摘要：介绍了光面爆破在路基施工中的应用技术，该工艺的特点、原理及应用范围、施工设计、施工步骤。
关键词：光面爆破；原理；施工；技术
光面爆破是一种爆出的新壁面保持平整而不受明显破坏的控制爆破技术。其特点是在设计开挖轮廓线上钻凿一排孔距与最小抵抗线相匹配的光爆孔，采用不耦合装药或其他特殊的装药结构，在开挖主体爆破后，光爆孔内的装药同时起爆，从而形成一个贯穿光爆炮孔且光滑平整的开挖面。光面爆破除了在一些地下工程（如：矿山开拓巷道、地下工厂、水力大电站、油库、隧道和国防构筑等永久性建筑）施工中取得良好的效果外，这几年在公路工程中也得到了广泛的运用。特别是在修建一些水工隧洞时，不但可以减少超挖欠爆的情况，并能使水力摩擦系数降低到用专门衬砌才达到的光滑表面的程度。由此可见光面爆破是一项合理利用炸药能量的爆破新技术。
1.光面爆破的优点
（1）隧道围岩不产生或很少产生炮震裂缝，保持了围岩完整性，从而增大了围岩自身的承载能力，这为采用锚喷支护创造了有利的条件。光面爆破技术和锚喷技术相结合，进一步增强了锚喷支护的作用，特别是在松软岩层中更能显示这一特点。（2）在裂隙发育的地层中，避免裂隙扩大和产生新的裂缝，提高了围岩的稳定性，能基本清除落石伤人事故，为快速施工提供了有利条件。（3）隧道成型规整，极大地减少了掘进超挖数量和出碴工作量，加快了掘进速度，节省了衬砌材料，提高了施工进度。（4）由于隧道成型规整，凹凸很少，除增强隧道本身稳定性外，也减少了隧道的维护量，在有瓦斯的隧道则不易于产生瓦斯局部聚集。
2.光面爆破的成缝机理
关于光面爆破是沿开挖轮廓线布置间距减小的平行炮眼，在这些光面炮眼中进行药量减少的 不耦合装药然后同时起爆。爆破时沿这些炮眼的中心连线破裂成平整的光面。遗憾的是虽然光面爆破已应用几十年了，但是光面爆破造成平整光滑岩面的机理至今还未完全弄清楚。现在代表性的成缝机理有三种解释：1）应力波干涉理论2）以高压气体为主要作用的理论3）爆炸应力波和高压气体联合作用理论。而爆炸应力波和高压气体联合作用为多数人所接受，爆炸应力波由炮孔向四周传播，在孔壁及炮孔连线方向出现裂缝，随后在爆炸气体作用下，使原裂缝延伸扩大，最后形成平整的开裂面。
3.光面爆破参数选择
光面爆破虽在地面和地下开挖工程中应用比较广泛，但影响光面效果的因素十分复杂，除地质条件、炮孔精度和爆破操作技术外，决定光面爆破效果的主要因素有炮孔直径、最小抵抗线、光面眼间距、装药量、装药结构以及起爆技术等方面。
3.1钻孔直径D
深孔爆破时，公路路基取D=80～100mm；浅孔爆破，取D=42～50mm。
3.2台阶高度H
台阶高度H与主体石方爆破台阶相同，一般情况，深孔取H≤15m，浅孔取1.5≤H≤5为宜。
3.3炮孔超深h
h=0.5～1.5m，孔深大和岩石坚硬完整者取大值，反之取小值。
3.4最小抵抗线W光
可按照式（1-2）或式（1-3）进行计算：
W光=KD （1-2）
W光=K1α光 （1-3）
式中 W光――光面爆破最小抵抗线
K――计算系数，一般取K=15～25，软岩取大值，硬岩取小值；
K1――计算系数，一般取K1=1.5～2.0，孔径大去小值，孔径小取大值；
D――炮孔直径，mm；
