浅析隧道进口明挖段爆破设计

李朝霞

摘要：爆破设计目的是为了降低成本，提高经济效益。提高工程进度，保证工程工期，确保工程质量。为了达到此目的本文研究出了适合隧道进口明挖段的爆破设计。

关键词：隧道进口;爆破设计;爆破安全

一、工程概况

本工程为厦深铁路铁路（广东段）10标梅林隧道进口段，其进口段位于深圳市龙岗区布吉街道上水径地段，里程是DK498+681.9～498+753，施工区东侧是中铁25局在建的该铁路桥梁（约35米），东南方向是深圳市某特种化学化工厂（开挖边线距其仅约5至7米）;西侧是本项目的在建隧道（约6m），南侧是山体;北侧是清平高速、南坪快速、布龙路等6条高速主干道（约15米）。如按原设计采用爆破开挖施工，势必对清平高速及多条高速主干道的行车安全和化工厂造成严重威胁。

根据现场勘察及地勘报告岩石为花岗岩，岩石较坚硬。其开挖工程量约3万m?。结合本工程特点工程量大、岩石较硬，城市内距周围结构物较近。如果采用机械开挖或者其它施工方法不能兼顾安全、工期及效益。项目部提出采用控制爆破技术开挖，精心组织，以技术保安全，以技术保工期，以技术要效益。

爆破施工工期暂定为90日历天。本工程属于城市浅孔石方控制爆破，施工区域环境复杂，因此在施工中必须严格控制爆破飞石、震动等爆破有害效应，确保周围建（构）筑物、交通设施、车辆、人员安全。爆破施工区安全控制如图-1。

二、爆破设计

1.爆破原则

根据爆区的地形、地质和环境条件，岩石普氏系数f=12～14，以及开挖工程的技术要求和爆破安全的要求，拟采用Ф42mm孔径进行台阶弱松动控制爆破;施工中必须遵守以下原则：

⑴为保证控制爆破震动、爆破飞石和超爆实际情况，验算和调整爆破参数，确保不产生爆破飞石、爆破振动控制在《爆破安全规程》允许的参数范围内;

⑵大块岩石二次破碎拟采用机械（炮机）破碎法。

2.爆破参数

⑴ 采用浅眼控制爆破，抛掷方向避开建筑物和道路。

⑵ 爆破台阶高度取1～3m采用φ42㎜浅眼控制爆破，适当增大炮孔堵塞长度，确保爆区附近建筑物、设施和道路行人、车辆、设备的安全。

浅眼台阶控制爆破参数的确定主要依据待爆岩体的性质、爆破区域周边环境、钻孔机械、炸药种类等。如遇特殊地质构造等情况应适当调整爆破参数。

3.炮孔布置

根據待爆岩体的地形、地势、周边环境，选择爆破施工方法。依据爆破参数的确定方法选择炮孔孔网参数：孔距a、排距b，并根据现场实际情况适当调整。炮孔在钻取前须对孔口周围清理干净，如孔口附近较为破碎，作业过程中对孔口进行泥浆护壁。这样在装药过程中减少堵孔现象，保证孔网参数符合设计要求，达到预期爆破效果。

炮孔位置精度直接影响爆破效果和爆破安全，必须严格控制。

基坑炮孔布置示意圖2

4.装药结构

浅眼台阶控制爆破使用Φ32乳化炸药，堵塞材料使用钻屑或砂粘土，起爆药包位于炮孔下部。必要时炮孔可采用分层装药结构，按单孔药量、线装药量、堵塞长度分配药量如下图。

5.起爆模式

淺孔台阶控制爆破采用微差起爆方法，采用V形和斜线形爆模式。

微差间隔时间t综合考虑爆破方法、振动控制和破碎质量等因素加以确定，分别为：

浅孔控制爆破t=（25～75）ms自先向后逐渐加大起爆模式见图4。

6.起爆網路

控制爆破采用电起爆网路或孔内非电雷管，孔外电雷管集簇击爆的电与非电混合式起爆网路。距化工厂6米和在建隧道5米时采用单孔单响，孔内高段（9MS）孔内间隔（11MS），孔外延时（3MS），排间延时（5MS）。

三、爆破安全设计

爆破安全分为爆破有害效应安全、爆破器材安全。根据本工程爆破区域周边环境，爆破有害效应主要是爆破振动、爆破飞石、爆破对边坡稳定的影响。爆破冲击波、噪声、爆破烟尘、有害气体等对周边环境有所影响，但不会出现破坏性损害，因此，在施工组织设计中，针对爆破振动和爆破飞石进行安全设计。对于爆破冲击波、噪声、爆破烟尘、有害气体等不作监测。

1.爆破振动安全

根据《爆破安全规程》的规定，爆破振动安全距离按以下公式计算：

式中：[ν]——爆破振动安全允许质点振动速度峰值，cm/s;

Qmax ——爆破单响最大炸药量，kg;

K——与介质性质、爆破方式等因素相关的系数，在岩石中通常为30～180，土壤中为100～200;

α——与传播途径和地质地形等因素有关的衰减指数，近距离为1.5～2.3，远距离为1.2～1.5;

R——爆破点离保护物距离，m。

《爆破安全规程》中规定各类建筑物和构筑物所允许的爆破安全振动速度。针对被保护物距爆破地点的距离，按照上述的振动速度计算公式，可推算出一次起爆的单响最大药量，由此可对药量进行调整，从而可控制爆破振动。

为了降低爆破振动，还可考虑以下措施：

⑴ 根据爆破区域的实际环境情况采用诸如微差爆破、预裂爆破、缓冲孔、开挖减震沟、等爆破减振技术。

⑵ 选择合理起爆间隔时间，控制最大单响药量，避免采用压碴爆破方式进行多排孔爆破（本爆破工程排数不超过3排）。

⑶ 确定合理的起爆方向和起爆顺序，尽可能使爆破最小抵抗线侧向被保护目标。

⑷ 正常爆破施工前利用几次小规模的爆破试验，寻找爆破振动的衰减规律，并确定出振动衰减公式中的有关参数，由此可根据被保护物的振动安全要求，确定最大允许单响药量或最小安全距离，指导爆破施工。

2.爆破个别飞石控制措施

2.1爆破个别飞石的控制

主要在以下几方面控制：爆破飞石的产生直接原因就是爆破参数不合理造成的，因此要控制飞石的产生最主要的是选择合理的爆破参数;其次才是防护。在爆破施工中应采取以下措施：

⑴严格按设计和具体地质条件选择爆破参数。

⑵合理的起爆模式，使每个炮孔都具备侧向自由面和延迟起爆时间。

⑶爆破最小抵抗线方向应避开保护物。

尽管严格控制爆破参数后，但因地质情况变化较大，地质勘探时布孔的局限性，不能全部反映地质情况，难免还有产生飞石的可能性，因此控制飞石的产生还需采取防护措施。

2.2爆破个别飞石防护措施

根据爆破区域距建筑物的距离和性质，采取表面加强覆盖防护和立面防护相结合。在爆区西侧基坑边缘，搭设架高6m的立体防护排架，排架由竹排钢管架支撑，爆区一侧挂竹笆外侧挂安全防护网。还应严格控制孔网参数，逐孔计算装药量，严禁过量装药，确保炮孔填塞长度和质量。

四、结束语

控制爆破作业一直是城市内或者临近结构物较多施工的一种方便技術，安全是整个工程设计、施工的灵魂。优质是整个工程施工过程的基本要求。工期是业主对工程的重要要求，追求高效是工程各方的共同目标。本方案通过现场实施，在施工工程中严格控制每个施工环节，最终取得满意的控制爆破效果。