永嘉縣三塘隧洞分洪應急工程2#支洞口超近距離安全爆破施工技術(shù)

摘要：永嘉縣三塘隧洞分洪應急工程2#支洞口位于房屋、人員密集區(qū)，爆破點離民房距離為15～17 m。通過支洞軸線調(diào)整、采取立體全方位的防護措施、優(yōu)化爆破方案，成功的進行了超近距離爆破施工，沒有對周邊建筑物造成影響，確保了工程的順利進行。

關(guān)鍵詞：應急工程 防護措施 爆破施工

中圖分類號：U545文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（c）-0245-02

1 工程概況

永嘉縣三塘隧洞分洪應急工程位于永嘉縣縣城上塘鎮(zhèn)，工程任務為排洪除澇，由鵝浦排洪工程和中塘～下塘排洪工程組成，通過在鵝浦溪、中塘溪、下塘溪上設節(jié)制閘攔截洪水，經(jīng)隧洞、倒虹吸、排洪渠等將山洪排入楠溪江，配合其他防洪治澇工程，使上塘鎮(zhèn)的排澇標準達到20年一遇，工程總投資7.07億元，工期3年。

工程線路總長8.87 km，其中鵝浦排洪工程線路長3.90 km，中塘～下塘排洪工程線路長4.97 km。中塘～下塘排洪工程主要建筑物包括中塘溪堤防、中塘節(jié)制閘及排澇泵站樞紐、烏巖山隧洞（10 m×7.4 m）。下塘倒虹吸、下塘溪堤防、下塘節(jié)制閘及排澇泵站樞紐、下塘隧洞（11.5 m×8.7 m）2.4 km等。

為了加快下塘隧洞施工進度，在下塘隧洞中游處設置2#支洞來加快開挖進度。支洞進口位于埭下村，未端交于下塘隧洞3+863.190樁號處，支洞全長135 m。

2 工程地質(zhì)

下塘隧洞沿線穿過的基巖為不透水的侏羅系上統(tǒng)西山頭組（J3x）晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r，圍巖新鮮完整。沿線有一條區(qū)域性斷層通過，F(xiàn)124：N50°E，SE∠58°，寬3～8 m，由壓碎巖、斷層角礫組成。洞身上覆巖體厚10～136 m，圍巖以Ⅱ～Ⅲ類為主，基本穩(wěn)定-局部穩(wěn)定性差。

2#施工支洞位于埭下村附近的小山岙里，進洞口段覆蓋層薄，靠近坡腳處基巖裸露，自然山坡分布有殘坡積層（el-dlQ4），粉質(zhì)粘土夾碎塊石，棕黃色，濕，可塑，厚約0.5 m～1.5 m。支洞沿線穿過的基巖為不透水的侏羅系上統(tǒng)西山頭組（J3x）晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r，圍巖新鮮完整。

3 施工環(huán)境

2#支洞施工環(huán)境非常惡劣，支洞口正位于房屋、人員密集區(qū)。在支洞口西側(cè)、南側(cè)和北側(cè)200 m內(nèi)分布著30多間企業(yè)廠房、50多間民房。洞口西側(cè)即正前方與房屋間距為17 m，南側(cè)和北側(cè)與房屋間距均為15 m。廠房中有工作人員、設備工作，房頂還裝有許多水箱、太陽能熱水器，民房中有300多人居住。

支洞口上空附近還有1條50萬伏、2條11萬伏高壓線通過。50萬伏高壓線路位于洞口東南方向150 m處上空；1條11萬伏高壓線位于洞口東南方向100 m處上空；另外1條11萬伏高壓線位于洞口東南方向230 m處上空。

根據(jù)爆破規(guī)范的要求，爆破安全距離為200 m。但是受本施工區(qū)實際條件所限，必須保證施工區(qū)外各種建筑物、人員和高壓線路的安全。這關(guān)系到能否正常開展施工作業(yè)，必須對工程爆破施工進行周密布署，加強防護，確保爆破施工百分之百安全。

4 施工方案

4.1 全方位防護方案

2#支洞為城門洞形，斷面尺寸為6×5.5 m（寬×高）。進口底板高程為8.81 m，與主洞相交處高程-2.26 m，設計坡度8.2%。

根據(jù)實際施工條件，為了確保超近距離支洞口爆破施工不對周邊房屋、居民和高壓線路造成影響。按照提早進洞，避免明方爆破、杜絕飛石的原則，從以下三方面采取措施，以確保爆破施工安全。

（1）將支洞洞軸線由直線變折線

從支洞軸線布置上，將洞軸線由原來的直線變成折線。進洞30 m后，洞軸線開始148 °的轉(zhuǎn)彎。這樣支洞長度雖然由原來的100 m變成135 m，但對轉(zhuǎn)彎段后的爆破產(chǎn)生的飛石有良好的攔截作用。

（2）支洞口設置長明拱段

1）為了能提早進洞，避免明方爆破對施工區(qū)周邊造成影響。在支洞口周邊巖體上打超前小導管進行支護，將進洞口頂部的基巖厚度控制在4 m。

2）為避免明挖，創(chuàng)造條件直接進入洞挖爆破，控制飛石的距離和范圍。在支洞口設置14 m長明拱段，再在支洞口進行爆破開挖。

洞口的明拱支護是保證洞口圍巖穩(wěn)定的一種支護措施，一般長度也3～4 m。在本次施工中，直接用明拱段來攔截洞口爆破產(chǎn)生的飛石。明拱段設15品鋼拱架做為支撐，鋼拱架間距1 m，相互用工字鋼連接固定，材料采用工20a工字鋼。鋼拱架間設置φ10@100的分布筋。然后在噴上20 cm厚的C25砼，形成鋼筋砼明拱。

