隧道工程控制爆破技術(shù)探討與應(yīng)用

龔 輝

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽 550008)

隧道工程控制爆破技術(shù)探討與應(yīng)用

龔 輝

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽 550008)

要對(duì)隧道工程的控制爆破技術(shù)進(jìn)行分析研究，加強(qiáng)其施工技術(shù)，從而提高隧道工程的質(zhì)量，減少隧道工程資金的支出。本文將對(duì)隧道控制爆破技術(shù)進(jìn)行簡要的分析。

隧道工程；控制爆破技術(shù)；應(yīng)用

1 簡述控制爆破技術(shù)

1.1 控制爆破的基本內(nèi)涵

按照隧道工程的爆破環(huán)境及規(guī)模等客觀條件，利用多種技術(shù)，將爆炸以及介質(zhì)破碎的過程進(jìn)行全面的管理約束，保證爆破產(chǎn)生的噪聲和方向控制在安全的范圍內(nèi)，促使其能達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)期望的效果，此類將爆破效果和危害進(jìn)行全面控制的爆破技術(shù)，就是控制爆破。

1.2 控制爆破技術(shù)的主要分類

(1)微差爆破技術(shù)

采用毫秒延時(shí)雷管，在爆破過程中實(shí)現(xiàn)延時(shí)爆破，這種爆破技術(shù)即為微差爆破。其最大的優(yōu)點(diǎn)在于能夠減少爆破時(shí)地震效果所產(chǎn)生的沖擊效果；保證巖石碎塊的大小基本一致，爆破產(chǎn)生的巖石碎片相對(duì)集中，方便清理；適當(dāng)減少爆破所需的次數(shù)、提升爆破的效果。

(2)擠壓爆破技術(shù)

在需要爆破區(qū)域自由面的前方區(qū)域，人為的預(yù)留一定數(shù)量的煙扎，從而增加炸藥的利用率以及改變巖石破碎的質(zhì)量，此種技術(shù)即為擠壓爆破技術(shù)。其最大的優(yōu)勢在于有效的利用了施工的時(shí)間，減少爆破的次數(shù)；巖石在采用這一技術(shù)時(shí)遭到擠壓產(chǎn)生了二次沖擊，加大巖石的破碎效果，從而減少了需要二次爆破的次數(shù)。

(3)預(yù)裂爆破技術(shù)

在需爆破的區(qū)域進(jìn)行人工開挖，預(yù)留出一條裂縫，作為保證圍巖和爆區(qū)位置的分裂線，從而對(duì)圍巖進(jìn)行有效地保護(hù)，減少爆破時(shí)發(fā)生地震造成的危害，此種技術(shù)即為預(yù)裂爆破技術(shù)。進(jìn)行預(yù)裂爆破時(shí)，其一般情況下炮孔的直徑相對(duì)較小，導(dǎo)致孔痕率增高，從而在很大程度上影響爆破的效果。

2 隧道工程中控制爆破技術(shù)分析

2.1 工程概況

本隧道工程為高速公路隧道工程，其橫穿山脈，圍巖主要有黃土和全風(fēng)化泥灰?guī)r組成，巖體易破碎，工程地質(zhì)復(fù)雜，施工風(fēng)險(xiǎn)極大。該隧道工程中巖石種類主要是絹云母千枚巖，此種巖石經(jīng)過水的浸泡后會(huì)快速軟化的現(xiàn)象，且其地質(zhì)條件復(fù)雜，經(jīng)過多部門的分析研究，最終決定采用地表注漿加固的方法處理滑坡，繼而進(jìn)入隧道進(jìn)行施工。由于該隧道地形相對(duì)復(fù)雜，其開挖的面積需達(dá)110 m2。根據(jù)工程施工現(xiàn)場的條件和施工的設(shè)備，選定上下臺(tái)階法進(jìn)行開挖工作，炸藥選定二號(hào)巖石乳化炸藥，要求鉆孔直徑為4.2 cm，選用并聯(lián)分段毫秒導(dǎo)爆管。選用水平炮孔的開挖方式進(jìn)行上下斷面的開挖，保證上斷面開挖44 m2，下斷面則為56 m2。

2.2 確定該工程爆破的相關(guān)參數(shù)

