隧道工程控制爆破技術(shù)探討與應(yīng)用研究

周春林

（貴州凱里556000）

隧道工程控制爆破技術(shù)探討與應(yīng)用研究

周春林

（貴州凱里556000）

隧道工程控制爆破技術(shù)在我國(guó)隧道施工中已經(jīng)應(yīng)用了幾十年，但是炮眼利用率低、對(duì)圍巖的擾動(dòng)一直影響著隧道施工，因此加強(qiáng)對(duì)隧道工程控制爆破技術(shù)的探究，對(duì)提高隧道施工質(zhì)量，降低施工成本具有重要的作用。本文結(jié)合隧道施工實(shí)例對(duì)隧道控制爆破技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

隧道工程；爆破技術(shù)；應(yīng)用

引言

控制爆破法成為了保證施工安全的重要舉措，因其施工簡(jiǎn)單、成本低成為隧道開挖的主要施工方法，但是控制爆破法對(duì)隧道施工的質(zhì)量影響也比較大，需要準(zhǔn)確地使用控制爆破技術(shù)，一方面是巖石本身的物理特性影響爆破技術(shù)，另一方面爆破使用的炸藥量、爆破工藝等都會(huì)影響控制爆破技術(shù)的效果發(fā)揮。因此合理地掌握爆破技術(shù)，尤其是科學(xué)地計(jì)算出裝藥量、炮孔數(shù)量以及炮孔距離等對(duì)提高隧道的施工質(zhì)量具有重要的作用。

1　工程概況

某鐵路為國(guó)家Ⅰ級(jí)電氣化鐵路，設(shè)計(jì)時(shí)速為200km/h，主要工程為隧道工程，總長(zhǎng)為8048m，為加快施工進(jìn)度，施工分三個(gè)隧道口掘進(jìn)：進(jìn)口、出口及斜井。進(jìn)口、斜井進(jìn)洞位置最近的離居民房屋為30m，圍巖為Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖，地質(zhì)巖性為碳質(zhì)板巖，該種巖石層理不明顯，遇水軟化易掉塊、坍塌，洞口復(fù)雜的環(huán)境，洞口地質(zhì)條件，不利于施工過程開挖斷面穩(wěn)定和超欠挖控制。因此，制定一套快速、安全的隧道控制爆破施工方案，有效地控制飛石、振動(dòng)對(duì)周圍房屋的危害，有效控制隧道斷面超欠挖，確保隧道施工質(zhì)量和施工過程的安全，成為施工中的重難點(diǎn)問題。

2　隧道控制爆破技術(shù)復(fù)雜性分析

隧道開挖工程是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，經(jīng)常使用的方法有兩種：①鉆爆法，這種方法的適用范圍比較廣泛，且施工工藝簡(jiǎn)單，對(duì)工作人員的專業(yè)素質(zhì)要求較低，因此，施工成本較低，經(jīng)濟(jì)效益明顯。此外，鉆爆法能夠適用于一些巖石比較堅(jiān)硬的地區(qū)。由于優(yōu)點(diǎn)眾多，可以預(yù)測(cè)，鉆爆法將是淺埋隧道爆破的主要方法之一。②盾構(gòu)法，這種方法的適用范圍比較小，但是也是一種不可或缺的淺埋隧道爆破施工方法之一，未來也有較為廣泛的應(yīng)用前景。淺埋隧道爆破施工比較復(fù)雜，容易產(chǎn)生很大的震動(dòng)，對(duì)于巖土層比較薄的地區(qū)，很容易引起基巖破碎，因此，保證地質(zhì)的穩(wěn)定性成為施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。比如一些隧道建立在城鎮(zhèn)附近，或者城鎮(zhèn)上方，施工為了避免給城鎮(zhèn)居民帶來影響，必須做好消除噪音的工作，同時(shí)減少震動(dòng)帶來人們的恐慌。結(jié)合工程的實(shí)際情況，本工程隧道爆破施工的復(fù)雜性和難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：①工程規(guī)模較大，且地質(zhì)條件復(fù)雜，因此，爆破的次數(shù)較多，可能會(huì)給周圍的居民的生產(chǎn)生活造成不好的影響，同時(shí)，為了安全，需要多次爆破，這樣就耽誤了工期，同時(shí)也增加了成本。②由于工程規(guī)模較大，因此，涉及的區(qū)域也較多，為了節(jié)約時(shí)間，一般多個(gè)施工單位同時(shí)進(jìn)行，這樣就會(huì)增加爆破作業(yè)的復(fù)雜性。③本工程所處區(qū)域的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，而且比較多變，這就增加了隧道爆破施工的難度。第四，采用人性化的爆破控制后，對(duì)爆破參數(shù)及控制指標(biāo)要求更高。

