浅谈在文物建设控制地带内的隧道爆破方法

【摘要】在文物建设控制地带范围内进行爆破，对爆破有害效应的控制要求极其严苛，以下介绍在省级文物夏河塔建设控制地带范围内隧道开挖采用的爆破方法、爆破有害效应的控制措施、爆破振动的监测方法。

【关键词】铁路隧道；爆破施工；文物保护；控制措施；监测方法

一、引言

随着公路、铁路建设的增多，在复杂环境中爆破施工的情况将越来越多，但在文物附近实施爆破作业的案例尚不多见。本文通过对金温铁路扩能改造工程JWSG-Ⅲ标段夏河塔隧道实际施工方法的分析，为今后类似工程的施工积累经验及借鉴作用。

二、工程概况

厦河塔隧道全长204.92m，其中进出口明洞段长26.92m，暗洞段长178m。全隧道主要为Ⅴ级围岩，开挖断面面积为143.92m2。省级文物厦河塔位于在建的厦河塔铁路隧道的西面，塔底基础比隧道拱顶高25m、两者间最近水平距离为94m，两者间斜距为97m。根据《古建筑防工业振动技术规范》的要求，爆破振动速度应控制在0.027cm/s以内。

三、施工方法的确定

本工程为控制爆破有害效应造成的危害，隧道开挖采用浅孔爆破方式进行施工。在浅孔爆破施工时，通过控制最大单响药量、水压爆破降振、设置洞内、外隔振孔隔离降振等措施，降低爆破振动速度，确保文物厦河塔的安全。

四、隧道爆破方法

1、爆破施工方法的确定

厦河塔隧道暗洞段开挖采用浅孔控制爆破施工，将隧道断面划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个台阶，共9个部分，分9次爆破完成。Ⅰ台阶分①～③3个部分；Ⅱ台阶分④、⑤2个部分；Ⅲ台阶分⑥、⑦2个部分；Ⅳ台阶分⑧、⑨2个部分；顺序从①到⑨。在施工时，Ⅰ台阶与Ⅱ台阶工作面间的距离控制在3～5m，Ⅱ台阶与Ⅲ台阶工作面间的距离控制在20～25m，Ⅲ台阶与Ⅳ台阶工作面间的距离控制在3～5m。爆破开挖施工时采用先爆破掏槽孔和掘进孔，预留0.5m厚的保护层，根据掏槽孔和掘进孔爆破后的实际情况合理布置周边孔和底板孔，周边孔按台阶分四次爆破，形成最终的隧道轮廓面。为有效控制爆破振动速度并考虑施工进度与效率，每循环开挖进尺均为1m，炮孔直径为42mm，药卷直径为32mm。

2、①部楔形掏槽爆破参数设计

①部采用楔形掏槽，为②、③部爆破创造临空面。在①部中心竖向钻设10个φ108mm水平空孔，辅助掏槽，水平空孔一次钻设深度5m。掏槽孔采用楔形掏槽，共4排14个炮孔。中间两列共8个炮孔，垂直深度50cm，斜向深度53cm，炮孔间距50cm，排距50cm，单孔装药量0.2kg；外侧两列共6个炮孔，垂直深度100cm，斜向深度114cm，炮孔间距50cm，排距65cm，单孔装药量0.4kg；孔内用1、3、5、7段非电雷管延期，排间用9段非电雷管延期，控制最大单响药量为0.4kg，一次爆破总药量为4.0kg

3、②-⑨部掘进孔爆破参数设计

②-⑨部掘进孔间距为0.8～1.0m、排拒为0.6～0.8m，深度1m，单孔装药量均为0.4kg。为控制爆破振动均采用逐孔起爆网路，孔内用1、3、5、7、9、11段非电雷管延期，排间用9段非电雷管延期，严格控制最大单响药量。其中②部分共6排20个炮孔，一次爆破总药量为8.0kg；③部分共6排20个炮孔，一次爆破总药量为8.0kg；④部分共4排16个炮孔，一次爆破总药量为6.4kg；⑤部分共12排46个炮孔，一次爆破总药量为18.4kg；⑥部分共4排16个炮孔，一次爆破总药量为6.4kg；⑦部分共13排52个炮孔，一次爆破总药量为20.8kg；⑧部分共3排11个炮孔，一次爆破总药量为4.4kg；⑨部分共13排46个炮孔，一次爆破总药量为18.4kg。

4、周边孔及底板孔爆破参数设计

周边孔和底板孔根据掏槽孔和掘进孔爆破后断面的实际超欠挖情况合理布置。周边孔采用不耦合装药，炮孔深度为1m，单孔装药量为0.1-0.15kg，采用两孔一响，保证最大单响药量不超过0.4kg；底板孔深度为1m，单孔装药量为0.2-0.4kg，最大单响药量不超过0.4kg。

五、爆破振动控制措施与监测方法

由于文物厦河塔位于在建隧道的侧面斜上方，故爆破飞石对其影响较小，以下重点介绍爆破振动的控制措施。

1、爆破振动控制措施

（1）采用水压爆破技术降低爆破振动速度，即根据炮孔深度的不同在炮孔底部装填10-20cm长的水袋。根据相关研究表明，采用水压爆破可有效降低炸药单耗和爆破振动。

（2）设置隔振孔降低爆破振动速度。在隧道和文物厦河塔之间距离塔基30m处设置两排长度12m的隔振孔，隔振孔呈梅花型布置、孔径108mm、孔距1m、排距0.5m、孔深21m，每排13个，共设置隔振孔26个。

2、爆破振动监测

隧道爆破施工过程中，委托具有专业资质的爆破振动监测单位对文物厦河塔塔基及塔身的爆破振动值进行实时监测。每次爆破现场采集数据，对数据进行分析，掌握实际爆破振动速度，根据爆破振动监测数据，及时调整控制爆破设计参数。在爆破实施过程中，厦河塔处实际测量的最大爆破振动速度为0.021cm/s，小于安全允许值。

六、结论

1、在对爆破振动控制要求高的文物建设控制地带范围内进行隧道施工时，可采用多台阶分部开挖法，利用前一部分为后一部分提供自由面，达到降低单响药量、实现单孔单响、控制爆破振动的目的。

2、采用水压爆破、隔振孔降振具有良好的降振效果。

参考文献

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