黑龍江省幸福溝水庫隧洞開挖爆破設計技術探討

賈玉霞

（河北省水利工程局，石家莊 050000）

1 工程概況

幸福溝水庫供水隧洞布置在水庫壩址左岸山體中，由岸塔式取水口、引水主洞及閥門控制室3部分組成。 供水隧洞巖層以閃長玢巖為主， 圍巖級別有Ⅳ、V級。

進口段引水渠道底高程244.5m，渠道長46.68m，進水口位于左壩肩上游約100m處，供水隧洞洞徑為2.0m，圓型斷面；隧洞縱坡i=1/320，全長320.0m，供水隧洞出口段包括消力池、隧洞出口明管段、開挖明渠段、附屬工程含1座閥門室及2座流量計井。

2 鉆爆設計

2.1 爆破總體方案

隧洞進出口巖性為閃長玢巖， 采用預裂爆破技術，其他部位采用一般爆破，開挖深度大于4m，采用深孔臺階松動爆破， 小于4m或出現(xiàn)孤石則采用淺孔松動爆破。 自上而下按臺階分層爆破開挖。

1洞身采用非電半秒導爆雷管光面爆破， 起爆時采用1發(fā)電雷管起爆， 鉆孔采用YT-28氣腿式風鉆，鉆孔直徑?40mm，炸藥采用?32mm的乳化炸藥。其中周邊眼采用?20mm的小直徑炸藥與導爆索間隔不偶合裝藥。 炮孔眼口堵塞均采用砂與黏土合制的炮泥。

施工前針對不同的圍巖類型進行爆破設計，施工中根據(jù)圍巖實際情況的爆破效果對爆破參數(shù)做適當調(diào)整。

2.2 圍巖鉆爆設計

（1）本工程Ⅳ類圍巖共計300m。 鉆孔采用YT-28氣腿式風鉆，孔徑D=40mm?？咨頛=2.3m。炸藥均為乳化炸藥，光爆孔炸藥直徑為20mm，其他孔炸藥采用20cm長，直徑?32mm標準藥卷，每卷0.15kg炸藥。 起爆器材：光爆孔由導爆索起爆炸藥，并由導爆管雷管引爆導爆索，其他孔均由導爆管雷管直接起爆炸藥。

（2）本工程Ⅴ類圍巖長20m。 鉆孔采用YT-28氣腿式風鉆，孔徑D=40mm。 孔深L=1.5m。 炸藥均為乳化炸藥，光爆孔炸藥直徑為20mm，其他孔炸藥采用20cm長，直徑?32mm標準藥卷，每卷0.15kg炸藥。 起爆器材：光爆孔由導爆索起爆炸藥，并由導爆管雷管引爆導爆索，其他孔均由導爆管雷管直接起爆炸藥［3］。

（3）周邊光面爆破參數(shù)［4］如表1。

表1 周邊光面爆破參數(shù)

（4）掏槽方式及掏槽孔參數(shù)。根據(jù)隧洞斷面尺寸及循環(huán)進尺，采用平行空孔直線掏槽。其布孔如圖1。掏槽孔及爆破參數(shù)如表2，表3。

圖1 掏槽布孔圖

表2 掏槽孔參數(shù)

表3 爆破參數(shù)

（5）炮孔裝藥量。 圍繞隧道爆破關鍵技術，遵循藥包對殉爆距離的要求， 根據(jù)孔網(wǎng)參數(shù)后對各部位炮孔進行藥量分配，掏槽孔、掏槽擴大孔、輔助孔采用標準藥卷，連續(xù)裝藥，其裝藥量按照遞減的原則進行分配；周邊孔采用小直徑藥卷，各孔裝藥量如表4［2］、表5。

表4 Ⅳ類圍巖炮孔裝藥量匯總

表5 Ⅴ類圍巖炮孔裝藥量

（6）網(wǎng)路設計及起爆方法。Ⅳ類圍巖采用塑料導爆管非電起爆，孔內(nèi)半秒微差爆破，為保證準爆，孔外均采用兩發(fā)瞬發(fā)雷管組成復式起爆網(wǎng)路。

