三臂凿岩台车直眼掏槽爆破施工技术
钻孔是隧道爆破施工中的关键环节，现阶段普遍采用气动凿岩机设备并为之增设开挖台架等装置。若采取人工爆破的方式将存在工作强度大、成本高等问题，甚至会对施工人员的安全造成威胁。相较之下多臂凿岩台车可避免上述问题，运行稳定性好、具备较高的自动化水平，成为隧道爆破工程中重要的工程设备。
１ 工程简介
安民隧道出口平导设置于线路前进方向右侧，该部分于ＤＫ１２２＋２４０处与正洞相交，总长３１１０ｍ。根据设计要求平导与正洞间横通道共有７处，各自交角约为４５°，其中洞口段３５０ｍ处及１＃横通道２４ｍ处均设置为无轨运输双车道衬砌断面形式，除此之外其他部分采取无轨运输单车道衬砌断面形式。
２ 三臂凿岩台车直眼掏槽钻爆法
各炮眼与开挖面保持相互垂直的关系且部分炮眼距离较近，从而构成了直眼掏槽，其中有部分炮眼未装药可将其称为空眼，主要作用在于形成临空面，可以显著提升爆破效果。经岩石破碎处理后将其抛出槽外，产生的槽腔可被视为临空面以满足后续炮眼施工作业要求。部分岩层硬度较大，此时以直眼掏槽的方式较为可行。本工程施工现场由于以花岗岩居多，因此采取直眼掏槽爆破技术，所用台车性能应保持一致，但各个炮孔的设计方式需根据实际情况灵活改变。
３ 全断面法
根据本隧道现场情况，Ⅱ、Ⅲ级围岩均利用全断面法展开施工作业，为之适配了三臂凿岩台车并在其支持下形成直眼掏槽，采取光面爆破的方式。设置锚杆装置，经锚固处理后再通过湿喷机顺利完成整体湿喷作业。
３．１ 施工方法
（１）施工步骤
开挖→初期支护→隧底开挖→底板浇筑。
（２）注意事项
①此方法开挖量偏大，正式爆破作业时伴随明显的震动，为给现场施工作业创设稳定环境需控制单次起爆药量，各炮眼间距、深度等都要得到合理的控制，结束钻眼作业后全面检查，不满足设计要求的炮眼需再次钻进作业，无误后方可装药。
②安排专员监督钻眼作业，要求周边眼外插角足够合理。每完成一个循环的爆破施工后都要及时检查爆破效果，以实际情况为准合理调节钻爆参数，提升爆破施工作业的合理性；
③控制循环进尺，要求各循环连接处达到平滑、圆顺的状态。
④确保初期支护质量，在此之前应形成地质素描。
３．２ 光面爆破施工工艺流程
本工程中采取中空直眼掏槽的形式，各空眼直径控制在１０２～１１０ｍｍ，参考开挖进尺深度，在设置中空眼时与之相同；选用混合型炸药，具体规格为Φ４０ｍｍ、长５００ｍｍ，单卷重６６０ｇ，爆速３０００ｍ／ｓ；施工现场适配三臂凿岩台车完成钻眼施工作业。
直眼掏槽施工质量在很大程度上取决于炸药性能，其中以爆速尤为关键。装药过程中应尽可能将炮眼填满，通常预留２０ｃｍ填入适量的炮泥，本工程中采取半秒雷管分段起爆方式。
各炮眼直径以４５ｍｍ为宜，若遇到特殊围岩条件允许做出灵活调整，综合考虑围岩级别、开挖进尺等因素的基础上确定合适的炮眼深度。
（１）控制不耦合系数，根据工程实际情况设置为１.２５～２.０，在此条件下可提升光爆效果。周边眼间距（Ｅ）为（１０～１６）Ｄｃｍ；合理控制间距抵抗比Ｅ／Ｗ，该值需介于０～１.２；眼线装药系数Ｉ为０.０４～０.４ｋｇ／ｍ，其它孔孔距ａ为１８～２５ｄ。
（２）基于如下方法计算各炮孔深度：①掏槽眼：Ｌ掏＝Ｌ设／η＋０.２＝４.３；②周边：Ｌ周＝Ｌ设／η＝４.１。式中：Ｌ设－设计方案中的进尺长度，本工程为３.７ｍ；η－炮眼利用率，至少达０.８５。
（３）装药量计算：①明确合适的炸药单耗量，该指标的取值会直接影响到装药效率、围岩稳定性等，因此取值时应考虑到岩性、炮孔直径等因素，本工程中使用的是乳化炸药；②考虑到光面爆破所提出的质量要求需确定合适的掏槽眼装药系数，介于０.７～０.９之间，本工程为０.８；③较特殊的是辅助眼与底板眼，综合考虑现场情况与施工经验需介于０.６５～０.８５，本工程中为０.７５。④炸药单位重均为１.３２ｋｇ／ｍ，具体有：Ｑ掏＝Ｌ掏×０.８×１.３２＝４.４ｋｇ；Ｑ辅＝Ｌ辅×０.７５×１.３２＝４.１ｋｇ。基于上述计算后可得到具体参数值，根据施工现场实际情况灵活调整并形成可行的爆破设计方案。
