公路隧道爆破施工控制研究

龔 磊，楊 烜

(1.江西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院;2.江西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院)

1 爆破施工工藝

1.1 爆破器材

主爆藥采用爆炸性能、抗水性能、安全性能較好及環(huán)境污染小的膨化炸藥或乳化炸藥，規(guī)格為Φ32 mm ×200 mm。周邊眼采用相同性能的直徑Φ32 mm 的藥卷。裝藥結(jié)構(gòu)用竹片綁扎，導爆管傳爆，進行間隔裝藥，根據(jù)圍巖情況，可對間隔距離和藥量進行調(diào)整。

起爆材料采用1－15 段的非電毫秒雷管起爆，電雷管引爆，其中火雷管作為網(wǎng)絡(luò)起爆用。

1.2 鉆爆設(shè)計參數(shù)要求

光面爆破的主要參數(shù):周邊眼間距、光面爆破層厚度、周邊眼密集系數(shù)、周邊眼線裝藥密度等。適當加密周邊眼。一般取E=(8 ～18)d，E 為孔距;d 為炮眼直徑。

合理確定光面爆破層厚度。根據(jù)施工經(jīng)驗，一般取K =E/W=0.8 左右，E=50 ～90 cm(根據(jù)不同圍巖類別)，能達到最佳光爆效果。

合理確定用藥量。由于周邊眼的裝藥量是光面爆破的重要參數(shù)，施工中根據(jù)孔距、光面爆破層厚度、石質(zhì)、爆破效果及炸藥種類等綜合考慮確定用藥量。周邊眼采用小直徑藥卷不偶合裝藥，同時起爆。

整個爆破施工中，采取劃區(qū)定人、定位、定眼數(shù)、定時間的崗位責任制，既有利于操作人員熟悉自己所擔負的炮眼位置、深度、角度、雷管段位、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)等工作，提高施爆效率，也可避免忙亂和相互干擾。按工序不同進行分類管理，可以大大提高施工效率。

(1)爆破作業(yè)工序流程圖。

畫線、標炮孔→鉆孔→裝藥→聯(lián)線→起爆→檢查效果

(2)布孔情況。

為了保證炮孔的布孔質(zhì)量，每槽炮由分部測量組使用全站儀精確按設(shè)計圖布設(shè)所有炮眼，布孔質(zhì)量要求誤差不得大于2 cm。

(3)鉆孔質(zhì)量。

為了保證光面爆破的鉆孔質(zhì)量，是獲得隧道平整、規(guī)則開挖輪廓的基本條件。特別是對周邊光爆孔，更應(yīng)認真鉆鑿。嚴格按照鉆爆設(shè)計要求進行作業(yè)，對鉆孔質(zhì)量認真進行檢查驗收，對不合格的眼孔根據(jù)具體情況采取重鉆，調(diào)整裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)等措施處理。盡可能保證光面爆破效果。

(4)裝藥及起爆。

裝藥前對所有炮孔進行驗收，檢查炮眼位置和深度是否符合設(shè)計要求，并用風壓進行清洗。裝藥時在領(lǐng)工員的監(jiān)控下嚴格按照設(shè)計裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)進行認真裝填，切不可錯裝雷管段位。

2 爆破方案設(shè)計

2.1 隧道洞口爆破施工方法

(1)施工總體方案

由于隧道工程洞口臨近既有鄉(xiāng)村道路及居民，必須確保行人安全，根據(jù)本標段隧道工程洞口明洞開挖的特點，特制定以下施工方案:

①隧道洞口明洞石方控制爆破方案:在隧道洞口處橫向超短臺階分層拉槽控制爆破，再橫向臺階控制爆破開挖作業(yè)。

②爆破安全防護方案:爆破施工前在隧道洞口處垂直線路方向搭設(shè)雙層鋼管排架進行防護，排架離洞口距離約6 m。在原地面上打不淺于2 m 的孔(潛入巖層不少于0.5 m)，底排立桿鋼管插入孔中，用水泥砂漿錨固。排架頂部與中部設(shè)φ16 鋼絲繩斜拉固定，排架地錨采用φ20 錨桿錨固在隧道洞口頂面的原地面上，錨固深度不小于1.0 m，排架上滿鋪竹夾板隔離封閉爆破山體，形成全封閉防護體系。

③爆破期間封鎖既有公路，與工程施工管轄的路政、交警部門等單位簽定安全協(xié)議，每次封鎖時間為15 min。

④對于較軟弱巖層輔以破碎沖擊器和手持式破碎機進行破碎的施工方法。

⑤對于明洞坡頂少量土方采用挖掘機開挖的方式，采用臺階法開挖，先開挖靠近邊坡線一側(cè)，待開挖至下一臺階時，開挖土質(zhì)邊坡處及時進行邊坡的臨時防護或及時施工永久性邊坡防護，以防止下雨對土質(zhì)邊坡進行沖刷產(chǎn)生塌方現(xiàn)象。

