1 工程概况
雪峰山1号隧道位于湖南省隆回县与溆浦县境内，进口里程为DK243+255，出口里程为DK254+925，全长11670m。隧道进口至DK244+603.69位于R=9000m的曲线上，其他地段位于直线上；隧道内设人字坡，DK243+255～DK249+500（6245m）为9.2‰的上坡，DK249+500～DK254+914（5425m）为4.6‰的下坡，隧道最大埋深780m。全隧Ⅱ级围岩1825m，占15.6%，Ⅲ级围岩5355m，占45.9%，Ⅳ级围岩3385m，占29.0%，Ⅴ级围岩1105m，占9.5%。
2 施工方法的选择
在选择隧道施工方法时，需要考虑下述几个方面因素：
（1）隧道结构形式和隧道长度。在选择施工方法时，隧道的断面尺寸、隧道的长度、隧道的长度等都会对施工方法的选择造成影响。
（2）在选择隧道施工方法时，需要根据地下水情况、围岩级别等进行施工方案的选择。
（3）隧道埋设深度。在同一地质情况下，隧道的埋设深度对施工方法的选择有比较大的影响。
（4）施工条件。在施工过程中，施工人员的综合素质、施工能力、机械装备等对施工方案有比较大的影响。
（5）环境条件。在进行施工时，可能会因为施工对地下水、爆破振动、噪声、地下管线、临近建筑物等造成影响，尤其是自城区施工期间，合理的施工方法至关重要。
（6）施工工期。在施工期间，施工工期也是影响施工技术的一个重要因素，需要根据工期要求合理的选择施工方案。
在矿山法施工过程中，常见的施工方法有交叉中隔壁法、中隔壁法、台阶法、全断面法等施工技术。本工程采用台阶法进行施工，施工过程中对爆破振动要求比较高，为了降低爆破振动产生的影响，本工程设计1号隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩段采用光面爆破开挖，以减少爆破冲击波对围岩的扰动，采用人工风动凿岩机钻眼，非电毫秒雷管微差起爆。
3 光面爆破
3.1 施工技术程序
光面爆破会受到多种因素的制约，其中地质因素主要有围岩层理、节理、整体性和强度，施工现场围岩的情况非常复杂，因此爆破参数需要在施工现场进行动态整合。以相同围岩试爆参数为基础，在开展爆破作业时，需要聘请经验丰富的工程师进行操作，对围岩的实际情况进行综合分析，从而获得最佳的爆破技术参数。下一次循环施工需要以上一次循环施工的技术参数为基础。光面爆破设计流程详见图1。
图1 光面爆破设计流程图
3.2 设计钻爆
钻爆设计包括的内容比较多，主要有炮眼的间距、位置、深度、数量、装药量、爆破器的材质、炮眼的种类和装药形式、钻眼的质量标准、钻孔使用的机械设备、起爆的顺序和起爆方法等。
3.2.1 炮眼直径
对所处位置的地质情况、炸药性能、配套设备使用和凿岩设备等情况进行全面的分析，得知单线地铁隧道的断面为中等水平。在钻孔时，使用的主要办法为人工手持风动凿岩机与多功能设备一起使用。影响炮眼的因素有很多，比如炸药的性能、岩石的性质以及炮眼的直径等。爆破效果与钻孔数量的多少有着非常直接的关系，可以使用式（1）进行计算：
（1）
式中，N为全断面炮眼的数量，不包括周边眼在其中；K为单位岩石体积所需要使用的炸药剂量，通过对以往的工程进行仔细研究， 结合多年的施工经验，在试验阶段单耗炸药量的标准可以设定为1.5kg/m3，通过对爆破效果进行认真分析后，不断调整炸药消耗量；S围巾挖掘面积；n为炮眼装药系数的平均值；r为炸药的密度值，在选择炸药时，一定要以实际施工情况为基础；L为炮眼的挖掘深度；Qg为周边眼使用炸药的剂量。
在对炮眼的深度进行计算时，需要对岩石的强度、循环作业的时间、操作技术的水平以及凿岩使用的机械设备情况等进行认真分析，从而获得最佳的炮眼挖掘深度，使光爆面以外的围岩不会受到大范围的干扰，使单循环的支护时间得到有效控制，使因孔深过大而导致的周边眼底超挖的情况得到有效抑制，使工程的经济效益得到不断提高。
