冉家浩隧道控制爆破浅谈

摘要：新建冉家浩隧道临近文物保护区、既有隧道和民房建筑群，必须将爆破振动强度控制在安全允许的标准范围内。本文对其采用微振控制爆破施工方法作了介绍，为类似工程提供参考。

关键词：微振控制爆破、爆破振动强度、保护。

Abstract: the new Jean Jiahao tunnel near conservation areas, the existing tunnel and houses buildings, must be the blasting vibration intensity control in the standard range allowable safety. This paper uses the micro-vibration control blasting construction method are introduced to provide reference for similar engineering.

Keywords: micro-vibration control blasting, blasting vibration intensity, protection

中图分类号：O643.2+23文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

一、工程概况

冉家浩隧道是新建铁路兰渝线在广元西站分流货物运输到既有宝成线接入广元南编组站（川北唯一的大货物编组站）而设计的双线隧道，该隧道地处广元市乌龙山，设计里程：BHDK581+475～BHDK582+391，全长916m，设计速度100km/h。隧道净空采用三心圆设计，净空高度7.94m，设计轨面至仰拱顶0.77m。

二、隧道工程地质及水文地质

隧道进口段主要为泥岩，洞身穿越底层为侏罗系中统沙溪庙组中厚层泥岩、砂岩，出口段主要以砂岩位主。

隧道位于川东北油气区，紧邻河湾场气田，下腹状产气底层，天然气等有害气体可能顺着岩层构造裂隙上溢，并在隧道洞身范围基岩裂隙或缝隙中局部游散富集，形成气囊。

隧道Ⅴ级围岩187m、Ⅳ级围岩460m、Ⅲ级围岩260m。围岩具体分布可在《冉家浩隧道控制爆破最大药量计算表》中体现。

三、隧道周边环境

冉家浩隧道临近既有皇泽寺隧道，其右线与冉家浩隧道左线间距离13.9～66.2m，最近处位于冉家浩隧道出口位置，出口段与既有宝成线夹角为23°；进口段既有皇泽寺隧道位于冉家浩隧道左下方，高差由设计坡度从进口的18.439米逐渐变化到出口的1.43米。

冉家浩隧道线路左侧有国家4A级文物保护区皇泽寺。

冉家浩隧道在BHDK581+507～BHDK581+550、BHDK582+013～BHDK582+083、BHDK582+328～BHDK582+341段有居民建筑物，以及在BHDK581+768～BHDK581+830段有皇泽禅院、烈士陵园及原广元殡仪馆。除禅院主要以砖木结构外，其余均为砖混结构。

四、隧道开挖爆破的要求

1、隧道爆破振动强度控制在安全允许的标准范围内（皇泽寺部级文物保护单位内被保护对象的地表振动速度不大于0.1cm/s，既有皇泽寺隧道迎爆侧拱脚处的振动速度不大于10cm/s，地表建筑物基础表面的振动速度不大于2.5cm/s），以确保被保护对象的安全。

2、.施工过程中进行实时监控量测，及时掌握各个被保护对象的观测数据（沉降变形与爆破振动强度）以及地质、围岩和支护结构的动态信息，以便及时调整、采取相应的施工措施，确保被保护对象的安全和隧道围岩的稳定。

3、在满足爆破效果及工程质量要求的前提下，要尽可能提高爆破施工的技术经济指标。

五、单段最大装药量计算

根据延时爆破最大一段药量计算公式如下：

Q max=R3(v/K)3/α

式中：Q max表示炸药量齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量（kg）。

V表示保护对象所在地的质点振动安全允许速度（cm/s）。

K、α表示与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，如下表1。

R爆破爆源到被保护物间的距离，爆源按照周边眼考虑。

表1K、α取值情况表

表2冉家浩隧道控制爆破最大药量计算表（仅以

根据以上计算，微振控制爆破可满足设计要求。

六、 微振控制爆破的具体技术措施

（一）、开挖爆破的设计思路

在BHDK581+514～BHDK581+560，BHDK581+640～BHDK582+361段采用三台阶微振控制爆破进行施工。由于该区段内的围岩等级和隧道与既有皇泽寺隧道、皇泽寺保护区的距离不等，为减弱以至消除隧道掘进爆破对既有隧道和皇泽寺保护区安全的影响，保证围岩的稳定，在该区段的不同具置分别采用有针对性的微振控制爆破方式进行隧道开挖，剩余地段为确保既有线运行安全，采用非爆开挖,不在本次研究范围内。

