浅谈城镇隧道控制爆破施工

【摘要】现结合城镇隧道洞口安全防护、减震控制爆破的成功应用及所取得的施工经验，论述采取小导洞爆破超前+预留扩挖层控制爆破的施工方法，并通过洞破安全防护、爆破震动监测对施工中的控制爆破方案及减震爆破效果进行总结，希望对类似工程的施工提供借鉴。

【关键词】爆破；震动；冲击波；城镇隧道；爆破施工

伴随着国民经济的快速发展，城镇建设将逐步地向地下空间蔓延，在人口密集、建筑物林立的城镇，建设地下建筑物采用爆破开挖施工越来越多。目前，隧道与地下工程的主要施工方法有四种：明挖法、半明挖法、盾构法及钻爆法。对岩质地区采用钻爆法为主，由于其爆破自身灵活、高效的特点，在地下工程施工中有不可替代的作用。本论文结合椒江人防工程现场施工情况进行论述。

一、工程概况及隧道洞口安全防护

本工程位于城镇中心地段，周边环境复杂，安全防护显得尤其重要，洞口周边100米内，变电所一座，高档小区住宅楼两栋，砖混结构寺庙一座。隧道进洞施工是本工程的重点及难点之一，需进行必要的防护，主要措施为采用超前小导管+钢支撑支护形成3米明洞，并在洞口搭设脚手架防护棚，尽可能的降低、消除爆破飞石和冲击波对周边影响。脚手架防护棚为了形成封闭空间，搭设长度15米，采用双排42×3.5钢管搭设，钢管与坡面形成一个整体。防护棚高度比明洞洞顶高1米，每侧宽度比明洞边墙宽0.5米，采用扣件连接牢固。洞口正面设置防护墙，采用砂袋堆积至顶部，厚度2米，宽度需比防护侧墙各宽出2米，外侧用钢管斜撑。防护侧墙采用双层竹脚板，顶部为竹脚板加安全网。

二、爆破施工方法

由于洞口开挖断面面积达到45.5m2，如果采用全断面开挖法，爆破所引起的震动太大。为了减少爆破作业对周边环境的影响，加强对爆破作业的完全控制，洞口段爆破施工采用“小导洞超前+预留扩挖层”控制爆破的方法进行作业，减小爆破规模，采用合理的毫秒雷管段别进行微差爆破，控制最大单段装药量（即单响药量），同时建立一套完整的爆破震动监测系统，进行信息化施工。

三、爆破设计

爆破设计关键是根据现场施工情况确定相关的爆破参数，同时降低爆破施工对周边环境造成负面影响。主要分为准备阶段和设计阶段。

1、准备阶段：查阅工程设计图纸，了解工程基本情况及周边环境，查阅熟悉施工组织设计内容和要求，熟悉勘察报告，并观察现场围岩岩性；

2、设计阶段：综合上述情况，确定开挖方案、炮孔直径、循环进尺及相关爆破参数，指导实际施工作业。

首先，根据开挖断面的形状和面积，确定开挖方法。本工程采用导洞开挖法进行施工。

其次，选择合适的爆破参数。爆破参数的确定对城镇隧道控制爆破有着至关重要的作用，主要参数有：炮孔直径、炮孔深度、炮孔数目、单位炸药消耗量、装药系数等。

炮孔直径：炮孔直径的大小直接影响钻孔速度、工作面炮孔数目、单位炸药消耗量、爆落岩石块度以及隧道轮廓的平整性，孔径的两种类型为普通型和小直径型，一般的隧道施工均采用孔径为40～42的普通型。

隧道爆破震动量值与起爆方式、装药参数、地质情况、爆破点与测量点的距离及介质情况有关。当边界条件相同时，爆破的最大震动速度值不取决于一次起爆的总药量，而是取决于某单段的最大用药量。