3.2.2 周边眼和装药结构
对国外的大量实践经验进行认真分析，光面爆破层的厚度与周边眼的间距之间的比值保持在0.8左右时，其效果最为理想，通常≤1.0。周边眼抵抗线对于光面爆破起到了非常重要的促进作用。
要想使周边眼爆破后形成的孔面不对围岩壁造成严重损坏，装药结构和炸药的性能起到了非常重要的作用。认真分析大量的实践经验，在光面爆破后形成的周边眼要想完整，使用的炸药一定要是高爆破力的炸药。装药的形式有很多，经常使用的有混合装药、反向装药和正向装药3种，对实际的边界情况进行认真分析，光面爆破最好使用反向装药的办法。
爆破效果受不耦合装药系数的直接影响，与岩层的性能和炸药的性能有着直接的关系。在选择光面爆破不耦合系数时，孔壁上作用的压力一定要＜岩石的抗压强度。光面爆破装药的情况详见图2。
图2 装药结构图示
3.3 光面爆破施工技术
在钻孔时，使用人工风动凿岩机进行作业。将孔眼固定好，安排专人对拱部辅助眼和周边眼进行钻孔，周边眼和外插角的间距一定要控制好。拱部周边眼钻孔结束后，使用装药平台对装药联线进行操作。
（1）准备阶段。在开始施工前，一定要将“四查”工作落实好。①钻机油管所有部件、钻臂和钻机的运转情况；②水、电和管线连接情况；③钻杆和钻头配件的准备情况；④耗材的准备情况。
（2）钻孔定位。在掌子面上将炮眼高程、中线和位置标记好，用十字线作为记号，对钻孔的范围进行确定，对钻孔的施工先后顺序进行安排。
开口施工：钻眼时，使用人工风动凿岩机进行作业，隧道中线与钻杆方向形成的夹角一定要满足外插角的要求[5]。
（3）钻孔移位。在第一个炮孔钻好后，开始第二个炮孔的钻进，在钻孔时，一定要做到“齐、平、顺、准”。其中，齐是指孔底一定要保持在同一水平面上，爆破后的断面一定要平整，这样下一循环施工就会比较便利；平主要是指所有的炮眼之间一定要保持平行，孔底与孔口的间距一定要相等；顺主要是指侧墙孔的孔口一定要顺开挖掘，孔底的位置一定要控制在设计允许的范围之内；准主要是指以周边孔参数要求为基础，对孔位进行精确挖掘。
（4）钻孔质量。在光爆钻孔时，爆破设计师对钻孔作业进行统一指挥，按照“五定”岗位责任制认真开展钻孔作业。所有的分区施工一定要保证有条不紊，防止出现拥挤、碰撞或互相干扰的情况发生。在钻孔时，一定要对施工规律进行详细掌握，从而使钻孔的准确性和速度得到不断提升。
4 爆破效果
认真分析隧道Ⅲ类围岩光面预裂爆破的施工效果，主要的表现为爆破后两侧围岩比较平稳，不会有大块岩石坍塌和剥落的情况发生；线性超挖量的平均值保持在10cm左右，线性超挖量的最大值为16cm；预裂面和光爆的炮孔痕迹保存率在80%以上；炮孔的使用率保持在90%以上。
5 结语
综上所述，在地铁矿山法隧道施工过程中，光面爆破施工技术和测量放样的准确性、工程地质条件、爆破产生、作业水平、装药结构等都有比较大的联系，为了保证爆破效果，需要对爆破参数进行合理设计，结合爆破效果对施工参数进行调整。本文通过采用上述方法进行光面爆破后取得了良好的爆破效果，达到了预期要求，值得类似工程借鉴和参考。
参考文献
[1]姚红方．地铁隧道矿山法施工安全风险管理研究[D]．徐州：中国矿业大学，2016.
[2]于丹丹．地铁隧道施工邻近建筑物安全风险研究[D]．大连：大连理工大学，2011.
[3]张建臣，刘开之．隧道施工光面爆破参数选择与质量控制措施[J]．中国公路，2009，（S1）.
[4]李世民，刘志强，彭友君，等．北京地铁矿山法施工隧道坍塌原因分析及预防处理措施[J]．工程勘察，2008，（8）.
[5]王军琪，丁振明，石祥锋．地铁矿山法隧道近距离施工数值模拟分析[J]．地下空间与工程学报，2013，9（S1）.
收稿日期：2018-07-13
作者简介：吴超（1986-），男，山西太原人，中铁十二局集团第二工程有限公司工程师，研究方向：路地铁施工。