另外為防止石塊從明拱進口上部飛出，將明拱進口3 m的拱頂高程降低1.50 m，形成一個下壓臺階，阻擋向上飛的石塊。

（3）攔截擋墻

1）為攔截從明拱進口飛出的塊石，在進口處布置干砌塊石擋墻。干砌塊石擋墻高3 m，頂寬2 m，底寬3 m。臨飛石側(cè)設置粘土護坡，吸收飛石的沖擊力，減小飛石對擋墻的破壞和反彈的力量。

在干砌塊石擋墻上設置1.6 m高的雙層擋板，面層采用毛竹片，結(jié)構(gòu)層采用3 mm厚的鋼板，用φ48 mm腳手架鋼管支撐。

2）槽鋼、毛竹片、鋼板封閉

在明拱進口和防飛石擋墻間上方的空隙。按1 m間距鋪設工20a工字鋼，再鋪上毛竹片，相互間用扎絲綁牢。毛竹片上方再鋪設3 mm厚鋼板。

3）工作進出口掛3層高強度攔石網(wǎng)

明拱進口前方設置防飛石擋墻，上方采用槽鋼、毛竹片、鋼板封閉。只剩下明拱進口側(cè)面的工作進出口，這里是爆破作業(yè)人員、設備的進出通道，排出爆破沖擊波和濃煙的通道。因此還不能設置鋼板、擋墻等剛性封閉材料。因此在該處設置3道高強度攔石網(wǎng)，來攔截飛石。

攔石網(wǎng)材料采用高彈性纖維尼龍絲，網(wǎng)線直徑為4 mm，網(wǎng)眼為10 mm。網(wǎng)線強度高，不容易破損，網(wǎng)眼間排出爆破沖擊波，攔截住飛石。

4.2 爆破掘進方案

對爆破方案參數(shù)進行優(yōu)化，減少爆破產(chǎn)生的飛石。斷面分下兩部分，按先挖下半洞1區(qū)，再挖上半洞2區(qū)的方案。

（1）爆破施工工藝流程

隧洞開挖以“新奧法理論”和“短循環(huán)、弱爆破、強支護、勤量測”的原則指導施工。

控制爆破工藝流程：施工準備-測量標注孔位-鉆孔-清理鉆孔-驗孔-裝藥-孔口堵塞-連接起爆聯(lián)網(wǎng)-安全防護檢查-爆破警戒-起爆-爆破檢查及處理-清碴。

（2）爆破器材

炸藥：采用巖石乳化炸藥，炸藥每箱24 kg，藥卷為φ32 mm，長20 cm，重0.15 kg。

雷管：選用1段、3段、5段、7段、9段、11段非電毫秒延期導爆管。

（3）起爆順序

從中間向周邊順序起爆。

（4）爆破參數(shù)的計算

①爆破孔的單孔藥量計算

掏槽孔的單孔藥量：

Q掏 =π d2 Lг掏γ掏/4

式中，Q掏～內(nèi)圈孔的單孔藥量；d～炮孔直徑（cm）；L～炮孔深度（cm）；г掏～裝藥系數(shù)，即孔內(nèi)裝藥長度與整個炮孔深度之比；γ掏 ～炸藥密度，一般取1.0 g/cm3。

內(nèi)圈孔的單孔藥量：

內(nèi)圈孔的單孔藥量：Q內(nèi)=πd2 Lг內(nèi)γ藥/4

周邊孔的藥量：Q周 =πd2 Lг周γ周/4

底板孔的藥量：Q底 =πd2 Lг底γ周/4

②爆破震動安全范圍

按下式估算一次齊爆藥量

Qmax=（v/K）3./αR1/m

式中，R～爆破地震安全距離，本處取與最近的房子的距離；Qmax～最大一段裝藥量，公斤；v-～震動速度；m～藥量系數(shù)，取為1/3；K～與地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)，巖石中30～180；α～地震波衰減指數(shù)，取1.52。

空氣沖擊波安全距離：

Rk=Kk Qmax1/3

式中，Rk—空氣沖擊波安全距離（m）；Kk—系數(shù)，一般取25；Qmax—最大一段藥量（公斤），取Qmax=26.79 kg 。

③爆破飛石安全距離

在隧道內(nèi)爆破開挖時 爆破飛石對洞外建筑設施沒有影響，在洞口爆破時可用下式估算

Rf =（15—16）D

式中，Rf—爆破飛石安全距離（m）；D—孔徑（cm），按D=4cm算得：Rf=60～

64 m。

（5）爆破參數(shù)的采用

支洞開挖按先下半部爆破掏槽，再對上半部爆破的順序，減少一次爆破中炸藥用量。

5 爆破警戒

由于爆破點離周邊房屋過近，為消除周邊企業(yè)和人員對爆破存在的害怕抵觸心理，在爆破3 d前就粘貼爆破施工安民告示。并將采取的爆破防護措施進行宣傳解釋，讓周邊企業(yè)和居民充分理解和認同。

施工單位要充分考慮爆破可能出現(xiàn)的意外題，克服麻痹，做好爆破疏散工作，將周邊人員撤到200 m警戒區(qū)。

6 結(jié)語

通過對支洞軸線的調(diào)整、爆破參數(shù)優(yōu)化和立體全方位防護措施的采用，2#支洞的爆破控制取得了極大的成功。沒有飛石從爆破施工區(qū)飛出，得到了周邊居民的認可和支持，從而確保了爆破工作的順利進行。