1、BHDK581+514～BHDK581+560及BHDK582+280～361区段与既有皇泽寺隧道的净距仅有6～20m，且围岩完整性较差、岩石强度低，在这两个区段内上台阶设计采用周边预凿隔震沟的侧向临空面微振动爆破方法开挖，即以隧道开挖边界处凿掘的隔震沟为临空面进行短进尺微振控制爆破开挖，单循环进尺按照0.8m设计。

周边隔震沟形成方法：在上、下台阶爆破前使用铣挖机在隧道周边沿纵向开挖出宽度60cm、纵向深度90cm的沟槽，以此作为隧道掘进爆破的侧向临空面和隔震沟。

阶、下台阶以台阶上表面为临空面进行拉槽爆破，单循环进尺按照1.5m设计。

2、BHDK581+625～715区段距离既有皇泽寺隧道约21～32m、BHDK581+ 760～BHDK 582+082区段距离皇泽寺部级文物保护单位的石刻区最近约100m，在这两个区段的上台阶设计采用周边预凿隔震槽的中心大直径空孔直眼掏槽微振动爆破方法开挖，单循环进尺按照1.5m设计。

周边隔震槽形成方法：在上台阶爆破前使用潜孔钻机在隧道周边沿隧轴线钻凿直径108mm的隔振孔（全环），隔振孔中心间距80mm，每次钻进的隔震孔深度5.0m，由此形成隔震槽，即每3个掘进循环完成后钻凿一次隔振孔。

为降低上台阶掘进爆破中的掏槽孔爆破地震效应，在掏槽区域中心区域采用大直径钻机（孔径80～100cm）钻凿掏槽孔的中心临空面，以减弱掏槽孔爆破的夹制作用引起的较强的爆破地震效应，中心大直径空孔的每次钻凿深度1.8m。

阶、下台阶以台阶上表面为临空面进行拉槽爆破，单循环进尺按照1.5m设计。

3、隧道在BHDK581+715～+760及BHDK582+082～BHDK582+280区段与既有皇泽寺隧道相距32~64m，距离皇泽寺部级文物保护单位的石刻区最近约150m，在这两个区段设计采用中心大直径空孔直眼掏槽微振动爆破方法开挖，单循环进尺按照1.5m设计。

阶、下台阶以台阶上表面为临空面进行拉槽爆破，为控制开挖爆破地震效应，单循环进尺按照1.5m设计。

(二)单段最大炸药量控制技术措施

由于掘进爆破采用数码电子雷管，其最小延迟时间间隔为1ms，可实现爆破工作面所有炮孔的逐孔毫秒延迟起爆。因此，一次爆破的最大单段炸药量完全能够控制在1.5kg以内。

(三)光面爆破技术

BHDK581+715～+760及BHDK582+082～BHDK582+280区段采用中心大直径空孔直眼掏槽微振动掘进爆破方法开挖时，周边采用光面爆破技术，在减少超欠挖、保证开挖边界平整和光滑的同时，能够减弱爆破作用对围岩的扰动，保证围岩的完整性和稳定性。

(四)开挖爆破主导方向及各炮孔起爆顺序的控制

原则上爆破主导方向尽可能指向既有线和文物一侧，进一步减弱该方向的爆破地震效应。

当采用周边预凿隔震沟的侧向临空面微振动爆破方法进行短进尺爆破开挖时，采用一次起爆、孔内分段毫秒延迟方式爆破，即：与既有线和文物相邻一侧的炮孔先起爆，另一侧炮孔延迟5～20ms起爆，整个掘进工作面的所有炮孔由两侧向中间逐孔、逐排顺序起爆。