α光 ――光面爆破孔距，m。
3.5孔距 α光
3.8不耦合系数γ
合理的不耦合系数应使炮孔压力低于岩壁动抵抗强度而高于动抗拉强度。通常采用1.1～3.0，其中1.5～2.5用得较多。
3.9炮孔邻近系数m
炮孔邻近系数m即光面炮孔间距与其最小抵抗线之比。M值过大时，爆后有可能在光面眼的岩壁表面留下岩埂，造成欠挖；m值过小时，则会在新壁面造成凹坑。实践表明，当m=0.8～1.0时，爆破后的光面效果较好，硬岩中取大值，软岩中取小值。
3.10起爆间隔时间
爆破试验结果表明，齐发起爆的裂隙表面最平整，微差延期起爆次之，秒差延期起爆最差。齐发起爆时，炮眼间贯通裂隙较长，抑制了其他方向裂隙的发育，有利于减少炮眼周围裂隙的产生，可形成平整的壁面。所以，在实施光面爆破时，间隔时间俞断，壁面平整的效果俞有保证。应尽可能减小周边的起爆时差。相邻光面跑演的起爆间隔时间不应大于100ms。
4.光面爆破施工技术设计
4.1施工技术设计
光面爆破工艺整体设计审批后，每次爆破均应作爆破施工技术设计，施工技术设计应包括：炮孔位置、编号、钻孔方向及倾斜角度与深度；炮孔的爆破技术参数；炮孔装药结构及填塞方法；起爆方法、起爆网络图；起爆器材用量；安全技术措施及所需防护材料用量；施工质量要求和注意事项.
4.2光面爆破炮孔装药结构设计
光面爆破炮孔装药设计包括：光面爆破的炮孔均应采用不耦合装药，不耦合系数宜为2～5.装药结构：光面爆破宜采用普通炸药和导爆索制成药串进行间隔装药，也可采用光面爆破专用炸药卷进行连续装药。
光面爆破炮孔的整体装药结构宜分为底部加强装药段、正常装药段和上部减弱装药段，可将减弱装药段减少的药量和孔口填塞段应计药量移至加强装药段。减弱装药段长度宜为加强装药段长度的1～4倍。 注：L1为底部加强药段长度；qy1为预裂爆破孔加强装药段线装药密度，g/m；qy为预裂爆破孔正装药段线装药密度，g/m；qg1为光面爆破孔加强装药段线装药密度，g/m；qg为光面爆破孔正常装药线装药密度，g/m。
关键词：光面爆破；原理；施工；技术
光面爆破是一种爆出的新壁面保持平整而不受明显破坏的控制爆破技术。其特点是在设计开挖轮廓线上钻凿一排孔距与最小抵抗线相匹配的光爆孔，采用不耦合装药或其他特殊的装药结构，在开挖主体爆破后，光爆孔内的装药同时起爆，从而形成一个贯穿光爆炮孔且光滑平整的开挖面。光面爆破除了在一些地下工程（如：矿山开拓巷道、地下工厂、水力大电站、油库、隧道和国防构筑等永久性建筑）施工中取得良好的效果外，这几年在公路工程中也得到了广泛的运用。特别是在修建一些水工隧洞时，不但可以减少超挖欠爆的情况，并能使水力摩擦系数降低到用专门衬砌才达到的光滑表面的程度。由此可见光面爆破是一项合理利用炸药能量的爆破新技术。
1.光面爆破的优点
（1）隧道围岩不产生或很少产生炮震裂缝，保持了围岩完整性，从而增大了围岩自身的承载能力，这为采用锚喷支护创造了有利的条件。光面爆破技术和锚喷技术相结合，进一步增强了锚喷支护的作用，特别是在松软岩层中更能显示这一特点。（2）在裂隙发育的地层中，避免裂隙扩大和产生新的裂缝，提高了围岩的稳定性，能基本清除落石伤人事故，为快速施工提供了有利条件。（3）隧道成型规整，极大地减少了掘进超挖数量和出碴工作量，加快了掘进速度，节省了衬砌材料，提高了施工进度。（4）由于隧道成型规整，凹凸很少，除增强隧道本身稳定性外，也减少了隧道的维护量，在有瓦斯的隧道则不易于产生瓦斯局部聚集。
