“弱爆破、短進尺”隧洞爆破開挖施工及安全控制

【摘要】結合永新縣豐源水庫除險加固工程隧洞爆破開挖施工，介紹“弱爆破、短進尺”隧洞爆破開挖施工及安全控制。

【關鍵詞】弱爆破；短進尺；隧洞爆破開挖；施工；安全控制

“弱爆破、短進尺”隧洞爆破開挖指在隧洞爆破施工時，采用較短掘進尺寸，較小藥量進行爆破的施工方法，適用于近距離有需要保護的生活辦公區或其它建筑物等。結合永新縣豐源水庫除險加固工程，介紹“弱爆破、短進尺”隧洞爆破開挖施工及安全控制。

1、工程概況

1.1 工程簡介

永新縣豐源水庫是上世紀50年代修建的集農田灌溉、防洪、儲水、發電、養殖等多種功能的中等水庫，由于年久失修，存在很大的安全隱患，需除險加固，本工程為該水庫的除險加固工程。

本工程隧洞開挖，需進行爆破，以加快施工進度。隧洞位于該水庫管理處附近，總長216m，需爆破長度160m，其中樁號O+006～0+030m段，為高300cm×寬290cm的矩形，樁號0+030m～0+166m段為直徑2.9m的拱形，爆破方量約l100m3，工期60天。

1.2 地質條件

隧洞開挖巖體由北向南成條狀弧形分布，屬礫巖加泥質粉砂巖，巖石風化，節理發育，互層，層理、裂隙清漸，巖石堅硬度為普氏f系數4-8。屬Ⅲ、Ⅳ類圍巖，Ⅳ類圍巖居多，巖石存在不穩定性，對施工造成了一定的不良影響，爆破施工重點考慮洞內施工安全和圍巖的穩定，洞內支護工作必須及時跟進。

1.3 周邊環境

隧洞位于該水庫大壩的西面，其東北面為水庫，西面為農田，東面為山地。

隧洞出口西南角15m處為水庫管理處，出口南面50m處有居民區，隧洞距離大壩最近約20m。

2、隧洞爆破開挖施工

2.1 爆破施工原則

由于隧洞離水庫管理房、居民區、大壩等很近，爆破施工時需嚴格控制一次最大藥量，以保證大壩和周邊建筑不受爆破地震的任何影響，因此需要采用“弱爆破、短進尺”的方法進行開挖，即在隧洞掘進開挖過程中，控制好循環進尺，減少一次起爆的藥量。

同時，為減少對圍巖的破壞，周邊采用光面爆破，控制好開挖輪廓。爆破時，控制好起爆順序，起爆采用延期導爆管雷管、大間隔微差起爆；掏槽眼與輔助眼的起爆間隔為35～50ms，其余的保證相鄰段別的起爆間隔大于20ms，周邊眼最后起爆，以獲取最好的爆破效果并盡量減少爆破對圍巖的破壞。

2.2 爆破施工方案

1 爆破方案的選擇：

根據隧道開挖斷面形狀尺寸、地質結構特點、環境條件，經篩選確定選擇全斷面開挖直眼掏槽爆破技術方案。爆破采用“弱爆破、短進尺”方法。

2 爆破參數的選取

1）孔徑

采用的炮眼直徑為40mm。

2）炮眼深度

炮眼深度的大小，不僅影響著掘進工序的工作量和完成時間，而且還影響爆破效果和掘進的速度。根據以往類似工程和相關試驗，為了達到炮眼利用率80%以上，在保證施工進度的情況下，同時，滿足“短進尺”要求，確定本方案的炮眼深度為1.50m。

3）矩形隧洞段掘進孔爆破參數及炮孔布置

4）拱形隧洞段掘進孔爆破參數及炮孔布置

矩形遂洞爆破每循環藥量25.56 kg，拱形遂洞爆破每循環藥量19.16kg，每循環進尺均為1.50m，符合“弱爆破、短進尺”要求。

5）炮孔布置要求

布孔要求均勻，眼口間距誤差和眼底間距誤差不得大于5cm，掏槽孔布置在掌子面中心偏下200mm處，以減小底部炮孔爆破的阻力，掏槽眼應比其他炮眼加深100～200mm；周邊孔孔口間距為500mm～800mm，底眼間距取小值，底眼在距底線200mm處開口，稍向下傾斜，眼底低于底板100mm，輔助孔間距400～800mm；周邊眼間距500～800mm，周邊眼距巷道輪廓線取100-200mm。在硬巖層中，周邊眼的眼口在斷面設計輪廓線上，眼底超出輪廓線小于200mm；在軟巖中，周邊眼的眼口在斷面設計輪廓線內小于8cm，眼底落在輪廓線上。除底眼外，所有周邊眼均采用軸向不耦合裝藥，不耦合系數1.9，周邊眼均向外輪廓方向偏2°～3°。