当采用中心大直径空孔直眼掏槽微振动爆破方法开挖时，仍然采用一次起爆、孔内分段毫秒延迟方式，即：与既有线和文物相邻一侧的中心区域炮孔先起爆，另一侧炮孔延迟5～10ms起爆，整个掘进工作面的所有炮孔由中间向两侧逐孔、逐排顺序起爆，最后爆破周边光面爆破炮孔。

七、爆破设计

因爆破设计分三种方案，仅对周边隔震槽的中心大直径空孔直眼掏槽微振动爆破方案设计进行详细介绍，其余雷同。隧道采用台阶法进行爆破设计。

隧道在BHDK581+625～715及BHDK581+760～BHDK582+082区段采用周边预凿隔震槽的中心大直径空孔直眼掏槽微振动爆破方案，隧道上台阶周边使用10台潜孔钻机钻凿直径108mm的隔振孔（全环），隔振孔中心间距80mm，每次钻孔深度为1.8m。如下图所示：

在上台阶掘进爆破掏槽区域中心采用大直径钻机（孔径80～100cm）钻凿掏槽孔的中心临空面，中心大直径空孔的每次钻凿深度1.8m，上台阶开挖即是以中心大直径空孔作为临空面爆破。

（一）周边隔震槽中心大空孔的上台阶掘进爆破设计

1.爆破参数设计

上台阶掘进爆破的单循环进尺按照1.5m设计，所设计选取的爆破参数如下：

扩槽孔最小抵抗线50cm；

内层扩槽孔的炮孔间距=55cm；

外层扩槽孔的炮孔间距=70cm；

扩槽孔的炮孔排距=65cm；

掘进孔的炮孔间距=100cm；

掘进孔的炮孔排距=80cm；

炮孔深度=170cm；

扩槽孔的炸药单耗=1.8～2.0kg/m3；

掘进孔的炸药单耗=0.7kg/m3；

扩槽孔的单孔装药量=0.7～0.8kg；

掘进孔的单孔装药量=0.8～0.85kg；

各炮孔的孔间毫秒延迟时间间隔为5ms；

最大单段起爆炸药量为0.85kg，小于该区段振动控制要求的0.98kg。

2.爆破施工设计

掘进爆破炮孔以隧道中心大直径空孔为临空面由内向外逐排分别布置内层扩槽孔、外层扩槽孔和掘进孔，最外层掘进孔与周边隔震槽的间距应在70～80cm之间，如图所示。所有炮孔垂直于掌子面钻进，各炮孔的布孔误差不大于10cm。

周边隔震槽中心大空孔的上台阶掘进爆破炮孔布置立面图

上台阶一次掘进爆破布置的炮孔总数=87个，其中，扩槽孔=19个，掘进孔=68个，总装药量∑== 0.819+ 0.8568=73kg。

每个炮孔内使用1个数码电子雷管起爆，为避免相邻炮孔爆破产生的地震波相互叠加而形成较大的地震效应，孔间延迟时间选取为5ms，各炮孔由隧道临近既有线周边一侧的内层扩槽孔开始由内向外、且由下向上逐孔、逐排顺序起爆，所有炮孔采用串联连接，上台阶掘进爆破的炮孔起爆顺序如图所示。

周边隔震槽中心大空孔的上台阶掘进爆破起爆顺序图

一次爆破的总延迟时间为=430ms，数码电子雷管用量87个。

中、下台阶爆破可按照一般爆破设计进行设计，将单段装药量控制在允许范围内，此处不再介绍。

八、总结语

通过分别采用有针对性的微振控制爆破方式，采用监控量测手段，实现将爆破振动强度控制在设计安全允许的标准范围内，保证被保护的文物古迹、建筑物群、既有铁路线运营及洞外人员的安全。