淺孔毫秒微差爆破在雙溪水庫工程中的應用

謝江水

（福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000）

淺孔毫秒微差爆破在雙溪水庫工程中的應用

謝江水

（福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000）

簡介毫秒微差爆破原理，結合雙溪水庫輸水隧洞洞口施工條件，介紹了該工程施工方案淺孔毫秒微差爆破參數的設計、安全復核及安防措施。實施結果證明：爆破方案有效控制了爆破飛石及振動波，確保了附近居民、房屋及高速鐵路的安全，確保了工程順利進行，效果顯著。

隧洞；施工；淺孔；微差；爆破

1 工程概況

泉港區雙溪水庫工程土建總造價1.06億元，包括大壩工程和輸水隧洞工程。大壩為漿砌石重力拱壩，壩高77m，輸水隧洞總長909m，其斷面為2.5m×3.0m的擴底圓形。輸水隧洞出水口位于涂嶺鎮五社村，洞口周邊環境復雜，東側50m處民房密集、150m處有福廈高速鐵路。洞口明挖石方工程量5 500m3，洞口巖石性質主要為全風化花崗巖、強風化花崗巖及弱風化花崗巖。

2 施工方案確定

該工程隧洞爆破施工的最大難點是距洞口東側55m處民房、150m處福廈高速鐵路的安全，經過現場多次爆破試驗，確定采用淺孔毫秒微差爆破法進行施工。

3 毫秒微差爆破原理

3.1 應力波疊加作用

在淺孔微差起爆中，后起爆藥包較先起爆藥包延遲十至數十毫秒起爆，這樣后起爆藥包是在相鄰先起爆藥包的應力、震動作用下起爆的，爆破破碎效果明顯加強，達到起爆應力波尚未消失（預應力狀態中），爆破產生的兩組應力波相互重疊的效果。

3.2 自由臨空面加強作用

在第一組爆破孔起爆后巖石破裂形成漏斗狀，相當于對第二組起爆孔增加自由臨空面作用，第二組起爆孔的最小抵抗線和爆破作用方向相應變化，加強反射拉伸波和入射壓力波在自由臨空面破碎巖石的效果，同時減弱對巖石夾制。

3.3 加強巖塊相互撞擊作用

在第一個炮孔起爆爆破飛起漏斗內的巖石還未下落時，緊臨的第二個炮孔也起爆，爆破飛起的破碎巖石向剛產生的自由臨空面方向擴散，兩組起爆破碎巖石撞擊在一起。第二組爆破藥包產生的爆破氣體被密集的巖塊幕包圍，不會擴散到大氣中，加強巖石二次破碎機會，在毫秒微差雷管控制合適的時差內，緊臨的第三個炮孔起爆，起爆飛起的破碎巖石又撞擊前兩次起爆飛起的破碎巖石，減弱爆破飛起破碎巖石動能，減少拋距，使下落破碎巖石更集中成堆。

3.4 減弱爆破地震作用

在毫秒微差雷管控制合適的時差內，明顯減少單孔的裝藥量，分散藥包起爆的時間。因此，爆破地震能量也在時間上和空間上加以分散，使地震強度大大降低，如果微差時間選擇適當，兩組地震波還可能產生干擾，也會削弱地震波的強度，一般可降低地震強度1/3～2/3。

4 毫秒微差爆破設計

4.1 爆破器材的選擇

炸藥選用2號巖石硝銨炸藥或乳化炸藥，雷管選用非電毫秒雷管。

4.2 炮孔布置

本工程一次爆破深度為H=3m，采用梅花形、排間微差布置方式，爆破孔平面布置如圖1所示，爆破孔立面布置如圖2所示。

圖1 炮孔平面布置圖

圖2 炮孔立面布置圖

4.3 爆破參數確定

4.3.1 炮孔深度、直徑、間距、排距及最小抵抗線

炮孔直徑依據爆破高度（分層高度）、鉆孔設備、巖石性質、炸藥品種和爆破要求確定，本工程鉆孔深H=3m，采用淺孔爆破方案，炮孔直徑取D=42mm，鉆孔設備為TY28氣腿式風動鑿巖機進行鉆孔，取L=H=3m，則

