淺析隧道進口明挖段爆破設計

李朝霞

摘要：爆破設計目的是為了降低成本，提高經濟效益。提高工程進度，保證工程工期，確保工程質量。為了達到此目的本文研究出了適合隧道進口明挖段的爆破設計。

關鍵詞：隧道進口;爆破設計;爆破安全

一、工程概況

本工程為廈深鐵路鐵路（廣東段）10標梅林隧道進口段，其進口段位于深圳市龍崗區布吉街道上水徑地段，里程是DK498+681.9～498+753，施工區東側是中鐵25局在建的該鐵路橋梁（約35米），東南方向是深圳市某特種化學化工廠（開挖邊線距其僅約5至7米）;西側是本項目的在建隧道（約6m），南側是山體;北側是清平高速、南坪快速、布龍路等6條高速主干道（約15米）。如按原設計采用爆破開挖施工，勢必對清平高速及多條高速主干道的行車安全和化工廠造成嚴重威脅。

根據現場勘察及地勘報告巖石為花崗巖，巖石較堅硬。其開挖工程量約3萬m?。結合本工程特點工程量大、巖石較硬，城市內距周圍結構物較近。如果采用機械開挖或者其它施工方法不能兼顧安全、工期及效益。項目部提出采用控制爆破技術開挖，精心組織，以技術保安全，以技術保工期，以技術要效益。

爆破施工工期暫定為90日歷天。本工程屬于城市淺孔石方控制爆破，施工區域環境復雜，因此在施工中必須嚴格控制爆破飛石、震動等爆破有害效應，確保周圍建（構）筑物、交通設施、車輛、人員安全。爆破施工區安全控制如圖-1。

二、爆破設計

1.爆破原則

根據爆區的地形、地質和環境條件，巖石普氏系數f=12～14，以及開挖工程的技術要求和爆破安全的要求，擬采用Ф42mm孔徑進行臺階弱松動控制爆破;施工中必須遵守以下原則：

⑴為保證控制爆破震動、爆破飛石和超爆實際情況，驗算和調整爆破參數，確保不產生爆破飛石、爆破振動控制在《爆破安全規程》允許的參數范圍內;

⑵大塊巖石二次破碎擬采用機械（炮機）破碎法。

2.爆破參數

⑴ 采用淺眼控制爆破，拋擲方向避開建筑物和道路。

⑵ 爆破臺階高度取1～3m采用φ42㎜淺眼控制爆破，適當增大炮孔堵塞長度，確保爆區附近建筑物、設施和道路行人、車輛、設備的安全。

淺眼臺階控制爆破參數的確定主要依據待爆巖體的性質、爆破區域周邊環境、鉆孔機械、炸藥種類等。如遇特殊地質構造等情況應適當調整爆破參數。

3.炮孔布置

根據待爆巖體的地形、地勢、周邊環境，選擇爆破施工方法。依據爆破參數的確定方法選擇炮孔孔網參數：孔距a、排距b，并根據現場實際情況適當調整。炮孔在鉆取前須對孔口周圍清理干凈，如孔口附近較為破碎，作業過程中對孔口進行泥漿護壁。這樣在裝藥過程中減少堵孔現象，保證孔網參數符合設計要求，達到預期爆破效果。

炮孔位置精度直接影響爆破效果和爆破安全，必須嚴格控制。

基坑炮孔布置示意圖2

4.裝藥結構

淺眼臺階控制爆破使用Φ32乳化炸藥，堵塞材料使用鉆屑或砂粘土，起爆藥包位于炮孔下部。必要時炮孔可采用分層裝藥結構，按單孔藥量、線裝藥量、堵塞長度分配藥量如下圖。

5.起爆模式

淺孔臺階控制爆破采用微差起爆方法，采用V形和斜線形爆模式。

微差間隔時間t綜合考慮爆破方法、振動控制和破碎質量等因素加以確定，分別為：

淺孔控制爆破t=（25～75）ms自先向后逐漸加大起爆模式見圖4。

6.起爆網路

控制爆破采用電起爆網路或孔內非電雷管，孔外電雷管集簇擊爆的電與非電混合式起爆網路。距化工廠6米和在建隧道5米時采用單孔單響，孔內高段（9MS）孔內間隔（11MS），孔外延時（3MS），排間延時（5MS）。

