“弱爆破、短進(jìn)尺”隧洞爆破開挖施工及安全控制

【摘要】結(jié)合永新縣豐源水庫除險(xiǎn)加固工程隧洞爆破開挖施工，介紹“弱爆破、短進(jìn)尺”隧洞爆破開挖施工及安全控制。

【關(guān)鍵詞】弱爆破；短進(jìn)尺；隧洞爆破開挖；施工；安全控制

“弱爆破、短進(jìn)尺”隧洞爆破開挖指在隧洞爆破施工時(shí)，采用較短掘進(jìn)尺寸，較小藥量進(jìn)行爆破的施工方法，適用于近距離有需要保護(hù)的生活辦公區(qū)或其它建筑物等。結(jié)合永新縣豐源水庫除險(xiǎn)加固工程，介紹“弱爆破、短進(jìn)尺”隧洞爆破開挖施工及安全控制。

1、工程概況

1.1 工程簡介

永新縣豐源水庫是上世紀(jì)50年代修建的集農(nóng)田灌溉、防洪、儲水、發(fā)電、養(yǎng)殖等多種功能的中等水庫，由于年久失修，存在很大的安全隱患，需除險(xiǎn)加固，本工程為該水庫的除險(xiǎn)加固工程。

本工程隧洞開挖，需進(jìn)行爆破，以加快施工進(jìn)度。隧洞位于該水庫管理處附近，總長216m，需爆破長度160m，其中樁號O+006～0+030m段，為高300cm×寬290cm的矩形，樁號0+030m～0+166m段為直徑2.9m的拱形，爆破方量約l100m3，工期60天。

1.2 地質(zhì)條件

隧洞開挖巖體由北向南成條狀弧形分布，屬礫巖加泥質(zhì)粉砂巖，巖石風(fēng)化，節(jié)理發(fā)育，互層，層理、裂隙清漸，巖石堅(jiān)硬度為普氏f系數(shù)4-8。屬Ⅲ、Ⅳ類圍巖，Ⅳ類圍巖居多，巖石存在不穩(wěn)定性，對施工造成了一定的不良影響，爆破施工重點(diǎn)考慮洞內(nèi)施工安全和圍巖的穩(wěn)定，洞內(nèi)支護(hù)工作必須及時(shí)跟進(jìn)。

1.3 周邊環(huán)境

隧洞位于該水庫大壩的西面，其東北面為水庫，西面為農(nóng)田，東面為山地。

隧洞出口西南角15m處為水庫管理處，出口南面50m處有居民區(qū)，隧洞距離大壩最近約20m。

2、隧洞爆破開挖施工

2.1 爆破施工原則

由于隧洞離水庫管理房、居民區(qū)、大壩等很近，爆破施工時(shí)需嚴(yán)格控制一次最大藥量，以保證大壩和周邊建筑不受爆破地震的任何影響，因此需要采用“弱爆破、短進(jìn)尺”的方法進(jìn)行開挖，即在隧洞掘進(jìn)開挖過程中，控制好循環(huán)進(jìn)尺，減少一次起爆的藥量。

同時(shí)，為減少對圍巖的破壞，周邊采用光面爆破，控制好開挖輪廓。爆破時(shí)，控制好起爆順序，起爆采用延期導(dǎo)爆管雷管、大間隔微差起爆；掏槽眼與輔助眼的起爆間隔為35～50ms，其余的保證相鄰段別的起爆間隔大于20ms，周邊眼最后起爆，以獲取最好的爆破效果并盡量減少爆破對圍巖的破壞。

2.2 爆破施工方案

1 爆破方案的選擇：

根據(jù)隧道開挖斷面形狀尺寸、地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、環(huán)境條件，經(jīng)篩選確定選擇全斷面開挖直眼掏槽爆破技術(shù)方案。爆破采用“弱爆破、短進(jìn)尺”方法。

2 爆破參數(shù)的選取

1）孔徑

采用的炮眼直徑為40mm。

2）炮眼深度

炮眼深度的大小，不僅影響著掘進(jìn)工序的工作量和完成時(shí)間，而且還影響爆破效果和掘進(jìn)的速度。根據(jù)以往類似工程和相關(guān)試驗(yàn)，為了達(dá)到炮眼利用率80%以上，在保證施工進(jìn)度的情況下，同時(shí)，滿足“短進(jìn)尺”要求，確定本方案的炮眼深度為1.50m。

