廈漳高速青新隧道的周邊控制爆破方案與參數確定

[摘 要]爆破引起的震動是一種非常復雜的隨機過程，本文簡要介紹廈漳高速青新隧道工程通過合理選擇控爆方案和爆破參數，減輕了爆破震動對圍巖和支護結構的擾動、減小了爆破震動對既有建筑物的影響以及爆破個別飛石和沖擊波噪聲對周邊環境的影響，為技術人員提供類似工程參考。

[關鍵詞]隧道；控爆；光面爆破；預裂爆破

1 工程概況

廈漳高速青新隧道為上下行分離式雙向六車道高速公路隧道，位于廈門市海滄區與漳州龍海交界處海滄區青礁村。本合同段內該隧左線起訖里程為ZK7+474—LK9+185，長1711m；右線起訖里程為YK7+424—RK9+150，長1726m。設計行車速度100km/h，正常隧道凈寬14.5m，凈高5m。

根據本隧道周邊環境、爆體型式和地質情況以及《爆破安全規程》GB6722—2003的有關規定，結合城市地下工程施工有關經驗，本隧道爆破施工重點須控制以下三個方面：一是控制爆破震動對圍巖和支護結構的擾動；二是控制爆破震動對既有建筑物的影響；三是控制爆破個別飛石和沖擊波噪聲對周邊環境的影響；

本工程擬采用的控制指標為：隧道進口段洞身爆破對房屋影響段控爆地表質點最大震動速度ν為3cm/s，洞身爆破對控爆地表質點最大震動速度ν為13cm/s，洞口控爆地表質點最大震動速度ν為2.3cm/s；爆破噪聲管理基準為120dB。

2 洞口石方控爆方案與參數計算

2.1 控爆方案選擇

洞口石方采用掘巖機械配合淺眼預裂松動控制爆破施工方案，“寧裂勿散， 寧散勿飛”，按淺鉆孔、密布眼、少裝藥、強覆蓋、嚴防護、多臺階、間隔微差起爆、逐層剝離的臺階施工法施工，邊坡采用光面或預裂爆破技術；對厚度不足2m的巖層剝離和爆區平臺的清平爆破，采用逐層剝離法，即采取小的爆破規模，進行剝離控制爆破，力求巖石原地龜裂松動。

2.2 控制爆破參數計算

1）主炮孔爆破參數選擇及裝藥量計算

鉆孔直徑d 取40 mm，除近邊坡炮眼的斜度與設計邊坡一致外，其余炮眼均垂直打眼，炮眼深度L=H+h=2.8m。式中：H為臺階高度，h為超鉆量。

最小抵抗線W：取W=（0.25～0.5）H=0.625～1.25，取1.0m。通過清平爆破創造臨空面，抵抗線方向避開主要被保護物件。

炮眼孔距a和排距b，a=1.2m，b=1.0m，梅花形布孔。

單孔裝藥量：每個炮孔的裝藥量可以用公式Q=kabL計算，式中的k為單位體積巖石炸藥用量，一般取0.3Kg/m3，在實際的操作過程中，應根據石質的情況、炮孔周圍環境、臨空面的指向巖石的節理發育情況及實際效果需作必要的調整，以取得較為準確的單孔用藥量和較理想的爆破效果。

Q=0.3×1.2×1×2.8=0.972kg，邊炮孔的單孔耗藥量分別為主炮孔的0.7倍。

2）光爆或預裂孔爆破參數選擇及裝藥量計算

光爆層厚度為0.8～1.0m；

鉆孔間距取a=0.4～0.5m；

孔深H=（2.5+0.2）×（1+n2）0.5/n（n為邊坡坡率），（注：增加的0.2m為預裂爆破超深）；

預裂孔的單孔裝藥量按主炮孔單孔藥量的0.8倍選取。

3 洞身控爆方案與參數計算

3.1 控爆方案選擇

本隧道洞身軟弱圍巖和爆破震動對別墅房屋影響段爆破施工擬采用減輕地震動控制爆破方案，即通過控制掘進循環進尺、分部分塊開挖、優選掏槽和邊眼參數、嚴格控制單響裝藥量、實施爆破震動監控。

