隧道工程控制爆破技術探討與應用研究

周春林

（貴州凱里556000）

隧道工程控制爆破技術探討與應用研究

周春林

（貴州凱里556000）

隧道工程控制爆破技術在我國隧道施工中已經應用了幾十年，但是炮眼利用率低、對圍巖的擾動一直影響著隧道施工，因此加強對隧道工程控制爆破技術的探究，對提高隧道施工質量，降低施工成本具有重要的作用。本文結合隧道施工實例對隧道控制爆破技術進行了系統分析。

隧道工程；爆破技術；應用

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，但是控制爆破法對隧道施工的質量影響也比較大，需要準確地使用控制爆破技術，一方面是巖石本身的物理特性影響爆破技術，另一方面爆破使用的炸藥量、爆破工藝等都會影響控制爆破技術的效果發揮。因此合理地掌握爆破技術，尤其是科學地計算出裝藥量、炮孔數量以及炮孔距離等對提高隧道的施工質量具有重要的作用。

1　工程概況

某鐵路為國家Ⅰ級電氣化鐵路，設計時速為200km/h，主要工程為隧道工程，總長為8048m，為加快施工進度，施工分三個隧道口掘進：進口、出口及斜井。進口、斜井進洞位置最近的離居民房屋為30m，圍巖為Ⅳ、Ⅴ級圍巖，地質巖性為碳質板巖，該種巖石層理不明顯，遇水軟化易掉塊、坍塌，洞口復雜的環境，洞口地質條件，不利于施工過程開挖斷面穩定和超欠挖控制。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、振動對周圍房屋的危害，有效控制隧道斷面超欠挖，確保隧道施工質量和施工過程的安全，成為施工中的重難點問題。

2　隧道控制爆破技術復雜性分析

隧道開挖工程是一項復雜的工程，經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，且施工工藝簡單，對工作人員的專業素質要求較低，因此，施工成本較低，經濟效益明顯。此外，鉆爆法能夠適用于一些巖石比較堅硬的地區。由于優點眾多，可以預測，鉆爆法將是淺埋隧道爆破的主要方法之一。②盾構法，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用前景。淺埋隧道爆破施工比較復雜，容易產生很大的震動，對于巖土層比較薄的地區，很容易引起基巖破碎，因此，保證地質的穩定性成為施工中的重點和難點。比如一些隧道建立在城鎮附近，或者城鎮上方，施工為了避免給城鎮居民帶來影響，必須做好消除噪音的工作，同時減少震動帶來人們的恐慌。結合工程的實際情況，本工程隧道爆破施工的復雜性和難點主要體現在以下幾點：①工程規模較大，且地質條件復雜，因此，爆破的次數較多，可能會給周圍的居民的生產生活造成不好的影響，同時，為了安全，需要多次爆破，這樣就耽誤了工期，同時也增加了成本。②由于工程規模較大，因此，涉及的區域也較多，為了節約時間，一般多個施工單位同時進行，這樣就會增加爆破作業的復雜性。③本工程所處區域的地質條件比較復雜，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，對爆破參數及控制指標要求更高。

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，千枚巖遇水后會迅速的軟化，而且其地形非常復雜，經過多方論證，最后采取地表注漿加固形式對滑坡進行處理后進行進洞施工。基于隧道地形比較復雜，隧道開挖面積要達到110m2，因此根據施工現場的環境以及施工設備可以采取上、下臺階法開挖，選擇2#的巖石乳化炸藥，鉆孔的直徑為42mm，采取并聯分段毫秒導爆管。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

為了確保隧道掘進施工安全，施工采用臺階法，Ⅳ級采用兩臺階法、Ⅴ級采用三臺階七步開挖法。

3.3.1炮孔的數量以及炮孔直徑

根據工程的實際環境以及巖石的堅硬程度，并且結合爆破技術的原理，來確定在工程的掌子面確定炮孔的數量，一般在確定炮孔數量時選擇的公式是：

根據公式可以準確地計算出該工程的炮孔數量應該為160個，其中：N-炮孔的數量（個）；s-掘進斷面積（m2）；f-巖石堅固性系數。

3.3.2裝藥量的計算及分配

裝藥量的多少會對爆破效果的好壞產生重要影響，如果藥量不足或者過多，都會影響工程的質量，因此要合理地確定具體的裝藥容量，合理的藥量要根據炸藥的性能和質量等多方面進行確定，但是由于施工環境具有很多的不可計算的因素，因此在確定炸藥容量時多根據以下公式進行計算：

Q=qV

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

圖2　Ⅳ級圍巖二臺階法炮眼布置及起爆順序圖（單位：cm）

圖3　Ⅳ級圍巖二臺階法施工掏槽眼布置圖（單位：cm）

圖4　Ⅴ級圍巖三臺階法炮眼布置及起爆順序圖（單位：cm）

3.3.3爆破參數確定

表1　Ⅳ級圍巖二臺階法施工上臺階爆破參數表

3.3.4起爆網路

起爆網路聯接采用簇聯，用電雷管起爆導爆管非電起爆系統。起爆網路采用孔內微差起爆網路，其起爆順序根據不同的圍巖級別設置，且起爆電雷管、傳爆非電雷管必須采用雙發雷管，確保起爆的可靠性（見圖5、圖6，僅列Ⅳ級圍巖上、下臺階）。

圖5　Ⅳ級圍巖二臺階法上臺階起爆網絡圖

3.3.5爆破振動安全檢算

圖6　Ⅳ級圍巖二臺階法下臺階起爆網絡圖

4　結束語

綜上所述，隧道工程施工較為復雜，涉及的因素較多，加強對隧道控制爆破技術的研究對提高隧道工程質量、降低施工成本具有重要的作用，因此在進行隧道施工前要制定準確的爆破施工方案，并且準確的按照施工環境以及施工設備等計算炸藥的使用量以及炮孔的布置數量以及位置等，以此實現爆破效果達到預期的目的。

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[3]傅麗貞.隧道控制爆破技術問題探討[J].企業技術開發，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。