(1)確定炮孔數(shù)量和直徑

經(jīng)過對(duì)工程的實(shí)際條件進(jìn)行分析，充分了解了巖石的堅(jiān)硬程度，按照爆破技術(shù)的原理進(jìn)行計(jì)算，在本隧道工程的掌子面進(jìn)行炮孔數(shù)量的確定，一般情況下，按照以下公式進(jìn)行炮孔數(shù)量的計(jì)算

式中：N為炮孔的數(shù)量；s為掘進(jìn)斷面積的大小；f為巖石的堅(jiān)固性系數(shù)。

按照公式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，得出本工程所需的炮孔數(shù)量為160個(gè)。

(2)計(jì)算裝藥量并進(jìn)行分配

裝藥分量的多少在很大程度上影響著控制爆破的效果，藥量不足則達(dá)不到預(yù)期的爆破效果，藥量過多爆破面積則會(huì)隨之增大，藥量過多或多少都會(huì)影響隧道工程的整體質(zhì)量。由此可見，要對(duì)裝藥的分量進(jìn)行合理的計(jì)算分析，通過分析炸藥性能和爆破質(zhì)量等因素進(jìn)行裝藥量的確定。值得一提的是，因?yàn)樗淼拦こ趟幍氖┕きh(huán)境條件復(fù)雜，因此存在諸多無法計(jì)量的客觀因素，所以需按照下公式來計(jì)算炸藥的裝藥量

Q=qV

式中：Q為爆破過程中循環(huán)需要的裝藥量；q為隧道工程中，每立方米進(jìn)行爆破時(shí)必須的炸藥消耗量；V為一個(gè)循環(huán)進(jìn)尺中所爆破的巖石總體積。

(3)炮眼的直徑會(huì)給工程造成很大程度的影響

盡人皆知，炮眼直徑擴(kuò)大后，增加裝藥量則會(huì)產(chǎn)生更大的爆破為例，能夠?qū)⒈频某晒畲蟪潭鹊陌l(fā)揮出來，然而，若盲目的擴(kuò)大炮眼直徑，則會(huì)導(dǎo)致鑿巖的速度下降，降低巖石碎片的質(zhì)量，影響圍巖的平整度，例如：炮眼直徑的擴(kuò)大或許加強(qiáng)爆破瞬間的為例，但是同時(shí)巖石碎片的破碎程度會(huì)下降、巖石碎塊的大小可能會(huì)出現(xiàn)很大的差異，由此可見，在進(jìn)行炮眼位置的確定時(shí)，務(wù)必要按照工程的施工環(huán)境和炸藥的相關(guān)性能、施工的機(jī)械設(shè)備參數(shù)進(jìn)行綜合的計(jì)算分析，從而確定合理的炮眼孔徑和距離。根據(jù)對(duì)本隧道工程現(xiàn)場環(huán)境的情況分析，配合工程施工人員的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，本工程的炮眼直徑最終確定為32～50mm之間，炸藥卷同巖壁間的孔隙為炮眼直徑的十分之一左右。根據(jù)以上要求，對(duì)于上下斷面的開挖爆破設(shè)備工具應(yīng)選擇38cm的風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆孔。

2.3 爆破施工主要設(shè)計(jì)方案

2.3.1 上臺(tái)階的施工

(1)炮眼位置與距離的的確定。炮眼要嚴(yán)格根據(jù)控制爆破的技術(shù)原理進(jìn)行確定，要先從距離底板50 cm的位置開始，在隧道的中心線按照兩邊對(duì)稱的方式安置8個(gè)垂直的楔形掏槽孔，且要保證其第一排的輔助孔和掏槽孔之間的間距在40 cm左右，中間的輔助孔與掏槽孔的距離也在40 cm左右，而最外面一排的輔助孔和邊墻之間的間距要為85 cm左右；此外，要在隧道拱起的位置安排四排崩落孔，且要保證其每排之間的間距在60 cm，最外一層的崩落孔要和隧道邊界的間距達(dá)到65～80 cm之間；其附近的炮孔與開挖位置的邊界距離要保證在20 cm左右，其孔眼要以5度左右的角度向外傾斜，底板孔要在底部的邊界上直接進(jìn)行安置，且在該處進(jìn)行鉆孔要保證其角度向下傾斜10°左右，保持鉆孔之間的距離在85 cm。