3）矩形隧洞段掘進(jìn)孔爆破參數(shù)及炮孔布置

4）拱形隧洞段掘進(jìn)孔爆破參數(shù)及炮孔布置

矩形遂洞爆破每循環(huán)藥量25.56 kg，拱形遂洞爆破每循環(huán)藥量19.16kg，每循環(huán)進(jìn)尺均為1.50m，符合“弱爆破、短進(jìn)尺”要求。

5）炮孔布置要求

布孔要求均勻，眼口間距誤差和眼底間距誤差不得大于5cm，掏槽孔布置在掌子面中心偏下200mm處，以減小底部炮孔爆破的阻力，掏槽眼應(yīng)比其他炮眼加深100～200mm；周邊孔孔口間距為500mm～800mm，底眼間距取小值，底眼在距底線200mm處開口，稍向下傾斜，眼底低于底板100mm，輔助孔間距400～800mm；周邊眼間距500～800mm，周邊眼距巷道輪廓線取100-200mm。在硬巖層中，周邊眼的眼口在斷面設(shè)計(jì)輪廓線上，眼底超出輪廓線小于200mm；在軟巖中，周邊眼的眼口在斷面設(shè)計(jì)輪廓線內(nèi)小于8cm，眼底落在輪廓線上。除底眼外，所有周邊眼均采用軸向不耦合裝藥，不耦合系數(shù)1.9，周邊眼均向外輪廓方向偏2°～3°。

6）裝藥及堵塞結(jié)構(gòu)

炸藥選取2#巖石乳化炸藥，1-7段別的3m腳線毫秒延期導(dǎo)爆管雷管和2枚瞬發(fā)電雷管組網(wǎng)微差起爆。起爆藥包放在孔底第二節(jié)藥卷處，起爆雷管聚能穴朝向孔口；掏槽孔和底孔起爆藥包安裝雙雷管；起爆藥包靜力壓實(shí)，其余滿包加力捅實(shí)，消除藥包的孔徑間隙，保證藥包傳爆效果。

裝藥堵塞工作根據(jù)各部位的孔深和裝藥比例確定裝藥量和堵塞長度，裝藥后的空間部位用黃泥進(jìn)行堵塞。

3 起爆網(wǎng)路

1）為使巖石能夠充分的破碎并使由其產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng)降到最低，決定采取微差爆破技術(shù)，采用1～7段的導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)連接。限制最大單段起爆藥量，以降低爆破震動，減小沖擊波的影響。

2）采用孔內(nèi)毫秒延期電-非電起爆網(wǎng)路，將孔外導(dǎo)爆管簇聯(lián)為2簇，每簇倒裝2發(fā)瞬發(fā)電雷管，電雷管采用串聯(lián)方法聯(lián)接，連線導(dǎo)通好，實(shí)施起爆。根據(jù)孔網(wǎng)布置確定起爆順序（附圖）。

4 爆破參數(shù)調(diào)整優(yōu)化

爆破施工時(shí)，依據(jù)施工現(xiàn)場的巖石爆破情況，不斷優(yōu)化調(diào)整相關(guān)的爆破參數(shù)，以取得最佳的爆破效果和良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 施工安全驗(yàn)算

為保證爆區(qū)周邊建筑不受爆破地震速度的任何影響，隧洞出口處最后5米循環(huán)進(jìn)尺設(shè)計(jì)為1m，各單孔裝藥量和單響藥量按1：1.5的比例相對應(yīng)減少。