K――与爆破地质条件有关的介质系数，本隧道爆破区岩石为中硬岩性，K值取150；

a――爆破震动衰减指数，取a=1.6；

V――被保护建筑物的允许震动速度（取1.0cm/s）。

爆源至现场建筑物（测震点）中心距离为50m，允许最大单响安全装药量为10.39kg。预留扩挖层最大单响药量应控制在10.39kg的1.5倍以内。

炮孔数目：与掘进断面、岩石性质、炮孔直径、炮孔深度和炸药性能等因数有关。通常可按下式估算：N=3.3

公式（二）

式中：N――炮孔数目，个；

f――岩石坚固性系数（查勘察报告），取值8；

s――隧道掘进断面面积，m2，导洞开挖断面为12m2。

N=3.3 =3.3×10.48=34.59个，N取值约为35个。

直眼掏槽孔一般布置在断面的中下部。辅助孔布孔均匀，其间距根据岩石性质而定，一般辅助孔取0.4～0.8m，周边孔取0.4～0.6m，采用光面爆破时周边孔孔间距应小于辅助孔与周边孔的间距，底孔间距一般为0.4～0.7m。

单位炸药消耗量：取决于炸药性能、岩石性质、隧道断面、炮孔直径和炮孔深度等因素，实际工程中，多采用经验公式和参考国家定额标准来确定，以下为修正的普氏公式：q=1.1K0

公式（三）

式中：q――单位炸药消耗量，kg/m3；

f――岩石坚固性系数（查勘察报告）；

S――隧道掘进断面面积，m2；

K0――考虑炸药暴力的校正系数，K0=525/p，p为暴力，ml。本工程所用乳化炸药爆破P≥260ml，则K0=525/p=2.02。

四、爆破控制措施

1、爆破震动控制

根据爆破炮眼布置图和参数表中可以看出，小导洞开挖一次起爆总药量为29.55kg左右，共有11个段别，最大单响药量为6.75kg，小于最大单响安全装药量为10.39kg。减少爆破震动最直接的办法就是增加雷管段别，降低最大单响药量。必要时，可以在建筑物与爆源之间设置减震沟或减震孔。

2、爆破空气冲击波

隧道爆破施工环境比较特殊，空气冲击波瞬间释放的冲击力大，特别是掌子面的正方向尤其明显，进行适当阻隔和引排能有效控制。为了减少冲击波对周边环境的影响，采取正面阻挡、两侧释放的方法对冲击波进行缓冲、削弱，防排结合、效果良好。

（2） 炸药单耗1.89kg/m3。

（3）采用乳化炸药Φ32*200药卷。

五、爆破震动监测

爆破震动监测是检验爆破参数与实际施工正确与否，以及控制爆破震动危害的有效手段。测点布置应在被测地表，离爆源最近建筑物附近的地表、基础或建筑物上。通过监测数据处理可以得到质点震速V的衰减规律，并将最大震速与安全震速进行比较，然后根据公式（一）算出允许的最大单响药量，对比之后可以对最大单响药量适当调整。若所测得的震动速度值大于允许值时，则应采取减震措施。

六、总结

城镇隧道爆破施工，控制最大单响药量是减少爆破震动的关键，增加爆破段位以降低最大单响药量是减少爆破震动的有效措施。爆破监测是有效的控制手段，根据爆破监测数据，以公式（一）为基本形式，测算出最大允许单响药量，确保爆破安全距离。同时根据其他几个公式，在不超过最大单响药量的前提下，结合实际情况进行优化，当最大允许单响药量满足全断面开挖时，即可进行全断面施工，提高施工效率。

【参考文献】

[1]黄灵强. 海底隧道控制爆破施工对白海豚的影响分析[J]. 隧道建设，2012，06：767-771.

[2]梅东冬，王维高. 兰渝铁路桐子林隧道上跨既有隧道控制爆破施工技术[J]. 现代隧道技术，2011，02：145-152.

[3]刘国良. 隧道控制爆破施工工法的选择[J]. 科技资讯，2009，21：85.