(2)設(shè)計(jì)裝藥結(jié)構(gòu)和單孔裝藥量的確定。炮眼數(shù)量、尺寸以及所在位置經(jīng)過計(jì)算確定后，就要按照工程實(shí)際情況，經(jīng)過科學(xué)的計(jì)算，以確定工程中炸藥的使用分量。一般情況下按照相關(guān)工作人員的工作經(jīng)驗(yàn)，在隧道周圍孔進(jìn)行軸向間隔式的裝藥以外，對(duì)于其他的炮孔則采用連續(xù)式裝藥的方式，由于在隧道中位置的不同裝置的炸藥的種類規(guī)格也不同，在拱形位置的附近鉆孔安置炸藥，要選擇直徑25 mm、全長20 cm、重量為100 g的卷裝型乳化炸藥；而底板孔的炸藥要保證其直徑在32 mm、全長20 cm，重量為150 g的卷狀2號(hào)巖石炸藥。

(3)爆炸的順序以及起爆方法。為了盡量降低工程的成本，使爆破達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的效果，則需保證爆破時(shí)所導(dǎo)致的地表振動(dòng)速度在2 cm/s以內(nèi)，還要盡量保證每個(gè)炮孔爆炸的時(shí)間一致，炮孔的起爆順序則以下面順序?yàn)閰⒖迹禾筒劭住o助孔→崩落孔→邊墻周邊孔→底板孔→拱部孔。起爆方法主要采用非電導(dǎo)爆管進(jìn)行點(diǎn)火，在炮孔內(nèi)設(shè)置毫秒延時(shí)后起爆，并選擇并聯(lián)的方式將炮孔連接，對(duì)于主傳導(dǎo)爆管，則使用電雷管將其引爆。

2.3.2 下臺(tái)階的施工

(1)炮眼位置與距離的的確定。隧道下斷面的橫截面上要安置3排主爆孔，且其中的3個(gè)頭排爆孔之間的抵抗線在1.1 m左右，然后在布置連2排主爆孔，保證其每排之間的距離在0.8 m，且每排有4個(gè)炮孔，炮孔之間的距離保證在1 m左右，另外，隧道兩側(cè)的邊墻要安置4個(gè)周邊孔，且鉆孔間距保持在0.7 m左右。

(2)設(shè)計(jì)裝藥結(jié)構(gòu)和單孔裝藥量的確定。本隧道工程中上下斷面裝藥結(jié)構(gòu)基本一樣，但值得一提的是，下斷面底板孔的炸藥需使用每卷總量在200 g左右的乳化炸藥，其他位置的炸藥選擇每卷重量在150 g左右的2號(hào)巖石炸藥。

3 結(jié)束語

隨著我國交通建筑業(yè)的快速發(fā)展，隧道工程越來越多，因此要加強(qiáng)隧道工程的相關(guān)技術(shù)。研究隧道工程的控制爆破技術(shù)，加強(qiáng)其工程質(zhì)量，能夠有效地保證隧道工程的質(zhì)量，降低隧道工程的資金支出，在我國隧道工程的建設(shè)中有著重要作用。

[1] 吳來巧.控制爆破施工技術(shù)在寧波春曉供水管隧道工程施工中的應(yīng)用[J].建材與裝飾旬刊,2011,(6):452-454.

[2] 代復(fù)儒.土石方工程控制爆破技術(shù)研究[J].交通世界：運(yùn)輸車輛,2013,(6)：39-40.

[3] 趙龍成.都甘隧道控制爆破施工技術(shù)[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2010,(12):58-60.

Discussion and application of the tunnel engineering control blasting technology

GONG Hui

(Guizhou Province Highway Engineering Group Co., Ltd.,Guiyang，Guizhou 550008，China)

We should analyze and research the tunnel engineering of controlled blasting technology , strengthen its construction technology, so as to improve the quality of tunnel engineering, and reduce capital spending of tunnel engineering. The article briefly analysis tunnel controlled blasting technology.

tunnel engineering; controlled blasting technology; application

2015-08-21

龔輝，男，江蘇江都人，工程師，研究方向：工程爆破管理及工程安全管理。

U455.6

C

1008-3383(2016)02-0102-02