2 爆破沖擊波

隧洞內(nèi)爆破，只要人員在爆破前撤離至隧洞口側(cè)面，則不考慮爆破沖擊波的影響。

3 爆破飛散物安全距離計(jì)算

爆破的飛石距離按下式估算

Rf=20×Kf×n2×W=20×1.5×（1.2）2×0.15=6.48m

式中：Rf-飛石的最大飛散距離，m；

n-爆破作用指數(shù)，設(shè)計(jì)為拋擲爆破，取1.2；

W-最小抵抗線，取0.15m；

Kf-系數(shù)，一般為1.0～1.5，取1.5。

為了確保安全，取安全警戒圈半徑Rp為預(yù)測飛石距離Rf的lO倍，即：Rp=10Rf=10×6.48=64.8m，取65m。在此范圍的各道口均派專人看守，嚴(yán)防有人誤入警戒圈。

4 爆破有害氣體

爆破有害氣體安全措施，充分考慮爆后安全措施，洞內(nèi)備用通風(fēng)設(shè)備，每次爆后嚴(yán)格檢查有害氣體含量，在確定有害氣體全部逸散，對人體沒有毒害時(shí)方可進(jìn)行下一個(gè)作業(yè)工序。

2.4 質(zhì)量控制注意事項(xiàng)

爆破施工時(shí)，為保證爆破施工效果，在質(zhì)量控制方面，應(yīng)采取措施，注意避免出現(xiàn)以下情況：

1 井巷掘進(jìn)布孔隨意，造成單位炮孔消耗量大（炮孔利用率低）；

2 掏槽設(shè)計(jì)不合理；

3 炮孔施工質(zhì)量及堵塞質(zhì)量不高；

4 掏槽孔超深取值不合理；

5 起爆藥包埋設(shè)不合理；

6 掘進(jìn)人員更換過頻繁，造成對現(xiàn)場巖石情況不熟悉；

7 掘進(jìn)用鉆具及單位炸藥混淆消耗量過大。

3、安全控制

3.1 安全措施

1 成立爆破施工安全領(lǐng)導(dǎo)小組，由項(xiàng)目經(jīng)理任組長，小組成員包括爆破工程技術(shù)人員、爆破員、安全員、器材保管員和其他輔助人員。

2 各管理及施工人員明確職責(zé)、明確分工、互相監(jiān)督、加強(qiáng)管理。

3 做好準(zhǔn)備工作，對參與施工的各類人員進(jìn)行培訓(xùn)教育、技術(shù)及安全交底。

4 施工時(shí)，必須戴安全帽，穿工作鞋，必要時(shí)配戴口罩。嚴(yán)禁工作時(shí)使用手機(jī)和用明火照明。

5 爆破作業(yè)，遵守《爆破安全規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，放炮前，受威脅地點(diǎn)的所有人員撤到安全地點(diǎn)，放炮后，班長、放炮員和安全員首先對放炮各點(diǎn)進(jìn)行檢查，確認(rèn)無危險(xiǎn)后，進(jìn)入洞內(nèi)檢查是否存在危險(xiǎn)因素，如存在，必須先排險(xiǎn)并確保安全后，才進(jìn)行下一步作業(yè)。

6 爆破后須通風(fēng)，使洞內(nèi)有害氣體符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后，才進(jìn)行下一步工序作業(yè)。

7 爆破后，進(jìn)入開挖工作面，必須先進(jìn)行敲幫問頂，處理浮石。作業(yè)過程中和爆破施工后，都要檢查兩幫和頂板，以防透水、冒頂、堵人等事故發(fā)生，不得冒險(xiǎn)蠻干。

8 隧洞開挖支護(hù)及時(shí)跟進(jìn)、不拖延，損壞和霉變的支架及時(shí)更換，不空幫空頂，支護(hù)須符合作業(yè)規(guī)程要求。

9 施工過程中，每隔一小段時(shí)間，組織施工人員認(rèn)真學(xué)習(xí)《作業(yè)規(guī)程》、安全技術(shù)措施，確保施工質(zhì)量、安全。

10 做好文明施工、環(huán)境保護(hù)工作，同時(shí)做好內(nèi)部人員的團(tuán)結(jié)協(xié)調(diào)工作，保證施工人員思想穩(wěn)定，不違規(guī)操作，不違法亂紀(jì)。

11 嚴(yán)格遵守爆炸物品的管理規(guī)定

爆破作業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行《中華人民共和國民用爆炸物品管理?xiàng)l例》、《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003）和《民用爆炸物品管理?xiàng)l例》（國務(wù)院第466號令）以及市縣公安部門和有關(guān)部門的規(guī)定。

