淺談城鎮(zhèn)隧道控制爆破施工

【摘要】現(xiàn)結(jié)合城鎮(zhèn)隧道洞口安全防護(hù)、減震控制爆破的成功應(yīng)用及所取得的施工經(jīng)驗(yàn)，論述采取小導(dǎo)洞爆破超前+預(yù)留擴(kuò)挖層控制爆破的施工方法，并通過(guò)洞口爆破安全防護(hù)、爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)對(duì)施工中的控制爆破方案及減震爆破效果進(jìn)行總結(jié)，希望對(duì)類(lèi)似工程的施工提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】爆破；震動(dòng)；沖擊波；城鎮(zhèn)隧道；爆破施工

伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)建設(shè)將逐步地向地下空間蔓延，在人口密集、建筑物林立的城鎮(zhèn)，建設(shè)地下建筑物采用爆破開(kāi)挖施工越來(lái)越多。目前，隧道與地下工程的主要施工方法有四種：明挖法、半明挖法、盾構(gòu)法及鉆爆法。對(duì)巖質(zhì)地區(qū)采用鉆爆法為主，由于其爆破自身靈活、高效的特點(diǎn)，在地下工程施工中有不可替代的作用。本論文結(jié)合椒江人防工程現(xiàn)場(chǎng)施工情況進(jìn)行論述。

一、工程概況及隧道洞口安全防護(hù)

本工程位于城鎮(zhèn)中心地段，周邊環(huán)境復(fù)雜，安全防護(hù)顯得尤其重要，洞口周邊100米內(nèi)，變電所一座，高檔小區(qū)住宅樓兩棟，磚混結(jié)構(gòu)寺廟一座。隧道進(jìn)洞施工是本工程的重點(diǎn)及難點(diǎn)之一，需進(jìn)行必要的防護(hù)，主要措施為采用超前小導(dǎo)管+鋼支撐支護(hù)形成3米明洞，并在洞口搭設(shè)腳手架防護(hù)棚，盡可能的降低、消除爆破飛石和沖擊波對(duì)周邊影響。腳手架防護(hù)棚為了形成封閉空間，搭設(shè)長(zhǎng)度15米，采用雙排42×3.5鋼管搭設(shè)，鋼管與坡面形成一個(gè)整體。防護(hù)棚高度比明洞洞頂高1米，每側(cè)寬度比明洞邊墻寬0.5米，采用扣件連接牢固。洞口正面設(shè)置防護(hù)墻，采用砂袋堆積至頂部，厚度2米，寬度需比防護(hù)側(cè)墻各寬出2米，外側(cè)用鋼管斜撐。防護(hù)側(cè)墻采用雙層竹腳板，頂部為竹腳板加安全網(wǎng)。

二、爆破施工方法

由于洞口開(kāi)挖斷面面積達(dá)到45.5m2，如果采用全斷面開(kāi)挖法，爆破所引起的震動(dòng)太大。為了減少爆破作業(yè)對(duì)周邊環(huán)境的影響，加強(qiáng)對(duì)爆破作業(yè)的完全控制，洞口段爆破施工采用“小導(dǎo)洞超前+預(yù)留擴(kuò)挖層”控制爆破的方法進(jìn)行作業(yè)，減小爆破規(guī)模，采用合理的毫秒雷管段別進(jìn)行微差爆破，控制最大單段裝藥量（即單響藥量），同時(shí)建立一套完整的爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行信息化施工。

三、爆破設(shè)計(jì)

爆破設(shè)計(jì)關(guān)鍵是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況確定相關(guān)的爆破參數(shù)，同時(shí)降低爆破施工對(duì)周邊環(huán)境造成負(fù)面影響。主要分為準(zhǔn)備階段和設(shè)計(jì)階段。

1、準(zhǔn)備階段：查閱工程設(shè)計(jì)圖紙，了解工程基本情況及周邊環(huán)境，查閱熟悉施工組織設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求，熟悉勘察報(bào)告，并觀察現(xiàn)場(chǎng)圍巖巖性；

2、設(shè)計(jì)階段：綜合上述情況，確定開(kāi)挖方案、炮孔直徑、循環(huán)進(jìn)尺及相關(guān)爆破參數(shù)，指導(dǎo)實(shí)際施工作業(yè)。

首先，根據(jù)開(kāi)挖斷面的形狀和面積，確定開(kāi)挖方法。本工程采用導(dǎo)洞開(kāi)挖法進(jìn)行施工。

其次，選擇合適的爆破參數(shù)。爆破參數(shù)的確定對(duì)城鎮(zhèn)隧道控制爆破有著至關(guān)重要的作用，主要參數(shù)有：炮孔直徑、炮孔深度、炮孔數(shù)目、單位炸藥消耗量、裝藥系數(shù)等。

炮孔直徑：炮孔直徑的大小直接影響鉆孔速度、工作面炮孔數(shù)目、單位炸藥消耗量、爆落巖石塊度以及隧道輪廓的平整性，孔徑的兩種類(lèi)型為普通型和小直徑型，一般的隧道施工均采用孔徑為40～42的普通型。

