淺析復雜多維疊加空間地下隧道數碼爆破技術

方金剛，黃佳賓

（廣州城建職業學院 廣州510900）

0 引言

廣州市某中央商務區是超高層地下空間與多線路地鐵隧道疊加工程，毗鄰廣州長隆旅游度假區，地鐵7 號線、18 號線從中穿過，地下空間一條主線串聯多個地塊項目，共同構成商務區9大核心項目，地下空間項目連接周邊地塊項目數量最多，互聯互通，交接最復雜，隧道掘進開挖會遇到深巖孤石，在不影響周圍環境的條件下［1］，通過分析爆破參數、網絡設計、現場振動監測數據、振動規律，從而選擇地下隧道巖孤石的精細化爆破方案。

復雜疊加空間地下隧道工程環境復雜，安全風險高，工程范圍內的管線密集，有多個不同種類用途的管線會進入建筑主體的底下下層部位，主要包括水處理和燃氣管線［2］。周邊有大型房建工程、市政道路橋梁等，為了確保周圍的人員和建筑物等的安全，施工爆破必須謹慎進行，同時必須要減低對四周各處環境的影響，所以對爆破的管理和技術要求特別高。

1 淺析深淺數碼電子雷管爆破

1.1 參數設計

1.1.1 淺孔爆破布孔

采用方形垂直布孔拉槽爆破。根據離建（構）物的不同距離，孔深選擇在2.3 m 或2.8 m，炮孔呈正方形布置，即間距a=排距b=0.8～0.9 m［3］。爆破參數如下所示：鉆孔直徑為φ40 mm、φ50 mm，最小抵抗線W=1.0～1.3 m，鉆孔深度h=0.3～0.5 m，炮孔深度L=H+h，孔間距a=（1.0～1.2）W，排間距b=W，單孔藥量Q=qabL，炸藥單耗q=0.30～0.35 kg/m3，填塞長度L1=（1.3～1.5）W。計算炸藥單耗取q=0.30 kg/m3，延米裝藥取1.2 kg/m，如圖1所示。

圖1 爆破炮孔布置Fig.1 Blasting Hole Layout

1.1.2 爆破進程順序

拉槽爆破共48 個孔，用管長7 m 的1 段導爆管雷管起爆中間16孔。單孔藥量Q在孔深2.3 m時查表為0.86 kg（Q=0.72×1.2），取0.9 kg；最大同段藥量14.4 kg［4］；孔深2.8 m時，Q=1.296 kg，取1.3 kg。

1.1.3 炸藥計算單耗

計算藥量單耗q=0.30 kg/m3（實際消耗：孔深2.3 m時，q=0.61 kg/m3；孔深2.8 m 時，q=0.57 kg/m3。實際單耗按q=Q/a·bL反算）。

單孔藥量Q根據不同孔深及同段最小間距按式⑴計算［1］：

爆巖體上面各點不能過量裝填炸藥，以此確保不會出現飛石。如果實際最小抵抗線小于式⑷計算的最小抵抗線，并且裝藥長度大于實際最小抵抗線［6］，應采取分段裝藥。分段裝藥可用式⑺計算各藥包的裝藥量，分段裝藥相鄰藥包采用不同段別起爆雷管。

非臨空面孔單孔藥量：

無論何種情況都必須保證填塞長度。

⑵炮孔布置

炮孔的平面布置成梅花形狀，且是垂直型的鉆孔，如圖2所示。

圖3為臺階爆破炮孔布置剖面。孔距a和排距b，根據現場實際情況適當調整。鉆孔前應將孔口周圍清理干凈［7］，以減少卡孔現象，如圖3所示。

1.2 起爆網絡

采用導爆管起爆網絡和電子數碼雷管起爆網絡。

根據距樓房遠近距離，采用并聯（遠離建筑物的淺孔）起爆網絡（見圖4），或串聯（接力）起爆網絡（見圖5）。

圖2 炮孔布置Fig.2 Blast Hole Layout

圖3 炮孔布置剖面Fig.3 Shot Hole Layout Profile

圖4 復式簇導爆管起爆網路Fig.4 Detonating Network of Multiple Cluster Nonel Tubes

圖5 導爆管連接網絡Fig.5 Connection Network of Nonel Tube

圖6 電子雷管起爆網絡Fig.6 Initiation Network of Electronic Detonator

圖7 雷管起爆系統Fig.7 Detonator Initiation System

1.3 爆破振動計算

按照《爆破安全規程：GB 6722-2014》的規定及公式計算出安全振動的最大單響藥量。

在同一段填裝的最大藥量Qmax按式⑼計算：

Qmax=［R（V/K）1/α］3⑼

式中：Qmax為微差爆破時同段最大藥量或齊發爆破總藥量（kg）；R為爆破中心到測點的距離（m）；V為民房建筑物允許的安全震速，取V=1.0 cm/s，公共建筑取V=2.0 cm/s；K為與場地有關的系數，類比實測值K=140；α為地震波衰減指數，類比實測值α=1.5。

根據振動速度的公式，計算最大藥量（見表1）。

表1 不同距離及建筑物單段最大藥量Tab.1 Maximum Dose of Single Section in Different Distances and Buildings （kg）

表1 中的數值是計算值，施工時根據實測進行調整。以上取值遠小于國家規定值。

2 爆破方案的選擇

根據復雜疊加空間地下隧道工程爆區環境條件及工期要求，使用不同的爆破方案。距離周圍的房屋建筑物30 m 之內的爆破以φ40mm 和φ50 mm 這種淺孔爆破為主［10］，距離在30 m 之外的，使用φ50 mm 淺孔和φ76 mm相結合的深孔臺階爆破。爆炸區域表面的炮孔及炸藥應該保護起來，基坑上部加蓋鋼板防護［11］，導爆管和數碼雷管起爆網路。當導爆管雷管起爆不能有效控制爆破振速時，采用數碼雷管起爆網絡。

工作面拉槽開口爆破以離樓房較遠的地方開始，臺階形成后工作面向推進。未形成臺階前采用淺孔拉槽爆破。

深孔爆破應滿足以下條件：

⑴有充分良好的第二臨空面且已形成臺階；

⑵主導方向離建筑物大于100 m；

⑶孔深不大于6.0 m，單段藥量不大于12 kg（視振動情況）；

⑷爆區表面炮被覆蓋防護，上方有連成整體的鋼板（厚度≥10 mm）遮擋防護，遮擋范圍應能有效阻隔飛石；

⑸一次爆破不大于4排。

3 結論

根據工程實際情況，運用數碼電子雷管深淺爆破技術可以使得此爆破工程施工質量良好、效益優質、極大地降低了危害。通過本工程爆破方案技術的分析，加之后續根據現場周圍實際環境的情況，對石方爆破網絡和參數的進一步優化［12］，結果是安全爆破且沒有飛石因爆破飛出基坑，根據對爆破的監測數據分析，此次爆破完全滿足了安全施工要求，效果良好。此工程項目的爆破沒有產生飛石，極大地降低了振動所帶來的的危害，也最大限度的減少了粉塵污染，工程高效安全，在一定程度上提高了隧道的整體施工進度，可為今后類似工程項目提供經驗參考。