6）裝藥及堵塞結構

炸藥選取2#巖石乳化炸藥，1-7段別的3m腳線毫秒延期導爆管雷管和2枚瞬發電雷管組網微差起爆。起爆藥包放在孔底第二節藥卷處，起爆雷管聚能穴朝向孔口；掏槽孔和底孔起爆藥包安裝雙雷管；起爆藥包靜力壓實，其余滿包加力捅實，消除藥包的孔徑間隙，保證藥包傳爆效果。

裝藥堵塞工作根據各部位的孔深和裝藥比例確定裝藥量和堵塞長度，裝藥后的空間部位用黃泥進行堵塞。

3 起爆網路

1）為使巖石能夠充分的破碎并使由其產生的負效應降到最低，決定采取微差爆破技術，采用1～7段的導爆管雷管進行網絡并聯連接。限制最大單段起爆藥量，以降低爆破震動，減小沖擊波的影響。

2）采用孔內毫秒延期電-非電起爆網路，將孔外導爆管簇聯為2簇，每簇倒裝2發瞬發電雷管，電雷管采用串聯方法聯接，連線導通好，實施起爆。根據孔網布置確定起爆順序（附圖）。

4 爆破參數調整優化

爆破施工時，依據施工現場的巖石爆破情況，不斷優化調整相關的爆破參數，以取得最佳的爆破效果和良好的經濟效益。

2.3 施工安全驗算

為保證爆區周邊建筑不受爆破地震速度的任何影響，隧洞出口處最后5米循環進尺設計為1m，各單孔裝藥量和單響藥量按1：1.5的比例相對應減少。

2 爆破沖擊波

隧洞內爆破，只要人員在爆破前撤離至隧洞口側面，則不考慮爆破沖擊波的影響。

3 爆破飛散物安全距離計算

爆破的飛石距離按下式估算

Rf=20×Kf×n2×W=20×1.5×（1.2）2×0.15=6.48m

式中：Rf-飛石的最大飛散距離，m；

n-爆破作用指數，設計為拋擲爆破，取1.2；

W-最小抵抗線，取0.15m；

Kf-系數，一般為1.0～1.5，取1.5。

為了確保安全，取安全警戒圈半徑Rp為預測飛石距離Rf的lO倍，即：Rp=10Rf=10×6.48=64.8m，取65m。在此范圍的各道口均派專人看守，嚴防有人誤入警戒圈。

4 爆破有害氣體

爆破有害氣體安全措施，充分考慮爆后安全措施，洞內備用通風設備，每次爆后嚴格檢查有害氣體含量，在確定有害氣體全部逸散，對人體沒有毒害時方可進行下一個作業工序。

2.4 質量控制注意事項

爆破施工時，為保證爆破施工效果，在質量控制方面，應采取措施，注意避免出現以下情況：

1 井巷掘進布孔隨意，造成單位炮孔消耗量大（炮孔利用率低）；

2 掏槽設計不合理；

3 炮孔施工質量及堵塞質量不高；

4 掏槽孔超深取值不合理；

5 起爆藥包埋設不合理；

6 掘進人員更換過頻繁，造成對現場巖石情況不熟悉；

7 掘進用鉆具及單位炸藥混淆消耗量過大。

3、安全控制

3.1 安全措施

1 成立爆破施工安全領導小組，由項目經理任組長，小組成員包括爆破工程技術人員、爆破員、安全員、器材保管員和其他輔助人員。

2 各管理及施工人員明確職責、明確分工、互相監督、加強管理。

3 做好準備工作，對參與施工的各類人員進行培訓教育、技術及安全交底。

4 施工時，必須戴安全帽，穿工作鞋，必要時配戴口罩。嚴禁工作時使用手機和用明火照明。

5 爆破作業，遵守《爆破安全規程》相關規定，放炮前，受威脅地點的所有人員撤到安全地點，放炮后，班長、放炮員和安全員首先對放炮各點進行檢查，確認無危險后，進入洞內檢查是否存在危險因素，如存在，必須先排險并確保安全后，才進行下一步作業。

