復雜環境下隧道爆破施工控制技術

文/李海福 中國水利水電第十四工程局有限公司 云南昆明 650000

近年來，隨著隧道建設數量的不斷上漲，具體的施工環境也變得越來越復雜，埋深小于一倍洞徑的水下隧道、與既有建筑物凈間距小于10m的隧道等都屬于復雜環境隧道，而隨著我國社會的不斷發展，這一類隧道的數量也會越來越多。另一方面，由于我國人口密度相對較大，隧道爆破必然伴隨著巨大的振動，在復雜環境之下，這種振動對周邊環境及建筑物的影響則更為明顯，如果不能有效的進行處理，不但爆破施工現場的安全性難以保障，周邊區域居民的生命財產安全也很有可能因此而受到威脅。在這樣的背景之下，針對復雜環境隧道爆破施工控制技術進行研究是非常有必要的，本文將在后續內容中進行詳細論述。

1、隧道爆破近區振動的傳播規律

質點振動速度能有效排除巖土的影響，因此，實際施工過程中，振動速度將被作為主要的安全判斷依據。對于爆破振動速度的計算來說，薩道夫斯基公式適用于等效距離在50-100之內的隧道爆破，而爆破近區實際上的質點速度要遠大于計算所得數據。在此基礎之上，通過對隧道掌子面后方拱頂5m范圍內圍巖的振速進行測試和分析，爆破近區振動規律可以用式（1）來表示，其中，V為拱頂圍巖振動速度，R為隧道掌子面到測點間的距離，Q為產生爆破振動對應的炸藥量：

2、降振技術

2.1 電子雷管降振

電子雷管具備能任意設定并準確實現延期發火時間的特點，這種雷管與普通雷管的主要區別在于電子雷管依賴微電子芯片實現延期發火，而普通雷管則主要依賴化學手段來實現延期。在這樣的背景之下，電子雷管在復雜環境隧道爆破中的應用將能有效提升延期精度，并保障安全性?，F有實驗數據表明，使用電子雷管直接代替導爆雷管，改變炮孔間的起爆時間，在這一新型雷管的作用之下，70%左右的爆破振動將能得到有效消減。

2.2 電子雷管及導爆管雷管聯合降振

在實際施工過程中，若僅使用電子雷管來滿足降振需求，那么施工方必然需要投入大量資金來確保電子雷管能發揮出預期作用，而為了有效降低實際的爆破成本，對電子雷管及導爆管雷管聯合降振效果進行研究也是非常有必要的。在對這一聯合降振技術進行應用時，現場施工人員應將導爆管雷管布置于隧道掌子面上的周邊眼、底板眼以及部分崩落眼內，掏槽眼以及另一部分崩落眼內裝電子雷管。經過驗證得知，這一聯合降振技術的應用能將爆破振動降低到業主要求或國家現有標準以下。

3、保障隧道圍巖穩定的方法

3.1 噴射混凝土安全振動速度

當爆炸壓應力波在傳播過程中遇到圍巖與噴射混凝土的分界面時，一部分壓應力將會由這一分界面反射到圍巖內部，進而轉變成反射拉伸波，另一部分壓應力則會直接通過分界面透射到混凝土內繼續進行傳播。爆炸應力波在圍巖內具體的傳播模式如圖一所示。

圖1 爆破應力波在圍巖內的傳播

結合上述內容，若噴射混凝土的抗拉強度大于其與圍巖的粘結強度，那么這兩者就會互相脫離，進而影響圍巖的穩定性，導致爆破現場安全難以得到保障。針對這樣的狀況，相關人員必須能對噴射混凝土的振動速度進行控制。結合現有研究資料來看，噴射混凝土的控制標準應在30-50cm/s之內。

3.2 砂漿錨桿安全振動速度

當水泥砂漿錨桿處于正常工作狀態之下時，水泥砂漿與圍巖之間的粘結、與鋼筋之間的粘結能有效的使錨桿與巖體結合成一體，但在復雜環境隧道爆破施工過程之中，在爆破振動的作用之下，水泥砂漿與圍巖及鋼筋之間的粘結都有可能因此而受到影響，嚴重情況下將會出現脫裂問題。國家現有技術規范中已經針對水泥砂漿與螺紋鋼筋、水泥膠結材料與圍巖間的粘結強度分別做了說明，前者應控制在2.0-3.0MPa之間，后者則應控制在0.8-1.2MPa之間。結合這一數據，為了避免爆破振動導致水泥膠結材料與圍巖之間的脫落問題，砂漿錨桿安全振動速度應控制在30-50cm/s的范圍之內。

3.3 無支護隧道圍巖穩定性控制

無支護巖石隧道的穩定性將會受到隧道形狀、尺寸及巖石的物理力學特性等的影響，而在爆破施工過程中，相關施工人員則應通過對圍巖爆破振動速度、最大一段藥量以及隧道爆破進尺等的控制來達到保障無支護隧道圍巖穩定性的目的。

結語：

綜上，復雜環境隧道爆破施工現場的安全性及對周邊環境的影響將會受到更多因素制約，而在實際施工過程中，施工方則可以通過對電子雷管的應用來達到精準控制、大幅降低爆破振動等目的。對于隧道圍巖安全性來說，施工方則應從噴射混凝土安全振動速度、砂漿錨桿安全振動速度、無支護圍巖穩定性等方面進行考量，確保隧道爆破施工現場的安全性。在后續發展過程中，施工方及技術人員則應進一步針對復雜環境隧道爆破施工技術進行研究，確保這一施工過程的開展能在質量和效率上滿足人民群眾需求。