⑥該明洞爆破施工前，提前挖臨時土溝，將流水引入坡頂以外，保證坡頂天溝的排水暢通。

(2)隧道洞口開挖爆破施工具體要求。

爆破時巖石只許松動不允許飛散，只許開裂絕不允許滑塌，更不能坍塌，以免滾石炸傷人員;爆破后的巖石一定要破碎，其塊度要適合機械挖裝運;爆破后要滿足洞口邊坡的平順整齊和常期穩(wěn)定;施工中確保各埋入和裸露線路以及當?shù)鼐用窈头课莸陌踩?/p>

(3)隧道洞口爆破施工過程防護方案。

①覆蓋。

為以防萬一，在加強排架防護的基礎(chǔ)上，對爆破體表面覆蓋一層炮被，上壓一層土袋。炮被覆蓋方法:在洞口邊坡頂設(shè)鋼絲繩，把炮被一塊一塊的掛上，并用鐵絲綁扎牢固，炮被之間搭接長度不小于20 cm，用鐵絲相連。

②隧道進口洞口開挖爆破應(yīng)設(shè)置排架防護。

首先，在洞口邊修筑一條便道，再在便道上設(shè)置排架基礎(chǔ)。具體排架搭設(shè)方法如后附圖。

爆破介質(zhì)覆蓋三層膠簾，各張膠簾的搭接長度不小于20 cm，在膠帶上加蓋尼龍網(wǎng)，再在尼龍網(wǎng)上壓沙袋，增加覆蓋物和重量，更好地緩沖起爆時的沖擊。

防止飛石到洞口前的公路及當?shù)胤课萆?排架上布滿竹夾板，這樣就可以避免爆破時可能出現(xiàn)的飛濺物傷害房屋及人身安全，損壞公路。

③在定點爆破前半小時裝完藥，連好起爆網(wǎng)路，派出安全警戒員到指定位置(公路及危險區(qū)的邊界)防護。

⑤安全檢查。

露天淺孔爆破，爆破后應(yīng)超過5 min，方準許檢查人員進入爆破作業(yè)地點;如不能確認有無盲炮，應(yīng)經(jīng)15 min 后才能進入爆破區(qū)域檢查。爆破過后，按以上規(guī)定時間，爆破檢查人員進入爆破區(qū)，檢查有無盲炮和有無危坡危石，洞口工程爆破時應(yīng)檢查防護排架的穩(wěn)定情況等。經(jīng)確認無危險后，由施工負責人通知防護人員解除警戒，疏散人員，開通公路，恢復正常次序。

2.2 隧道洞內(nèi)爆破施工方案設(shè)計

(1)爆破器材。

主爆藥采用爆炸性能、抗水性能、安全性能較好及環(huán)境污染小的2 號巖石乳化炸藥，規(guī)格為Φ32 mm×200 mm。周邊眼采用相同性能的直徑Φ32 mm 的藥卷。裝藥結(jié)構(gòu)用竹片綁扎，導爆索傳爆，進行間隔裝藥，根據(jù)圍巖情況，可對間隔距離和藥量進行調(diào)整。

起爆材料采用1－15 段的非電毫秒雷管起爆，塑料導爆管引爆，其中火雷管作為網(wǎng)絡(luò)起爆用。

(2)鉆爆設(shè)計參數(shù)要求。

光面爆破的主要參數(shù):周邊眼間距、光面爆破層厚度、周邊眼密集系數(shù)、周邊眼線裝藥密度等。適當加密周邊眼。一般取E=(8 ～18)d，E 為孔距，d 為炮眼直徑。

合理確定光面爆破層厚度。根據(jù)施工經(jīng)驗，一般取K =E/W=0.8 左右，E=50 ～90 cm(根據(jù)不同圍巖類別)，能達到最佳光爆效果。

合理確定用藥量。由于周邊眼的裝藥量是光面爆破的重要參數(shù)，施工中根據(jù)孔距、光面爆破層厚度、石質(zhì)、爆破效果及炸藥種類等綜合考慮確定用藥量。周邊眼采用小直徑藥卷不偶合裝藥，同時起爆。

(3)整個爆破施工中，采取劃區(qū)定人、定位、定眼數(shù)、定時間的崗位責任制，既有利于操作人員熟悉自己所擔負的炮眼位置、深度、角度、雷管段位、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)等工作，提高施爆效率，也可避免忙亂和相互干擾。按工序不同進行分類管理，大大提高了施工效率。