6 爆破后須通風，使洞內有害氣體符合規定標準后，才進行下一步工序作業。

7 爆破后，進入開挖工作面，必須先進行敲幫問頂，處理浮石。作業過程中和爆破施工后，都要檢查兩幫和頂板，以防透水、冒頂、堵人等事故發生，不得冒險蠻干。

8 隧洞開挖支護及時跟進、不拖延，損壞和霉變的支架及時更換，不空幫空頂，支護須符合作業規程要求。

9 施工過程中，每隔一小段時間，組織施工人員認真學習《作業規程》、安全技術措施，確保施工質量、安全。

10 做好文明施工、環境保護工作，同時做好內部人員的團結協調工作，保證施工人員思想穩定，不違規操作，不違法亂紀。

11 嚴格遵守爆炸物品的管理規定

爆破作業嚴格執行《中華人民共和國民用爆炸物品管理條例》、《爆破安全規程》（GB6722-2003）和《民用爆炸物品管理條例》（國務院第466號令）以及市縣公安部門和有關部門的規定。

未經爆破段班長簽名、審核，不予以發放火工品。

未經單位指定的火工品專職人員，倉庫管理員不得發放火工品，并有權拒絕一切違章領取行為和指揮。

領取火工品數量必須填寫當班申請量，指定專人負責領取，領取數量不得超過當班使用量，領取的火工品必須妥善保管，不得遺失或轉交他人，不準擅自銷毀、變賣、贈送、轉借或挪作他用。

火工品現場使用完后，由當班爆破員負責清點，填寫剩余火工品數量，當天退回倉庫集中保管，嚴禁將火工品帶到住地或其他地方過夜，對清退回庫的火工品，倉庫管理員當場檢驗，做好回收記錄，并分類存放。

3.2 早爆、拒爆、丟炮原因及預防措施

1 早爆的原因及預防

早爆是指比預定起爆時間提前爆炸的現象。

1）早爆的原因

①雷管受到沖擊擠壓時；

②各種起爆器材和炸藥都有一定的爆轟感度，當一處進行爆破作業，有可能引起附近另尋處炮眼爆炸；

③放炮信號不明等。

2）預防措施

存放炸藥、電雷管和裝配引藥的處所安全可靠，嚴防巖塊或硬質器件撞擊雷管和炸藥。

2 拒爆

拒爆情況有：引爆后，雷管不爆為盲炮；雷管爆炸，炸藥不爆為殘炮。

1）拒爆的原因

①炸藥變質、雷管變質或雷管制造質量差；

②裝藥、裝炮泥未按規定進行操作，雷管導爆管破損等。

2）拒爆的預防

①不領取變質炸藥和不合格雷管；

②按規程的規定裝藥，裝藥時用木或竹質炮棍輕輕將藥推入孔中，防止損壞雷管導爆管；

③炮眼連線方式不要隨意改動。連好線后，爆破員要全面檢查一次，以防錯連或漏連。

3 丟炮

1）發生丟炮的原因

①使用了不同廠家生產的不同品種雷管；

②爆破網絡連接不合理，或有錯或漏連；

2）預防方法

①裝藥和爆破必須由爆破員專人負責；

②爆破員不領取、不使用不合格的雷管；

③裝配引藥、向孔內裝藥和封泥時，都要小心謹慎，導爆管要貼緊孔壁；

④不準裝蓋和墊藥。

3）處理方法

①發生丟炮，當班處理完畢，當班不能處理的，標明記號，在交班時現場交待清楚，由下一班處理；

②當發現一處連接的炮眼未炸時，重新連線爆破。如果不響，再采用單個爆破的方法，這樣可以檢查出盲炮，再按規定重新打眼爆破；

③處理盲炮回收的炸藥和雷管，爆破員詳細檢查并妥善保存好，一起交回火藥庫。

參考文獻：

[1]李曉鵬.溪洛渡水電站地下廠房施工關鍵技術研究[D]. 四川大學 2005

作者簡介：

李星高（1976年3月—），男，高級工程師，一級建造師。