炮孔間距：a=0.5 L=0.5×3=1.5m；

炮孔排距：b=0.87 a=0.87×1.5=1.3m；

最小抵抗線：W1=0.5 H=0.5×3=1.5m；

采用毫秒微差爆破，b=W1=1.5m。

4.3.2 一次起爆最大用藥量

根據爆破地震安全距公式：

式中：R——建筑物離爆源的安全距離，取55m（爆區離臨近建筑最小距離為55m）；

Q——炸藥重量，kg；齊發爆破按總裝藥量計算；分段爆破按最大一段藥量計算；

V——保護對象所在地質點振動安全允許速度，取1.5cm/s（f＜10 Hz）；

K——與爆破點至計算保護對象的地形、地質條件有關的系數取200；

α——爆破地震波隨距離衰減的系數，一般為1.5～2.0，較遠距離取1.5，近距離取2.0。

則一次起爆的最大用藥量為：

4.3.3 單孔裝藥量、一次最多起爆孔數

單孔裝藥量公式：

式中：K——臨空面修正系數（0.6～0.7），取0.65；

q——炸藥單耗，據經驗取0.35kg/m3；

W1——最小抵抗距，取1.5m；

a——孔距值，取1.5m；

H——分層高度，取3m。

一次最多起爆孔數：n=Qmax/q=108.06/1.54=70個。

4.3.4 微差間隔時間

微差間隔時間公式：

式中：a——炮孔間距m；

f——巖石堅固系數（由巖性質查表取8）。

則△t=35×（1.5/8）0.5=15.16ms

根據計算結果選定微差間隔時間50ms，選用1，3，5段毫秒雷管。

4.3 起爆方法

采用非電毫秒雷管串聯起爆網絡聯連接，具體裝藥結構及起爆網絡如圖3、4所示。

圖3 起爆網絡圖

圖4 裝藥結構圖

4.4 爆破安全復核

為確保周邊房屋及高速鐵路的安全，根據《爆破安全規程規定》（GB6722-2014）[1]要求，爆破點距建筑物的安全距離應大于下式計算值：

式中：Rd——爆破點距建筑物的距離，m；

Kd——所保護的建筑物地基土而定的系數，本工程取5.0；

α——依爆破作用而定的系數，取1.5；

Q——炸藥總重量，kg。

由此可見，該爆破方案安全可行。

4.5 安全防護措施

個別飛石對人員的最小安全距離不小于300m，為確保飛石對人員的安全，現場采取如下措施：

（1）盡可能的利用臨空面調整控制飛石方向；

（2）爆破時采用竹片和砂包袋壓住爆破區域，以使爆破的石塊不至于上飛，產生危險；

（3）在爆區搭設腳手架，采用竹片圍擋密封，防止飛石影響高速鐵路運行。

5 結語

毫秒微差爆破在泉港區雙溪水庫工程隧洞洞口石方爆破中得到了成功的應用，施工效果好，速度快，即有效控制了爆破振動波、飛石，同時又不影響福廈高速鐵路正常運行。近年來，隨著各地基礎設施的快速發展，很多工程與高速公路、鐵路存在交叉、并行等問題，該技術可有效確保國家重要基礎設施、居民建筑物等的安全，具有較大經濟效益，可供類似工程施工參考借鑒。

[1]GB6722-2014，爆破安全規程[S].

（責任編輯：周 群）

Application of shallow hole millisecond differential blasting in Shuangxi Reservoir Project

XIE Jiang-shui
（Fujian Water Conservancy and Water Power Engineering Bureau Company Limited,Quanzhou 362000,China）

A brief introduction was made on the principle of millisecond differential blasting.Combined with the construction conditions of water delivery tunnel portal of Shuangxi Reservoir Project,an introduction was made on the parameter design,safety recheck and protective measures of shallow hole millisecond differential blasting,the adopted construction scheme.The results of construction demonstrate that blasting flying rocks and vibration were effectively controlled,ensuring the safety of nearby inhabitants,houses and high-speed railway,as well as the smooth advancing of project.

Tunnel;construction;shallow hole;differential;blasting

TV542

B

1003-1510（2016）04-0053-03

聲 明

《廣西水利水電》編輯部

2016-05-16

謝江水（1981-）男，福建泉州人，福建省水利水電工程局有限公司工程師，學士，主要從事水利水電工程施工工作。

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