①爆破作業(yè)工序流程圖。

畫線、標炮孔→鉆孔→裝藥→聯(lián)線→起爆→檢查效果②布孔情況。

為了保證炮孔的布孔質(zhì)量，每槽炮由隊測量組使用全站儀精確按設(shè)計圖布設(shè)所有炮眼，布孔質(zhì)量要求誤差不得大于2 cm。

③鉆孔質(zhì)量。

為了保證光面爆破的鉆孔質(zhì)量，是獲得隧道平整、規(guī)則開挖輪廓的基本條件。特別是對周邊光爆孔，更應(yīng)認真鉆鑿。嚴格按照鉆爆設(shè)計要求進行作業(yè)，對鉆孔質(zhì)量認真進行檢查驗收，對不合格的眼孔根據(jù)具體情況采取重鉆，調(diào)整裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)等措施處理。盡可能保證光面爆破效果。

④裝藥及起爆。

裝藥前對所有炮孔進行驗收，檢查炮眼位置和深度是否符合設(shè)計要求，并用風壓進行清洗。裝藥時在領(lǐng)工員的監(jiān)控下嚴格按照設(shè)計裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)進行認真裝填，切不可錯裝雷管段位。

(4)最大一段允許用藥量的確定。

據(jù)有關(guān)資料介紹，抗拉強度3.2 MPa，彈性模量1.86 ×104MPa 的混凝土襯砌，質(zhì)點振動速度的破壞極限值為80 cm/s，根據(jù)工程類比法以及理論計算，隧道允許振動速度為5 cm/s 是偏于安全的考慮。掏槽爆破的地震動強度比其它部位炮眼爆破時的地震強度都要大，一般由類似工程條件的工點實際測得爆破振動速度衰減規(guī)律公式計算得到。

計算式(1):

式中:Qm為最大一段允許用藥量，kg;Vkp為振動安全控制標準;R 為掏槽爆源中心到直墻面的距離，m;K 為與爆破技術(shù)、地震波傳播途徑介質(zhì)得性質(zhì)有關(guān)得系數(shù);α 為爆破振動衰減指數(shù)。

這里:R=25 m;Vkp=5 cm/s;K=370.52;α=2.11

計算可得:Qm=11.5 kg

經(jīng)過計算:Q單段最大值=0.55 ×9 =4.95 kg ＜11.5 kg，故滿足要求。

(5)掏槽的設(shè)計。

直眼掏槽，掏槽眼深度為1.5 m，空眼直徑42 mm，裝藥眼直徑42 mm，藥卷φ32 連續(xù)裝藥，堵塞長度:0.2 m。(如圖1)。

單孔裝藥量:

q=K×E×W×L×λ = 1.4×0.5×0.6×1.5×2 =1.20 kg

圖1 掏槽設(shè)計圖

(6)周邊眼的設(shè)計。

周邊眼進尺1.3 m

不耦合系數(shù)D 的選擇:D=42/32 =1.31

周邊眼間距:E=(8－12)d=12 ×42 =0.5 m，取(0.5 m±0.2 m)左右都可以

抵抗線:W=(1.0－1.5)E=1.3 ×0.5 =0.65 m

藥卷φ25 間隔裝藥

單孔裝藥量:，堵塞長度:0.4 m

(7)掘進眼的設(shè)計。

掘進眼進尺1.3 m

單孔裝藥量:q=K ×α ×W ×L ×λ =1.4 ×0.5 ×0.6 ×1.3 ×1 =0.55 kg

φ32 連續(xù)裝藥，堵塞長度0.3 m

根據(jù)炮孔所處位置的設(shè)計藥量，采用相同藥卷直徑進行裝藥，φ32 mm 直徑藥卷炸藥主要用于掏槽和底板炮孔，以及掘進炮孔裝藥。周邊炮孔采用低爆速、低猛度直徑φ32 mm的炸藥，不耦合裝藥，用竹片、傳爆線將小直徑藥卷間隔綁扎的裝藥結(jié)構(gòu)。要求每個裝藥炮孔口必須進行堵塞。

(8)注意事項。

①將一次爆破的所有炮孔分成教多段按順序起爆，段數(shù)越多，單段爆破最大藥量越少，爆破最大振速將會明顯降低。

②在選擇雷管段數(shù)時，應(yīng)加大相臨段的段位差，在段位排列方便的情況下，應(yīng)盡可能考慮掏槽區(qū)段位排列雷管。

③采用空孔直眼掏槽爆破方案，應(yīng)增加空孔數(shù)量或增大空孔直徑，以加大臨空面。

2.3 試爆

在正式爆破前進行試爆，試爆點選在遠離居民處，選用相似巖層類別設(shè)3 ～5 個試爆炮孔，按爆破設(shè)計選擇的孔網(wǎng)參數(shù)和單位耗藥量進行試爆，然后分析試爆效果，及時進行參數(shù)調(diào)整，以此為依據(jù)調(diào)整到最佳效果后方可進行正式爆破。

［1］劉殿中，楊仕春.工程爆破實用手冊［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2003.

［2］楊林德.公路施工手冊［M］.北京:人民交通出版社，2011.