隧道爆破震動(dòng)量值與起爆方式、裝藥參數(shù)、地質(zhì)情況、爆破點(diǎn)與測(cè)量點(diǎn)的距離及介質(zhì)情況有關(guān)。當(dāng)邊界條件相同時(shí)，爆破的最大震動(dòng)速度值不取決于一次起爆的總藥量，而是取決于某單段的最大用藥量。

K——與爆破地質(zhì)條件有關(guān)的介質(zhì)系數(shù)，本隧道爆破區(qū)巖石為中硬巖性，K值取150；

a——爆破震動(dòng)衰減指數(shù)，取a=1.6；

V——被保護(hù)建筑物的允許震動(dòng)速度（取1.0cm/s）。

爆源至現(xiàn)場(chǎng)建筑物（測(cè)震點(diǎn)）中心距離為50m，允許最大單響安全裝藥量為10.39kg。預(yù)留擴(kuò)挖層最大單響藥量應(yīng)控制在10.39kg的1.5倍以內(nèi)。

炮孔數(shù)目：與掘進(jìn)斷面、巖石性質(zhì)、炮孔直徑、炮孔深度和炸藥性能等因數(shù)有關(guān)。通常可按下式估算：N=3.3

公式（二）

式中：N——炮孔數(shù)目，個(gè)；

f——巖石堅(jiān)固性系數(shù)（查勘察報(bào)告），取值8；

s——隧道掘進(jìn)斷面面積，m2，導(dǎo)洞開(kāi)挖斷面為12m2。

N=3.3 =3.3×10.48=34.59個(gè)，N取值約為35個(gè)。

直眼掏槽孔一般布置在斷面的中下部。輔助孔布孔均勻，其間距根據(jù)巖石性質(zhì)而定，一般輔助孔取0.4～0.8m，周邊孔取0.4～0.6m，采用光面爆破時(shí)周邊孔孔間距應(yīng)小于輔助孔與周邊孔的間距，底孔間距一般為0.4～0.7m。

單位炸藥消耗量：取決于炸藥性能、巖石性質(zhì)、隧道斷面、炮孔直徑和炮孔深度等因素，實(shí)際工程中，多采用經(jīng)驗(yàn)公式和參考國(guó)家定額標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定，以下為修正的普氏公式：q=1.1K0

公式（三）

式中：q——單位炸藥消耗量，kg/m3；

f——巖石堅(jiān)固性系數(shù)（查勘察報(bào)告）；

S——隧道掘進(jìn)斷面面積，m2；

K0——考慮炸藥暴力的校正系數(shù)，K0=525/p，p為暴力，ml。本工程所用乳化炸藥爆破P≥260ml，則K0=525/p=2.02。

四、爆破控制措施

1、爆破震動(dòng)控制

根據(jù)爆破炮眼布置圖和參數(shù)表中可以看出，小導(dǎo)洞開(kāi)挖一次起爆總藥量為29.55kg左右，共有11個(gè)段別，最大單響藥量為6.75kg，小于最大單響安全裝藥量為10.39kg。減少爆破震動(dòng)最直接的辦法就是增加雷管段別，降低最大單響藥量。必要時(shí)，可以在建筑物與爆源之間設(shè)置減震溝或減震孔。

2、爆破空氣沖擊波

隧道爆破施工環(huán)境比較特殊，空氣沖擊波瞬間釋放的沖擊力大，特別是掌子面的正方向尤其明顯，進(jìn)行適當(dāng)阻隔和引排能有效控制。為了減少?zèng)_擊波對(duì)周邊環(huán)境的影響，采取正面阻擋、兩側(cè)釋放的方法對(duì)沖擊波進(jìn)行緩沖、削弱，防排結(jié)合、效果良好。

（2） 炸藥單耗1.89kg/m3。

（3）采用乳化炸藥Φ32*200藥卷。

五、爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)

爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)是檢驗(yàn)爆破參數(shù)與實(shí)際施工正確與否，以及控制爆破震動(dòng)危害的有效手段。測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)在被測(cè)地表，離爆源最近建筑物附近的地表、基礎(chǔ)或建筑物上。通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理可以得到質(zhì)點(diǎn)震速V的衰減規(guī)律，并將最大震速與安全震速進(jìn)行比較，然后根據(jù)公式（一）算出允許的最大單響藥量，對(duì)比之后可以對(duì)最大單響藥量適當(dāng)調(diào)整。若所測(cè)得的震動(dòng)速度值大于允許值時(shí)，則應(yīng)采取減震措施。

六、總結(jié)

城鎮(zhèn)隧道爆破施工，控制最大單響藥量是減少爆破震動(dòng)的關(guān)鍵，增加爆破段位以降低最大單響藥量是減少爆破震動(dòng)的有效措施。爆破監(jiān)測(cè)是有效的控制手段，根據(jù)爆破監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以公式（一）為基本形式，測(cè)算出最大允許單響藥量，確保爆破安全距離。同時(shí)根據(jù)其他幾個(gè)公式，在不超過(guò)最大單響藥量的前提下，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)最大允許單響藥量滿足全斷面開(kāi)挖時(shí)，即可進(jìn)行全斷面施工，提高施工效率。

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