未經(jīng)爆破段班長簽名、審核，不予以發(fā)放火工品。

未經(jīng)單位指定的火工品專職人員，倉庫管理員不得發(fā)放火工品，并有權(quán)拒絕一切違章領(lǐng)取行為和指揮。

領(lǐng)取火工品數(shù)量必須填寫當(dāng)班申請量，指定專人負(fù)責(zé)領(lǐng)取，領(lǐng)取數(shù)量不得超過當(dāng)班使用量，領(lǐng)取的火工品必須妥善保管，不得遺失或轉(zhuǎn)交他人，不準(zhǔn)擅自銷毀、變賣、贈送、轉(zhuǎn)借或挪作他用。

火工品現(xiàn)場使用完后，由當(dāng)班爆破員負(fù)責(zé)清點(diǎn)，填寫剩余火工品數(shù)量，當(dāng)天退回倉庫集中保管，嚴(yán)禁將火工品帶到住地或其他地方過夜，對清退回庫的火工品，倉庫管理員當(dāng)場檢驗(yàn)，做好回收記錄，并分類存放。

3.2 早爆、拒爆、丟炮原因及預(yù)防措施

1 早爆的原因及預(yù)防

早爆是指比預(yù)定起爆時(shí)間提前爆炸的現(xiàn)象。

1）早爆的原因

①雷管受到?jīng)_擊擠壓時(shí)；

②各種起爆器材和炸藥都有一定的爆轟感度，當(dāng)一處進(jìn)行爆破作業(yè)，有可能引起附近另尋處炮眼爆炸；

③放炮信號不明等。

2）預(yù)防措施

存放炸藥、電雷管和裝配引藥的處所安全可靠，嚴(yán)防巖塊或硬質(zhì)器件撞擊雷管和炸藥。

2 拒爆

拒爆情況有：引爆后，雷管不爆為盲炮；雷管爆炸，炸藥不爆為殘炮。

1）拒爆的原因

①炸藥變質(zhì)、雷管變質(zhì)或雷管制造質(zhì)量差；

②裝藥、裝炮泥未按規(guī)定進(jìn)行操作，雷管導(dǎo)爆管破損等。

2）拒爆的預(yù)防

①不領(lǐng)取變質(zhì)炸藥和不合格雷管；

②按規(guī)程的規(guī)定裝藥，裝藥時(shí)用木或竹質(zhì)炮棍輕輕將藥推入孔中，防止損壞雷管導(dǎo)爆管；

③炮眼連線方式不要隨意改動。連好線后，爆破員要全面檢查一次，以防錯(cuò)連或漏連。

3 丟炮

1）發(fā)生丟炮的原因

①使用了不同廠家生產(chǎn)的不同品種雷管；

②爆破網(wǎng)絡(luò)連接不合理，或有錯(cuò)或漏連；

2）預(yù)防方法

①裝藥和爆破必須由爆破員專人負(fù)責(zé)；

②爆破員不領(lǐng)取、不使用不合格的雷管；

③裝配引藥、向孔內(nèi)裝藥和封泥時(shí)，都要小心謹(jǐn)慎，導(dǎo)爆管要貼緊孔壁；

④不準(zhǔn)裝蓋和墊藥。

3）處理方法

①發(fā)生丟炮，當(dāng)班處理完畢，當(dāng)班不能處理的，標(biāo)明記號，在交班時(shí)現(xiàn)場交待清楚，由下一班處理；

②當(dāng)發(fā)現(xiàn)一處連接的炮眼未炸時(shí)，重新連線爆破。如果不響，再采用單個(gè)爆破的方法，這樣可以檢查出盲炮，再按規(guī)定重新打眼爆破；

③處理盲炮回收的炸藥和雷管，爆破員詳細(xì)檢查并妥善保存好，一起交回火藥庫。

參考文獻(xiàn)：

[1]李曉鵬.溪洛渡水電站地下廠房施工關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 四川大學(xué) 2005

作者簡介：

李星高（1976年3月—），男，高級工程師，一級建造師。