（４）掏槽方式：中空直眼掏槽。
（５）装药结构：主要考虑两个方面，周边眼均为空气间隔不耦合装药方式，为确保爆破效果药卷处绑扎适量竹片，其余眼装药时均采取连续装药的方式。
（６）起爆网路：此处采取电雷管起爆方式，确定合适的起爆顺序，即：槽眼→辅助眼与周边眼→底板眼，具体如图１所示。
３．３ 钻爆施工技术要求
３．３．１ 爆破控制要点
从光面爆破工艺流程的角度来看，首先要完成掏槽眼起爆作业，经此环节可形成临空面，随后其余掘进眼都在该处顺利完成起爆作业，由于采取的是周边眼最后起爆的方式，因此产生的开挖轮廓可满足圆顺的要求。预裂爆破作业时应先完成周边眼起爆作业，通过此方式在隧道岩石中产生预裂缝，在此基础上展开内部岩石的起爆作业，由于存在预裂缝会对内部岩石的爆破造成影响，从而产生反射与阻隔作用，可实现对开挖轮廓外面岩石的有效保护。
（１）光面爆破施工中，各周边眼间距Ｅ＝（８～１６），Ｄ＝４０～８０ｃｍ，Ｅ／Ｗ＝０.８～１.０（其中Ｗ为周边眼抵抗线，反映的是周边眼与二圈眼之间形成的间距），根据设计要求需满足Ｗ＞Ｅ。在爆破作用下周边眼会产生作用，随之产生裂缝并伴随有崩落现象，从这一角度来看应尽可能控制周边眼药量，否则会对隧道岩体造成不良影响、不利于隧道整体稳定性。
（２）周边眼爆破施工时对炸药的性能提出较高要求，需具备爆速低、猛度小的基本特点，通常以小药卷间隔装药的方式为宜，合理控制装药集中度，以０.０４～０.４ｋｇ／ｍ为宜，针对部分处于破碎状的岩石对其采取装导爆索的方式，最大程度上降低对周边岩体的不良影响。
（３）周边眼爆破时需满足同时起爆的要求，在各周边眼的共同作用下将会产生较明显的叠加应力波，有助于裂缝的形成。
３．３．２ 施工测量
做好开挖前的准备工作，利用全站仪精确放线以得到隧道开挖轮廓线，并在开挖断面上做好标识工作，为达到醒目的效果所用材料以红色油漆为宜。考虑到测量准确性要求，后续施工中需要定期复测以确保各个水准点位置的合理性。
３．３．３ 钻眼作业
本工程使用到三臂凿岩台车，在综合考虑岩孔位置与掌子面平整度的基础上合理设置炮眼，必须满足各炮眼处于相同断面的要求。设置掏槽眼时需要控制好眼口与眼底间距，其误差在±５ｃｍ内，眼底超出开挖断面轮廓线的部分需控制在１５ｃｍ内。以围岩软硬程度为基准合理调整周边眼位置，若为硬岩地质条件周边眼应设置在轮廓线上，若处于软岩地质条件中需适当向内偏移５～１０ｃｍ。
３．３．４ 装药
以设计方案为准严格控制装药量，在此过程中充分考虑到围岩实际情况，使用与之相适应的装药量以确保爆破效果。此环节中需针对药卷与导爆管的出库做好记录工作。装药过程中考虑到施工效率要求，需得到台车与梯子的配合共同完成装药作业，且要选择具有足够资质的专业人员，各项操作行为都要满足安全规范。
结束装药作业后使用炮泥加以封堵，不允许使用炸药包装材料封堵，为现场适配炮泥机并在其作用下拌制并形成炮泥，所用黏土与沙子比例以１：３为宜且向其中掺入２％～３％食盐，要求所得炮泥的干湿度足够合理，实际堵塞长度至少达３０ｃｍ。随后设置起爆网络，要求主爆网络设置为双管双索的形式以便提升起爆效果。
３．３．５ 引爆
基于串、并联的方式设置导爆管从而得到起爆网络。为满足爆破质量要求使用高精雷管传爆，此方式可有效控制起爆时间差，使其在５０～１００ｍｓ之间，从而缓解爆破振动迭加现象控制爆破振动。安排专员在现场指挥并做好警戒工作，将无关人员疏散至安全地带，在确保无误后发出警报信号，通过倒计时数秒的方式精确发出“起爆”指令，最后即可点火起爆。
４ 结语
综上所述，隧道施工中钻孔爆破作业尤为关键，基于人工作业的方式易出现效率低、安全性不足等问题。对此本工程引入了三臂凿岩台车设备，在其支持下采取直眼掏槽爆破的方式，基于施工实际情况确定合适的爆破参数、做好机械设备配套工作，以便提升隧道爆破质量，为隧道施工作业提供支持。