3　施工方案

3.1總體思想

因該隧道工程以娟云母千枚巖為主，千枚巖遇水后會(huì)迅速的軟化，而且其地形非常復(fù)雜，經(jīng)過多方論證，最后采取地表注漿加固形式對(duì)滑坡進(jìn)行處理后進(jìn)行進(jìn)洞施工。基于隧道地形比較復(fù)雜，隧道開挖面積要達(dá)到110m2，因此根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境以及施工設(shè)備可以采取上、下臺(tái)階法開挖，選擇2#的巖石乳化炸藥，鉆孔的直徑為42mm，采取并聯(lián)分段毫秒導(dǎo)爆管。上斷面開挖44m2，下斷面開挖56m2，它們都采取水平炮孔開挖方式。

3.2工程流程

工程流程見圖1。

圖1　工藝流程圖

3.3施工方案

為了確保隧道掘進(jìn)施工安全，施工采用臺(tái)階法，Ⅳ級(jí)采用兩臺(tái)階法、Ⅴ級(jí)采用三臺(tái)階七步開挖法。

3.3.1炮孔的數(shù)量以及炮孔直徑

根據(jù)工程的實(shí)際環(huán)境以及巖石的堅(jiān)硬程度，并且結(jié)合爆破技術(shù)的原理，來確定在工程的掌子面確定炮孔的數(shù)量，一般在確定炮孔數(shù)量時(shí)選擇的公式是：

根據(jù)公式可以準(zhǔn)確地計(jì)算出該工程的炮孔數(shù)量應(yīng)該為160個(gè)，其中：N-炮孔的數(shù)量（個(gè)）；s-掘進(jìn)斷面積（m2）；f-巖石堅(jiān)固性系數(shù)。

3.3.2裝藥量的計(jì)算及分配

裝藥量的多少會(huì)對(duì)爆破效果的好壞產(chǎn)生重要影響，如果藥量不足或者過多，都會(huì)影響工程的質(zhì)量，因此要合理地確定具體的裝藥容量，合理的藥量要根據(jù)炸藥的性能和質(zhì)量等多方面進(jìn)行確定，但是由于施工環(huán)境具有很多的不可計(jì)算的因素，因此在確定炸藥容量時(shí)多根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

Q=qV

式中：Q-爆破循環(huán)需要的炸藥量；q-爆破每立方米所需要的炸藥的消耗量（kg/m3）；V-一個(gè)循環(huán)近尺所爆落巖石的總體積，即V=IS，m3。

圖2　Ⅳ級(jí)圍巖二臺(tái)階法炮眼布置及起爆順序圖（單位：cm）

圖3　Ⅳ級(jí)圍巖二臺(tái)階法施工掏槽眼布置圖（單位：cm）

圖4　Ⅴ級(jí)圍巖三臺(tái)階法炮眼布置及起爆順序圖（單位：cm）

3.3.3爆破參數(shù)確定

表1　Ⅳ級(jí)圍巖二臺(tái)階法施工上臺(tái)階爆破參數(shù)表

3.3.4起爆網(wǎng)路

起爆網(wǎng)路聯(lián)接采用簇聯(lián)，用電雷管起爆導(dǎo)爆管非電起爆系統(tǒng)。起爆網(wǎng)路采用孔內(nèi)微差起爆網(wǎng)路，其起爆順序根據(jù)不同的圍巖級(jí)別設(shè)置，且起爆電雷管、傳爆非電雷管必須采用雙發(fā)雷管，確保起爆的可靠性（見圖5、圖6，僅列Ⅳ級(jí)圍巖上、下臺(tái)階）。

圖5　Ⅳ級(jí)圍巖二臺(tái)階法上臺(tái)階起爆網(wǎng)絡(luò)圖

3.3.5爆破振動(dòng)安全檢算

圖6　Ⅳ級(jí)圍巖二臺(tái)階法下臺(tái)階起爆網(wǎng)絡(luò)圖

4　結(jié)束語

綜上所述，隧道工程施工較為復(fù)雜，涉及的因素較多，加強(qiáng)對(duì)隧道控制爆破技術(shù)的研究對(duì)提高隧道工程質(zhì)量、降低施工成本具有重要的作用，因此在進(jìn)行隧道施工前要制定準(zhǔn)確的爆破施工方案，并且準(zhǔn)確的按照施工環(huán)境以及施工設(shè)備等計(jì)算炸藥的使用量以及炮孔的布置數(shù)量以及位置等，以此實(shí)現(xiàn)爆破效果達(dá)到預(yù)期的目的。

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[2]姚奎.新白巖寨隧道光面爆破施工技術(shù)[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2009（06）：34～35.

[3]傅麗貞.隧道控制爆破技術(shù)問題探討[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2012（07）：148.

U455.6

A

1673-0038（2015）14-0070-03

2015-1-21

周春林，漢族，湖南芷江人，工程師，大專，主要從事爆破方面的工作。