采用毫秒微差有序起爆。要安排好开挖程序，使光面爆破具有良好的临空面。
5、边孔直径小于等于50mm。
参数设计
预裂爆破和光面爆破的参数设计一般采用工程类比法，并通过现场试验最终确定。
预裂爆破参数
1、孔径 明挖工程为7 0~165mm;隧洞开挖为40~90mm;大型地下厂房为50~110mm。
2、孔距 与岩石特性、炸药性质、装药情况、开挖壁面平整度要求和孔径大小有关。孔距一般为孔径的7~12倍。爆破质量要求高、岩质软弱、裂隙发育者取小值。
3、装药不偶合系数不偶合系数指炮孔半径与药卷半径的比值，为防止炮孔壁的破坏，该值一般取2~5。
4、线装药密度 线装药密度是单位长度炮孔的平均装药量。影响预裂爆破参数的因素复杂，很难从理论上推导出严格的计算公式，以经验公式为主，中国较常用公式的基本形式为式中。
QX-预裂爆破的线装药密度，kg/m;
σC-岩石的极限抗压强度，MPa;
a-炮孔间距，m;
d-钻孔直径，mm;
K、α、β和γ-经验系数。
随岩性不同，预裂爆破的线装药密度一般为200~500g/m。为克服岩石对孔底的夹制作用，孔底段应加大线装药密度到2~5倍。
光面爆破参数
1、光面爆破层厚度 即最小抵抗线的大小，一般为炮孔直径的10~20倍。岩质软弱、裂隙发育者，眼距应小而抵抗线应大; 坚硬、稳定的岩石上，眼距应大而抵抗线应小。
2、孔距 一般为光面爆破层厚度的0.75~0.90倍，岩质软弱、裂隙发育者取小值。
3、钻孔直径及装药不偶合系数 参照预裂爆破选用。
4、线装药密度Qx 一般按照松动爆破药量计算公式确定
式中q-松动爆破单耗，kg/m;
a-光面爆破孔间距，m;
W-光面爆破层厚度，m。
轮廓控制
为保证保留岩体按设计轮廓面成型并防止围岩破坏，须采用轮廓控制爆破技术。常用的轮廓控制爆破技术包括预裂爆破和光面爆破。所谓预裂爆破，就是首先起爆布置在设计轮廓线上的预裂爆破孔药包，形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝，再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破，保证保留岩体免遭破坏;光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面。
装药结构
1、堵塞段:堵塞段的作用是延长爆生气体的作用时间，且保证孔口段只产生裂缝而不出现爆破漏斗，对深孔爆破该段长一般取0.5~1.5m。
2、孔底加强段:段长大体等于堵塞段。由于孔底受岩石夹持作用，故需用较大的线装药密度。
3、均匀装药段:该段一般为轴向间隔不耦合装药，并要求沿孔轴线方向均匀分布。轴向间隔装药须用导爆索串联各药卷起爆。为保证孔壁不被粉碎，药卷应尽量置于孔的中心。国外一般用炮孔中心定位器定位，国内一般是将药卷及导爆索绑于竹片进行药卷定位。
起爆
为保证同时起爆，预裂爆破和光面爆破一般都用导爆索起爆，并通常采用分段并联法。由于光面爆破孔是最后起爆，导爆索有可能遭受超前破坏。为保证周边孔准爆，对光面爆破孔可采用高段延期雷管与导爆索的双重起爆法。预裂孔若与主爆区炮孔组成同一网路起爆，则预裂孔应超前第一排主爆孔75~100ms起爆。
质量控制
1、开挖壁面岩石的完整性用岩壁上炮孔痕迹率来衡量，炮孔痕迹率也称半孔率，为开挖壁面上的炮孔痕迹总长与炮孔总长的百分比率。在水电部门，对节理裂隙极发育的岩体，一般应使炮孔痕迹率达到10%~50%;节理裂隙中等发育者应达50%~80%;节理裂隙不发育者应达80%以上。围岩壁面不应有明显的爆生裂隙。
2、围岩壁面不平整度(又称起伏差)的允许值为±15cm。
3、在临空面上，预裂缝宽度一般不宜小于1cm。实践表明，对软岩(如葛洲坝工程的粉砂岩)，预裂缝宽度可达2cm以上，而且只有达到2cm以上时，才能起到有效的隔震作用;但对坚硬岩石，预裂缝宽度难以达到1cm。东江工程的花岗岩预裂缝宽仅6 m m，仍可起到有效隔震作用。地下工程预裂缝宽度比露天工程小得多，一般仅达0.3~0.5cm。因此，预裂缝的宽度标准与岩性及工程部位有关，应通过现场试验最终确定。
影响轮廓爆破质量的因素，除爆破参数外，主要依赖于地质条件和钻孔精度。这是因为爆生裂缝极易沿岩体原生裂隙、节理发展，而钻孔精度则是保证周边控爆质量的先决条件。
方案选择
在整个隧道施工作业中，爆破开挖方案的好坏对隧道爆破开挖速度起着决定性的作用。同时，爆破效果的好坏直接影响后期装岩运输和衬砌支护的速度和成本。钻眼爆破开挖应达到以下要求:断面形状和尺寸符合设计要求;石渣块度大小适中，便于装岩和运输工作;掘进速度快，钻孔工作量小，炸药消耗量最省;有较好的爆破效果，表面平整，超欠挖量符合设计要求，对围岩的损伤破坏小。为了做到既降低爆破对围岩的损伤，又能实现较大的进尺，在隧道开挖爆破中采用光面爆破技术。
爆破方法对围岩稳定性有很大影响，研究结果表明，爆破影响总厚度与岩性有关，与爆破方法有关。在坚硬完整的岩层中与在软弱破碎的岩层中爆破，前者爆破影响范围小得多，无论在坚硬完整的岩层中，还是在软弱破碎的岩层中，光面爆破对围岩破坏最轻，而普通爆破法最严重，有时其围岩破坏总厚度甚至达到控制爆破的2-3倍。
针对工程对海洋生态环境的保护及减少爆破震动对围岩的影响，海底隧道爆破开挖时在软弱破碎围岩段宜采用台阶分部法或CRD法开挖，在较完整硬岩段采用风钻人工钻爆，分上下断面开挖支护。出碴运输采用机械配套。
（文章来源：网络）
