淺談城鎮隧道控制爆破施工

【摘要】現結合城鎮隧道洞口安全防護、減震控制爆破的成功應用及所取得的施工經驗，論述采取小導洞爆破超前+預留擴挖層控制爆破的施工方法，并通過洞口爆破安全防護、爆破震動監測對施工中的控制爆破方案及減震爆破效果進行總結，希望對類似工程的施工提供借鑒。

【關鍵詞】爆破；震動；沖擊波；城鎮隧道；爆破施工

伴隨著國民經濟的快速發展，城鎮建設將逐步地向地下空間蔓延，在人口密集、建筑物林立的城鎮，建設地下建筑物采用爆破開挖施工越來越多。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、盾構法及鉆爆法。對巖質地區采用鉆爆法為主，由于其爆破自身靈活、高效的特點，在地下工程施工中有不可替代的作用。本論文結合椒江人防工程現場施工情況進行論述。

一、工程概況及隧道洞口安全防護

本工程位于城鎮中心地段，周邊環境復雜，安全防護顯得尤其重要，洞口周邊100米內，變電所一座，高檔小區住宅樓兩棟，磚混結構寺廟一座。隧道進洞施工是本工程的重點及難點之一，需進行必要的防護，主要措施為采用超前小導管+鋼支撐支護形成3米明洞，并在洞口搭設腳手架防護棚，盡可能的降低、消除爆破飛石和沖擊波對周邊影響。腳手架防護棚為了形成封閉空間，搭設長度15米，采用雙排42×3.5鋼管搭設，鋼管與坡面形成一個整體。防護棚高度比明洞洞頂高1米，每側寬度比明洞邊墻寬0.5米，采用扣件連接牢固。洞口正面設置防護墻，采用砂袋堆積至頂部，厚度2米，寬度需比防護側墻各寬出2米，外側用鋼管斜撐。防護側墻采用雙層竹腳板，頂部為竹腳板加安全網。

二、爆破施工方法

由于洞口開挖斷面面積達到45.5m2，如果采用全斷面開挖法，爆破所引起的震動太大。為了減少爆破作業對周邊環境的影響，加強對爆破作業的完全控制，洞口段爆破施工采用“小導洞超前+預留擴挖層”控制爆破的方法進行作業，減小爆破規模，采用合理的毫秒雷管段別進行微差爆破，控制最大單段裝藥量（即單響藥量），同時建立一套完整的爆破震動監測系統，進行信息化施工。

三、爆破設計

爆破設計關鍵是根據現場施工情況確定相關的爆破參數，同時降低爆破施工對周邊環境造成負面影響。主要分為準備階段和設計階段。

1、準備階段：查閱工程設計圖紙，了解工程基本情況及周邊環境，查閱熟悉施工組織設計內容和要求，熟悉勘察報告，并觀察現場圍巖巖性；

2、設計階段：綜合上述情況，確定開挖方案、炮孔直徑、循環進尺及相關爆破參數，指導實際施工作業。

首先，根據開挖斷面的形狀和面積，確定開挖方法。本工程采用導洞開挖法進行施工。

其次，選擇合適的爆破參數。爆破參數的確定對城鎮隧道控制爆破有著至關重要的作用，主要參數有：炮孔直徑、炮孔深度、炮孔數目、單位炸藥消耗量、裝藥系數等。

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。

隧道爆破震動量值與起爆方式、裝藥參數、地質情況、爆破點與測量點的距離及介質情況有關。當邊界條件相同時，爆破的最大震動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——與爆破地質條件有關的介質系數，本隧道爆破區巖石為中硬巖性，K值取150；

a——爆破震動衰減指數，取a=1.6；

V——被保護建筑物的允許震動速度（取1.0cm/s）。

爆源至現場建筑物（測震點）中心距離為50m，允許最大單響安全裝藥量為10.39kg。預留擴挖層最大單響藥量應控制在10.39kg的1.5倍以內。

炮孔數目：與掘進斷面、巖石性質、炮孔直徑、炮孔深度和炸藥性能等因數有關。通常可按下式估算：N=3.3

公式（二）

式中：N——炮孔數目，個；

f——巖石堅固性系數（查勘察報告），取值8；

s——隧道掘進斷面面積，m2，導洞開挖斷面為12m2。

N=3.3 =3.3×10.48=34.59個，N取值約為35個。

直眼掏槽孔一般布置在斷面的中下部。輔助孔布孔均勻，其間距根據巖石性質而定，一般輔助孔取0.4～0.8m，周邊孔取0.4～0.6m，采用光面爆破時周邊孔孔間距應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、隧道斷面、炮孔直徑和炮孔深度等因素，實際工程中，多采用經驗公式和參考國家定額標準來確定，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——巖石堅固性系數（查勘察報告）；

S——隧道掘進斷面面積，m2；

K0——考慮炸藥暴力的校正系數，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、爆破震動控制

根據爆破炮眼布置圖和參數表中可以看出，小導洞開挖一次起爆總藥量為29.55kg左右，共有11個段別，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，可以在建筑物與爆源之間設置減震溝或減震孔。

2、爆破空氣沖擊波

隧道爆破施工環境比較特殊，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，進行適當阻隔和引排能有效控制。為了減少沖擊波對周邊環境的影響，采取正面阻擋、兩側釋放的方法對沖擊波進行緩沖、削弱，防排結合、效果良好。

（2） 炸藥單耗1.89kg/m3。

（3）采用乳化炸藥Φ32*200藥卷。

五、爆破震動監測

爆破震動監測是檢驗爆破參數與實際施工正確與否，以及控制爆破震動危害的有效手段。測點布置應在被測地表，離爆源最近建筑物附近的地表、基礎或建筑物上。通過監測數據處理可以得到質點震速V的衰減規律，并將最大震速與安全震速進行比較，然后根據公式（一）算出允許的最大單響藥量，對比之后可以對最大單響藥量適當調整。若所測得的震動速度值大于允許值時，則應采取減震措施。

六、總結

城鎮隧道爆破施工，控制最大單響藥量是減少爆破震動的關鍵，增加爆破段位以降低最大單響藥量是減少爆破震動的有效措施。爆破監測是有效的控制手段，根據爆破監測數據，以公式（一）為基本形式，測算出最大允許單響藥量，確保爆破安全距離。同時根據其他幾個公式，在不超過最大單響藥量的前提下，結合實際情況進行優化，當最大允許單響藥量滿足全斷面開挖時，即可進行全斷面施工，提高施工效率。

【參考文獻】

[1]黃靈強. 海底隧道控制爆破施工對白海豚的影響分析[J]. 隧道建設，2012，06：767-771.

[2]梅東冬，王維高. 蘭渝鐵路桐子林隧道上跨既有隧道控制爆破施工技術[J]. 現代隧道技術，2011，02：145-152.

[3]劉國良. 隧道控制爆破施工工法的選擇[J]. 科技資訊，2009，21：85.