三、爆破安全設計

爆破安全分為爆破有害效應安全、爆破器材安全。根據本工程爆破區域周邊環境，爆破有害效應主要是爆破振動、爆破飛石、爆破對邊坡穩定的影響。爆破沖擊波、噪聲、爆破煙塵、有害氣體等對周邊環境有所影響，但不會出現破壞性損害，因此，在施工組織設計中，針對爆破振動和爆破飛石進行安全設計。對于爆破沖擊波、噪聲、爆破煙塵、有害氣體等不作監測。

1.爆破振動安全

根據《爆破安全規程》的規定，爆破振動安全距離按以下公式計算：

式中：[ν]——爆破振動安全允許質點振動速度峰值，cm/s;

Qmax ——爆破單響最大炸藥量，kg;

K——與介質性質、爆破方式等因素相關的系數，在巖石中通常為30～180，土壤中為100～200;

α——與傳播途徑和地質地形等因素有關的衰減指數，近距離為1.5～2.3，遠距離為1.2～1.5;

R——爆破點離保護物距離，m。

《爆破安全規程》中規定各類建筑物和構筑物所允許的爆破安全振動速度。針對被保護物距爆破地點的距離，按照上述的振動速度計算公式，可推算出一次起爆的單響最大藥量，由此可對藥量進行調整，從而可控制爆破振動。

為了降低爆破振動，還可考慮以下措施：

⑴ 根據爆破區域的實際環境情況采用諸如微差爆破、預裂爆破、緩沖孔、開挖減震溝、等爆破減振技術。

⑵ 選擇合理起爆間隔時間，控制最大單響藥量，避免采用壓碴爆破方式進行多排孔爆破（本爆破工程排數不超過3排）。

⑶ 確定合理的起爆方向和起爆順序，盡可能使爆破最小抵抗線側向被保護目標。

⑷ 正常爆破施工前利用幾次小規模的爆破試驗，尋找爆破振動的衰減規律，并確定出振動衰減公式中的有關參數，由此可根據被保護物的振動安全要求，確定最大允許單響藥量或最小安全距離，指導爆破施工。

2.爆破個別飛石控制措施

2.1爆破個別飛石的控制

主要在以下幾方面控制：爆破飛石的產生直接原因就是爆破參數不合理造成的，因此要控制飛石的產生最主要的是選擇合理的爆破參數;其次才是防護。在爆破施工中應采取以下措施：

⑴嚴格按設計和具體地質條件選擇爆破參數。

⑵合理的起爆模式，使每個炮孔都具備側向自由面和延遲起爆時間。

⑶爆破最小抵抗線方向應避開保護物。

盡管嚴格控制爆破參數后，但因地質情況變化較大，地質勘探時布孔的局限性，不能全部反映地質情況，難免還有產生飛石的可能性，因此控制飛石的產生還需采取防護措施。

2.2爆破個別飛石防護措施

根據爆破區域距建筑物的距離和性質，采取表面加強覆蓋防護和立面防護相結合。在爆區西側基坑邊緣，搭設架高6m的立體防護排架，排架由竹排鋼管架支撐，爆區一側掛竹笆外側掛安全防護網。還應嚴格控制孔網參數，逐孔計算裝藥量，嚴禁過量裝藥，確保炮孔填塞長度和質量。

四、結束語

控制爆破作業一直是城市內或者臨近結構物較多施工的一種方便技術，安全是整個工程設計、施工的靈魂。優質是整個工程施工過程的基本要求。工期是業主對工程的重要要求，追求高效是工程各方的共同目標。本方案通過現場實施，在施工工程中嚴格控制每個施工環節，最終取得滿意的控制爆破效果。