3.2 控制爆破參數計算

1）控爆工程范圍計算

爆破地震動對既有房屋有影響的范圍，按公式 計算爆破震動安全影響距離：

，得R=（150/2.3）1/1.5×（50）1/3=60m

2）周邊眼爆破參數設計

隧道周邊控制爆破是指在巖體中開挖輪廓線采用光面爆破或預裂爆破。光面爆破和預裂爆破的參數：

炮眼直徑D=45mm；

炮眼間距E根據工程類比，E=30～50cm；

抵抗線W，根據經驗，W=1.25E=40～75cm，光面爆破取65cm，預裂爆破取55cm。

不偶合系數E 不偶合系數E是指炮眼直徑與藥卷直徑的比值，可用E=D/d表示。E值一般為1.25～2.0。炮眼直徑D為45mm。采用藥卷為22mm的光爆藥卷。

⑸裝藥集度q=0.04～0.19Kg/m，根據經驗取q=100g/m。將視圍巖狀況不同適當調整。

3）掏槽眼爆破參數

選用適于減震的楔形掏槽形式，炮眼布置形式與起爆順序見圖1。中空眼分兩次起爆，第一次起爆靠近中空眼內側炮眼，第二次起爆剩余掏槽眼，兩次起爆間隔為100ms。

圖1 斜眼掏槽形式

在中心淺孔之間鉆深1.2m左右的垂直空孔，即圖中的掏槽炮眼先單獨起爆，成功后再進行擴槽眼、輔助眼爆破。深1.2m的主斜掏槽眼分層間隔裝藥：底部裝藥500g，上層裝藥300g，中間用炮泥堵塞，以分散最大單段裝藥量。

4）崩落眼布置參數

炮眼布置先布置掏槽眼、周邊眼，然后是底眼、內圈眼、二臺眼，最后布置掘進眼，掘進眼均勻布置即可。內圈眼比掘進眼密一些，比周邊眼稀一些，其間距為周邊眼1.5倍左右，抵抗線間距0.7倍左右。同時二臺眼、底板眼比掘進眼適當加密。

崩落眼包括輔助眼、內圈眼和底板眼，孔距60～105cm，排距50～100cm。

5）炮眼數量

炮眼數量N，按下式估算：

式中：q—開挖每立方米巖石的炸藥消耗量，取0.7kg/m3；S—開挖斷面面積，m2；η—炮眼裝藥系數；L—炮眼深度，m；Qq—周邊炮眼的裝藥量，kg；γ—單位長度炸藥的重量，kg/m。

6）微差時間選擇

一般情況每段微差間隔時間為50～75ms。軟弱圍巖段爆破為避免爆破震動波形疊加，降低爆破震動強度，毫秒雷管跳段使用，段間隔時差控制在100ms左右。

4 結論

爆破引起的震動是一種非常復雜的隨機過程，理論計算公式是根據大量的實測資料總結出來的，設計主要參數是根據工程類比確定出來的。對廈漳高速青新隧道洞口石方采用掘巖機械配合淺眼預裂松動控制爆破，洞身采用控制掘進循環進尺、分部分塊開挖的減輕地震動控制爆破方案，爆破后經檢測驗收，各項指標均達到規范和設計要求，得到監督單位和業主的好評。

參考文獻

[1] 顧義磊，李曉紅，杜云貴，王心飛；隧道光面爆破合理爆破參數的確定[J]；重慶大學學報（自然科學版）；2005年3月第28卷第3期

[2] 戴俊；深埋巖石隧洞的周邊控制爆破方法與參數確定[J]；爆炸與沖擊；2004年11月第24卷第6期

[3] 楊貴生；將軍山隧道光面爆破技術與參數的選擇[J]；武漢工程職業技術學院學報；2010年9月第22卷第3期

第一作者信息：魏書劍（1985年—），福建寧德人，助理工程師，國家注冊安全工程師，中鐵電氣化局集團東南公司。