浅谈爆破在地下岩石顶管中的应用

施昌权

摘 要通过工程实践，介绍地下爆破成洞顶管施工技术， 对施工工艺和关键工序质量控制要点进行总结，为顶管遇到岩石地段提供借鉴，希望和广大同行交流探讨。

关键词爆破；岩石；顶管；应用

中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)071-0135-01

1工程概况及周围环境

1.1工程概况

合肥市蒙城北路梅冲泵站重力流出水管道工程，位于合肥市蒙城北路梅冲泵站，沿梅冲湖路、凤霞路、谷河路敷设，最终排入板桥河。其中F型Ⅲ级顶管188米，F型Ⅱ级顶管1504米，管径均为内径1500mm。梅雨11#井--梅雨15#井段，位于地下坚固的岩石之中，岩石强度为28-40Mpa，属于较软岩。采用爆破成孔施工，管道内径为1.5米，爆破孔径为2.0米。

1.2周围环境

本次爆破施工在梅雨11#--梅雨15#之间进行，其中梅雨12#--梅雨13#穿越一条新建水泥路，梅雨13#--梅雨14#穿越一条老水泥路，老水泥路东侧有部分居民房屋，爆破点距最近居民房屋约三十米。由于爆破施工在地下进行，且每次爆破方量大致只有几个立方米，一次爆破药量较小，同时为了保证工程的进度，采用延期爆破，从而对周围环境的要求不高，且对周围环境不会造成影响。

2技术方案

2.1总体设计

根据管道开挖具有自由面只有一个的特点，同时为提高工程进度，拟采用以下总体设计原则：充分考虑岩石的特性，采用中间掏槽，周边光面的爆破方案，但考虑到条件的局限性等诸多因素，采用耦合装药方式、非电毫秒雷管爆破，保证起爆的可靠性与操作的方便性，以及爆破效果。

为了严格控制飞石，保证爆破的安全，可在爆破时在管道口部覆盖竹篾，由于本身采用延期技术以及每次爆破药量较小，噪声冲击波对周围环境不会造成影响。

2.2设计原理

通过光面爆破，用延期起爆技术，在中间进行掏槽爆破，然后周边眼同时起爆。由于管道爆破只有一个自由面，增加了爆破的难度，先用爆破的方式进行掏槽爆破，为周边眼形成两个自由面，减小了爆破的夹制作用，再引爆周边眼，可以较好地保证管道周围的形状，并且可以通过对每一循环进行一次爆破，提高工程进度和质量。

1）炮孔直径的确定。考虑到选用炸药的规格为直径35mm，炮孔直径取38-42mm。

2）炮孔深度（L）的确定。每一开挖循环为1.5m，则周边眼的深度L=1.5m，掏槽眼的深度为L`=1.65-1.70m。

3）每一开挖循环装药量（Q）的确定。每一开挖循环装药量（Q）的确定可由以下公式求得：

Q=qv=∏qR2L

其中：Q—装药量；V—被爆破石方体积；q—炸药单耗，考虑到岩石的f=8-12，故取q=2.74kg/m3；R—底面半径，1m。

故计算出Q=12.91kg/m3。

4）炮孔数目的确定：N=qS/rη

其中：q—炸药单耗，2.74kg/m3；S—开挖断面面积，S=∏R2 =12∏；

η—炮孔装药系数，取周边眼为0.65，掏槽眼为0.70；r—炸药线密度

kg/m，直径35mm炸药r=096kg。

可计算得N=9.3，取N=10。

5）炮孔布置。因断面较小，掏槽眼设计为正三角形垂直掏槽，炮孔间距为500mm，周边眼为10个，均匀分布在断面的周边，每相邻的炮孔间同心夹角为51.4度，且炮孔略向外斜，角度为8度。具体分布如下：

6）填塞装药与填塞尺度。掏槽眼：装药尺度为1.19m，填塞长度为0.51m；周边眼：装药长度为0.98m，填塞长度为0.52m。

7）起爆方式与网络。掏槽眼采用瞬发导爆管雷管，周边眼采用3段毫秒导爆管雷管，用雷管或击发导爆管方式起爆，爆破震动安全距离管道建筑物的震动安全性的要求，采用如下公式对爆破震动的安全距离进行估算：

R=（k/v）1/aQm

式中：R—被保护建筑物的距离m；Q—一次性最大爆炸药量kg；m—药量指数，m=1/3；a—爆炸震动衰减，a=1-2；v—安全临界震动速度v=5mm/s；k取200-300。

8）炸药的选用。穿越岩层基本上为较软岩，强度较高，岩层局部破碎、裂隙较多，雨季中有少量地表渗流的裂隙水。故选用2#岩石乳化炸药（防水型炸药）。

3爆破安全检查和处理

为防止爆破后毒气中毒，在通风排烟20分钟后，爆破员首先进入爆区检查爆破情况，查看后有无盲炮，确认安全后，其他人员才能入内作业。如发现盲炮，按“爆破安全规程”规定的处理方法，由爆破员进行处理。

4修边、出渣、管床处理

出渣过程中要注意岩体的稳定性，避免伤人。对爆破不够的断面，进行修边，对出现坑面用碎石黏土泥饼找平，使管床在顶进管节时不发生塌陷、脱节、隆起。

5顶进

按常规顶进，但每次顶进过程中都要观察推进的顶力、偏位、管床变化等情况并及时进行测量检查。

6管外注浆

顶管地下对接管道贯通后，对工具管、中继站等进行处理。然后用拌、注浆设备，通过管路接头、连接注浆孔闸阀等对管外空隙进行注浆，将管道与土层之间空隙充填。

注浆压力控制在0.2mpa-0.3mpa浆液配合比:水:水泥（425#）:早强剂=1:1:0.02。

7安全教育、检查保证措施

1）安全生产制度。根据合肥市建委有关文件规定，并结合本工程的实际情况制定关于安全教育、安全检查、安全交底、安全活动等四项制度，要求所有进入本施工现场的人员以班组为单位进行检查，同时制定本工程《安全生产奖罚条例》以确保制度及各项措施的落实。

2）工程施工阶段的防护措施。做好坑洞口及洞口临边的防护：在工作坑、接收坑周围设置高度1.5米的双层钢管护栏，采用彩钢板把工作坑、接收坑与外界分隔，并设立警示警告标志、夜间设置红灯警示井口；洞口设置高于四周地表0.2米坡度为５%的流水坡，以防雨天地表水的流入，对工作坑安全产生不利影响。施工中随时检查工作坑洞口观察点洞口、临边的防护措施情况，因施工需要拆除的防护，应在施工结束后及时恢复。在洞口上下施工需要设警戒区，派专人看守。

现场所有机械设备必须按照施工平面图布置图进行布置和停放，机械设备的设置和使用必须严格遵守《施工现场机械设备安全管理规定》，现场机械有明显的安全技术操作指示牌，所有机械设备应经常性清洁、润滑、紧固、调整、不能超负荷运转和带病工作，并设置在离工作坑１米以外的安全地点。

8结束语

对合肥市建设中爆破顶管施工工艺进行了总结，根據现场的条件提出浅埋小截面巷道掘进光面爆破施工方案。该方案将爆破成硐与顶管施工相结合避免了拆迁工作、减小了环境污染、加快了工程进度、节省了项目投资，对类似工程有很好的借鉴、指导作用。

参考文献

[1]GB50218-94工程岩体分级标准.

[2]最新煤矿爆破新工艺,新方法,新技术与爆破参数计算实用手册.中国煤炭科技出版社,2010.

[3]GB6722-2003爆破安全规程.