控制爆破在隧洞工程中的施工要點

陳敏柏

大廣壩水利水電二期工程是一項具有發電、灌溉、供水等綜合效益的大型水利工程，那文隧洞工程為大廣壩水利水電二期（灌區）工程陀興系統的組成部分，主要從昌化江的大廣壩庫區跨流域調水解決感恩河下游灌區工農業生產用水，其工程特點是工期緊、任務重、施工難度大。由于隧洞長且斷面小，洞、內外石方開挖工程量大，為保證那文隧洞工程質量、施工安全、工程進度和經濟效益對其施工要點進行探討。

一、開挖方法選擇

本工程進口明渠段長202.5m， 隧洞長5207.14m，出口明渠長70m，施工支洞長833.90m（1#支洞長402.25m，2#支洞長431.65m），隧洞采用城門洞型，成洞斷面尺寸3m×3m。根據那文隧洞工程的隧洞區、進出口明渠段的地質特點，結合隧洞開挖位置、施工長度、斷面尺寸、石方開挖量等情況，確定洞外和隧洞石方開挖采用控制爆破施工方法。

二、鉆爆設計

（一）洞外石方爆破

根據洞外石方開挖工程量大小和開挖部位的要求，為保證進出口處洞臉平整巖體完整，防止因爆破施工對洞臉巖石的破壞，洞臉位置采取預裂與光面爆破相結合的施工方法。

（二）隧洞石方爆破

根據隧洞圍巖情況先進行爆破試驗，為保證那文隧洞開挖一次性爆破成型且洞壁成型光滑，減少超欠挖和對圍巖的擾動，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖都采用光面爆破的方式作業。隧洞開挖過程中，將根據圍巖條件的變化隨時調整鉆孔和爆破方式，Ⅳ、Ⅴ類圍巖段巖性軟弱，巖體破碎，成洞條件差，施工采用一次開挖短進尺弱爆破。由于隧洞結構斷面尺寸較小，在洞身開挖時全斷面開挖，若遇較差圍巖，則采用階梯法進行開挖以保證該工序安全系數。隧洞進出口洞臉開挖見圖1。

圖1 隧洞進出口洞臉開挖圖

三、施工要點

（一）爆破器材選用

1.炸藥

（1）按照爆破設計參數，結合不同控制爆破區及開挖部位的要求，合理選用不同直徑的炸藥卷。

（2）低爆速炸藥可以更好提高光面爆破效果，降低爆破振動。

（3）應用弱裝藥結構（導爆索間隔裝藥），確保一次性爆破成型且洞壁成型光滑。

2.雷管

為減少裝藥量，特別減少最大一段裝藥量，雷管使用非電毫秒雷管。

（二）鉆孔及爆破參數匹配

1.鉆孔

（1）影響爆破開挖效果的重要因素為炮孔孔徑、深度、位置間距和外插角，鉆孔選取合適的鉆機設備嚴格按鉆爆設計布置圖及爆破參數布孔。

（2）根據圍巖地質情況，選用淺或深循環進尺深度及單、復式楔形掏槽方法，特別是這兩種掏槽形式合理使用，有效降低爆破振動影響，爆破效果最佳。

2.爆破參數

（1）鉆爆設計參數根據工程地質圍巖等級、開挖部位、隧洞斷面以及機械設備等因素取得，爆破參數匹配恰當是控制爆破的關鍵，施工過程中綜合考慮動態調整。

（2）爆破設計一般是參考經驗、類比和現場實驗設計，爆破參數的基本依據是地質條件，但地質條件隨開挖掘進不斷變化，觀測描敘開挖面圍巖，而最關鍵是對圍巖節理裂隙作出預測，對爆炸參數和施工工藝快速調整或采取局部空孔不裝藥、內移炮眼、起爆順序調整等措施。

（3）掏槽眼段裝藥量最大，其爆破振動速度值測得最大，掏槽眼段裝藥量也是爆破參數匹配的重要控制關鍵。

（4）為使裝藥的掏槽、擴槽各段能獨立作用，合理時差可以降低爆破振動速度值及疊加現象。

（三）強化組織管理

1.信息反饋體系

（1）現場人員動態了解隧洞開挖效果，可以及時調整施工工藝及控制爆破參數，最大程度地控制超挖、欠挖量。

（2）及時探明未施工部位情況，并隨著圍巖地質條件的變化對鉆爆參數跟進調整。

2.安全保障體系

（1）監督鉆爆過程控制，實施按爆破設計方案執行，檢查各項工作的規范安全性并予以評價。

（2）用電及火工材料管理：采用總配電箱、分配電箱、開關箱的三級配電、總配電箱和開關箱兩級保護的電氣系統保護措施，火工材料集中管理、嚴格分庫、專人負責、隨用隨領原則，并和生活區隔離。

（3）爆破：嚴格按施工技術及國家規范進行爆破，作業時洞內安全距離無人，專職人員檢查爆破效果。

（4）安全教育：經常對職工進行必要的安全教育，各施工點均有兼職安全員負責安全工作。

3.質量控制

（1）健全的施工組織及質量控制體系是隧洞順利施工的保障，要做好炸藥等敏感器材的管理，鉆孔、爆破等施工環節交底，對爆破人員進行培訓，提高質量安全意識。

（2）測量控制：經常復核軸線和高程，及時調整偏差使貫通誤差在允許的范圍內。

（3）開挖爆破：合理掌握開挖進度，避免因強爆破或裝藥過多引起強烈震動引發塌方，分斷面開挖并在開挖成洞后加強量測校核。

（4）天氣預報：及時收集天氣情況，爆破要根據天氣預報提前做好預案，及時調整相關爆破參數。

四、控制爆破效果

（一）技術經濟指標

1.采用1.0～2.5m 淺孔循環的爆破開挖方式，每循環的進尺分別為0.90～2.20m，炮眼利用率達到90%～95%，巖石炸藥消耗量分別為0.60～1.00kg/m3。

2.由于采用操作簡便的淺孔單式、復式的楔形掏槽方式，為掘進眼創造了有利的臨空面，使爆破塊度均勻便于裝碴，從而加快了施工進度。

3.微振動控制爆破運用使鄰兩孔間的巖面爆破后平整，減少了對圍巖擾動及隧洞超挖現象，開挖控制在允許范圍內。

4.周邊由于采用了導爆管間隔裝藥結構，不僅保證了圍巖穩定，控制了爆破振動效應，同時還取得了較完整的周邊，炮眼痕跡在開挖輪廓面上均勻分布，炮眼痕跡保存率：完整巖石在80%以上，較完整和完整性差的巖石在50%以上，較破碎和破碎巖石在20%以上。

5.孔壁無明顯的爆震裂隙且相鄰兩茬炮之間的臺階或預裂爆孔的最大外斜值在15cm 以內。

（二）爆破振動影響

按照薩道夫斯基公式計算，在陀興系統那文隧洞工程控制爆破設計施工中，爆破振動速度量測在3.0cm/s 以內，控制爆破達到了預期要求。

五、結語

大廣壩水利水電二期（灌區）陀興系統那文隧洞工程中所進行的控制爆破，其圍巖的炮眼間距、孔深和裝藥量等參數選定合理，順利保證了隧洞開挖的進度要求，同時各項指標均達到設計規范的要求，爆破效果明顯■