2.光面爆破的成缝机理
关于光面爆破是沿开挖轮廓线布置间距减小的平行炮眼，在这些光面炮眼中进行药量减少的 不耦合装药然后同时起爆。爆破时沿这些炮眼的中心连线破裂成平整的光面。遗憾的是虽然光面爆破已应用几十年了，但是光面爆破造成平整光滑岩面的机理至今还未完全弄清楚。现在代表性的成缝机理有三种解释：1）应力波干涉理论2）以高压气体为主要作用的理论3）爆炸应力波和高压气体联合作用理论。而爆炸应力波和高压气体联合作用为多数人所接受，爆炸应力波由炮孔向四周传播，在孔壁及炮孔连线方向出现裂缝，随后在爆炸气体作用下，使原裂缝延伸扩大，最后形成平整的开裂面。
3.光面爆破参数选择
光面爆破虽在地面和地下开挖工程中应用比较广泛，但影响光面效果的因素十分复杂，除地质条件、炮孔精度和爆破操作技术外，决定光面爆破效果的主要因素有炮孔直径、最小抵抗线、光面眼间距、装药量、装药结构以及起爆技术等方面。
3.1钻孔直径D
深孔爆破时，公路路基取D=80～100mm；浅孔爆破，取D=42～50mm。
3.2台阶高度H
台阶高度H与主体石方爆破台阶相同，一般情况，深孔取H≤15m，浅孔取1.5≤H≤5为宜。
3.3炮孔超深h
h=0.5～1.5m，孔深大和岩石坚硬完整者取大值，反之取小值。
3.4最小抵抗线W光
可按照式（1-2）或式（1-3）进行计算：
W光=KD （1-2）
W光=K1α光 （1-3）
式中 W光――光面爆破最小抵抗线
K――计算系数，一般取K=15～25，软岩取大值，硬岩取小值；
K1――计算系数，一般取K1=1.5～2.0，孔径大去小值，孔径小取大值；
D――炮孔直径，mm；
α光 ――光面爆破孔距，m。
3.5孔距 α光
3.8不耦合系数γ
合理的不耦合系数应使炮孔压力低于岩壁动抵抗强度而高于动抗拉强度。通常采用1.1～3.0，其中1.5～2.5用得较多。
3.9炮孔邻近系数m
炮孔邻近系数m即光面炮孔间距与其最小抵抗线之比。M值过大时，爆后有可能在光面眼的岩壁表面留下岩埂，造成欠挖；m值过小时，则会在新壁面造成凹坑。实践表明，当m=0.8～1.0时，爆破后的光面效果较好，硬岩中取大值，软岩中取小值。
3.10起爆间隔时间
爆破试验结果表明，齐发起爆的裂隙表面最平整，微差延期起爆次之，秒差延期起爆最差。齐发起爆时，炮眼间贯通裂隙较长，抑制了其他方向裂隙的发育，有利于减少炮眼周围裂隙的产生，可形成平整的壁面。所以，在实施光面爆破时，间隔时间俞断，壁面平整的效果俞有保证。应尽可能减小周边的起爆时差。相邻光面跑演的起爆间隔时间不应大于100ms。
4.光面爆破施工技术设计
4.1施工技术设计
光面爆破工艺整体设计审批后，每次爆破均应作爆破施工技术设计，施工技术设计应包括：炮孔位置、编号、钻孔方向及倾斜角度与深度；炮孔的爆破技术参数；炮孔装药结构及填塞方法；起爆方法、起爆网络图；起爆器材用量；安全技术措施及所需防护材料用量；施工质量要求和注意事项.