3 爆破效果監(jiān)測及爆破設計優(yōu)化

3.1 爆破效果檢查

每次爆破后，對爆破效果進行仔細檢查、分析爆破參數(shù)的合理性， 以確定出適合本巖層最佳爆破參數(shù)。 從以下各方面進行檢查、核定及分析：①圍巖超欠挖情況；②爆破進尺是否達到爆破設計要求；③爆出石碴塊是否適合裝碴要求；④炮眼痕跡保存率，Ⅳ、V級圍巖≥70%，并在開挖輪廓面上均勻分布；⑤開挖輪廓圓順，開挖面平整，兩次爆破銜接臺階不大于10cm；⑥爆破質(zhì)點振動監(jiān)測結果。

3.2 爆破設計優(yōu)化

根據(jù)每次爆破后檢查情況， 分析原因及時修正爆破參數(shù)，提高爆破效果，改善技術經(jīng)濟指標。

①根據(jù)巖層節(jié)理裂隙發(fā)育、巖性軟硬情況，修正眼距、裝藥量，特別是周邊眼的有關參數(shù)。 ②根據(jù)爆破后石碴的塊度修正參數(shù)。石碴塊度小，說明輔助眼布置偏密；塊度大說明炮眼偏疏，用藥量過大。 ③根據(jù)爆破振速監(jiān)測， 調(diào)整單段起爆最大藥量及雷管段數(shù)。④根據(jù)開挖面凹凸情況修正鉆眼深度，爆破眼眼底落在同一斷面上。

4 爆破安全驗算

4.1 爆破地震波控制驗算［9］

由爆破引起的地震波是對已完成結構物和周圍建筑產(chǎn)生破壞作用的主要因素，當震速不大于5cm/s時，一般可以保證建筑物的安全，控制地震波速V≤2cm/s。 在隧道開挖爆破中，震速主要與一次性起爆的藥量有關， 所以用控制單段最大裝藥量來控制地震波的危害。 地震波波速驗算公式：

式中 V為地震波波速， 取2cm/s；K為傳播介質(zhì)系數(shù)，K=100；Q為單段最大裝藥量（kg）；R為爆源至被保護構筑物之間的距離（m），取75m；α為地震波衰減指數(shù)，α=1.5。

經(jīng)計算單段最大裝藥量Q≤168.9kg， 爆破設計中單段最大裝藥量7.8kg，滿足要求。

4.2 爆破飛石距離控制驗算

在隧道開挖爆破中， 會有個別巖塊飛散距離較遠，易對人員、設備或建筑成品產(chǎn)生危害，必須予以重視和控制。個別飛石的飛散距離跟爆破參數(shù)、孔口堵塞質(zhì)量等因素有關。隧道開挖爆破中，掏槽眼最有可能產(chǎn)生危害性飛石，應特別注意其填塞質(zhì)量，并作飛石距離驗算。

式中 R為飛石安全距離 （m）；KF為飛石安全系數(shù)，一般取KF=1.0～1.5；W為最大一個藥包的最小抵抗線（m）；N為最大一個藥包的爆破作用指數(shù)。

經(jīng)驗算， 設計中可能產(chǎn)生的最大飛石距離R=35m。 起爆時，確保人員、機械設備撤離出爆源150m以外。

5 結語

爆破施工是隧洞施工中常用的施工技術，不同工程的地質(zhì)條件不同， 因此要結合工程現(xiàn)狀選擇合適的施工參數(shù)，保證施工安全和施工質(zhì)量。 本文通過對Ⅳ、V級圍巖地質(zhì)條件隧洞爆破技術的研究，選擇優(yōu)化了施工參數(shù)，減輕了爆破對圍巖造成的影響，形成了適合本工程的隧洞爆破開挖方法，隧洞施工安全、高效、質(zhì)量合格，為類似隧洞施工提供參考。