4.2光面爆破炮孔装药结构设计
光面爆破炮孔装药设计包括：光面爆破的炮孔均应采用不耦合装药，不耦合系数宜为2～5.装药结构：光面爆破宜采用普通炸药和导爆索制成药串进行间隔装药，也可采用光面爆破专用炸药卷进行连续装药。
光面爆破炮孔的整体装药结构宜分为底部加强装药段、正常装药段和上部减弱装药段，可将减弱装药段减少的药量和孔口填塞段应计药量移至加强装药段。减弱装药段长度宜为加强装药段长度的1～4倍。 注：L1为底部加强药段长度；qy1为预裂爆破孔加强装药段线装药密度，g/m；qy为预裂爆破孔正装药段线装药密度，g/m；qg1为光面爆破孔加强装药段线装药密度，g/m；qg为光面爆破孔正常装药线装药密度，g/m。
4.3光面爆破起爆网路连接
光面爆破起爆网路宜用导爆索连接，组成同时起爆或多组接力分段起爆网路，当环境不允许设孔外导爆索网络时，可用相应设计段别的电雷管或非电导爆管雷管直接绑于药串上起爆。
5.光面爆破施工作业
5.1钻孔前的施工准备
（1）测量放线：施工前要严格做好测量放线工作，测量应分两次进行，第一次测量主要为钻机操作的平台定位，在钻机平台修好后，进行第二次定位测量。其测量方法可用全站仪一次完成。（2）钻机平台修建：钻机平台是钻机移位和架设的场地。钻机平台的宽度，原则上越宽越好，一般根据钻孔机械类型而确定，但最小不少于1.5m。平台应尽量做到横向平整、纵向平缓。
5.2钻机对位与架设
钻机必须按“对位准、方向正、角度精”三要点安装架设钻机，以控制钻孔精度。钻机对位要准。在钻机平台上钢管作为钻机移动轨道。钢管架设在边坡线外30cm，连接并固定垫实，再根据设计的孔距用油漆在钢管上标明孔位，以保对位准确。钻孔方向要正。钻孔方向正就是要使炮孔垂直于边坡线，并保证相邻炮孔相互平行并处在同一坡面上。钻孔角度要精。钻孔角度一般用专用角度尺，或在钻机架上吊一垂球，按坡比调整钻孔精度。
5.3钻孔作业
（1）对钻机司机要求：必须熟悉岩石性质，摸清不同岩层的凿岩规律。凿岩的操作要领：孔口要完整，孔壁要光滑，湿式凿岩时要调整好水量，掌握好岩浆浓度，保证排渣顺利。凿岩的基本操作方法：软岩慢打，硬岩快打。要求司机熟悉和了解设备的性能、构造原理；提高钻孔技术水平，保证钻孔准确性。（2）钻孔技术要求：地面起伏不平处应先予以平整，并根据平整后的地面调整炮孔深度，炮孔深度误差不得超过±2.5%的炮孔深度。孔口位置偏差不得超过1倍炮孔直径。方向误差不得超过1°。
5.4装药于填塞
严格作好药包、药串加工。装药量、装药结构和填塞质量符合要求，是搞好光面爆破的重要技术措施。（1）装药结构。光面爆破常采用不耦合装药；（2）药包加工。药包加工一般在现场进行。通常采用两种方法：一是将炸药装填于一定直径的硬塑料管内连续装药，在拳馆内装入一根导爆索，导爆索大于孔长1.0m；二是将药卷与导报索绑在一起再绑在竹片上，形成药串。（3）装药于填塞。一般采用人工装药，多人将加工好的药串轻轻抬起，慢慢地放入孔内，使有竹片一侧靠在保留区的一侧，药串到位后，用纸团等松软的物质盖在药柱上，然后用沙、岩粉等松散材料逐层填塞捣实。炮孔装药前应对全部炮孔进行查验，吹净孔内残渣和积水，排不干积水的炮孔，爆破器材应有防水措施。
5.5起爆网路
（1）导爆索网路的连接。导爆索网路的连接形式可采用搭接、扭结和水手接。（2）当光面、预裂爆破规模大时，可采用分段起爆。在同一时段内采用导爆索起爆，各端之间分别用毫秒雷管引爆。
6.结论
光面爆破技术能够保证路基施工中边坡的稳定性，并最大限度地减少坡面的不平整度，从而减少了土石方的运输量、避免了路基工程中土方的超挖、欠挖、塌方等现象，降低了对岩体层的破坏程度。但是在具体的施工中必须考虑到影响施工效果的各种因素，精确地设置钻孔径长、炮孔间距、药量、炸药的特性、岩石层的结构等。可以说，能否正确地设置各项参数对于安全施工、稳定施工都有很大的影响。
参考文献
[1]汪旭光.爆破设计与施工[M].冶金工业出版社，2011.5.
[2]李夕兵.凿岩爆破工程[M].中南大学出版社，2011，1.
[3]王淑红 牟敦波.路基路面工程[M].化学工业出版社，2011，1.
[4]杨新红.关岭隧道全断面开挖光面爆破施工技术[J].山西建筑，2008，7.
光面爆破起爆网路宜用导爆索连接，组成同时起爆或多组接力分段起爆网路，当环境不允许设孔外导爆索网络时，可用相应设计段别的电雷管或非电导爆管雷管直接绑于药串上起爆。
5.光面爆破施工作业
5.1钻孔前的施工准备
（1）测量放线：施工前要严格做好测量放线工作，测量应分两次进行，第一次测量主要为钻机操作的平台定位，在钻机平台修好后，进行第二次定位测量。其测量方法可用全站仪一次完成。（2）钻机平台修建：钻机平台是钻机移位和架设的场地。钻机平台的宽度，原则上越宽越好，一般根据钻孔机械类型而确定，但最小不少于1.5m。平台应尽量做到横向平整、纵向平缓。
5.2钻机对位与架设
钻机必须按“对位准、方向正、角度精”三要点安装架设钻机，以控制钻孔精度。钻机对位要准。在钻机平台上钢管作为钻机移动轨道。钢管架设在边坡线外30cm，连接并固定垫实，再根据设计的孔距用油漆在钢管上标明孔位，以保对位准确。钻孔方向要正。钻孔方向正就是要使炮孔垂直于边坡线，并保证相邻炮孔相互平行并处在同一坡面上。钻孔角度要精。钻孔角度一般用专用角度尺，或在钻机架上吊一垂球，按坡比调整钻孔精度。
5.3钻孔作业
（1）对钻机司机要求：必须熟悉岩石性质，摸清不同岩层的凿岩规律。凿岩的操作要领：孔口要完整，孔壁要光滑，湿式凿岩时要调整好水量，掌握好岩浆浓度，保证排渣顺利。凿岩的基本操作方法：软岩慢打，硬岩快打。要求司机熟悉和了解设备的性能、构造原理；提高钻孔技术水平，保证钻孔准确性。（2）钻孔技术要求：地面起伏不平处应先予以平整，并根据平整后的地面调整炮孔深度，炮孔深度误差不得超过±2.5%的炮孔深度。孔口位置偏差不得超过1倍炮孔直径。方向误差不得超过1°。
5.4装药于填塞
严格作好药包、药串加工。装药量、装药结构和填塞质量符合要求，是搞好光面爆破的重要技术措施。（1）装药结构。光面爆破常采用不耦合装药；（2）药包加工。药包加工一般在现场进行。通常采用两种方法：一是将炸药装填于一定直径的硬塑料管内连续装药，在拳馆内装入一根导爆索，导爆索大于孔长1.0m；二是将药卷与导报索绑在一起再绑在竹片上，形成药串。（3）装药于填塞。一般采用人工装药，多人将加工好的药串轻轻抬起，慢慢地放入孔内，使有竹片一侧靠在保留区的一侧，药串到位后，用纸团等松软的物质盖在药柱上，然后用沙、岩粉等松散材料逐层填塞捣实。炮孔装药前应对全部炮孔进行查验，吹净孔内残渣和积水，排不干积水的炮孔，爆破器材应有防水措施。
5.5起爆网路
（1）导爆索网路的连接。导爆索网路的连接形式可采用搭接、扭结和水手接。（2）当光面、预裂爆破规模大时，可采用分段起爆。在同一时段内采用导爆索起爆，各端之间分别用毫秒雷管引爆。
6.结论
光面爆破技术能够保证路基施工中边坡的稳定性，并最大限度地减少坡面的不平整度，从而减少了土石方的运输量、避免了路基工程中土方的超挖、欠挖、塌方等现象，降低了对岩体层的破坏程度。但是在具体的施工中必须考虑到影响施工效果的各种因素，精确地设置钻孔径长、炮孔间距、药量、炸药的特性、岩石层的结构等。可以说，能否正确地设置各项参数对于安全施工、稳定施工都有很大的影响。
参考文献
[1]汪旭光.爆破设计与施工[M].冶金工业出版社，2011.5.
[2]李夕兵.凿岩爆破工程[M].中南大学出版社，2011，1.
[3]王淑红 牟敦波.路基路面工程[M].化学工业出版社，2011，1.
[4]杨新红.关岭隧道全断面开挖光面爆破施工技术[J].山西建筑，2008，7.