密集建筑下的城市隧道爆破掘进施工设计研究

陆春昌

【摘 要】鉴于重庆渝中隧道埋深浅、周边老建筑、寺庙古迹等的保护需要，隧道掘进爆破设计，结合地勘资料，采取了减震爆破措施，经现场试验、优化。达到爆破施工振动防护的优良效果，为相同条件下隧道爆破施工提供借鉴。

【关键词】 浅埋 隧道 建筑 保护 爆破设计 减震措施

1、典型隧道爆破环境

在渝中连接隧道局部暗挖段进行控制爆破，爆破区域罗汉寺建筑物特征为例（表1），控制隧道爆破质点振动安全允许速度，实际控制在1.0cm/s以内.

表1 爆破区域罗汉寺建筑物特征

建（构）筑物 与隧道位置关系 拟建隧道底或顶标高 建筑层数 基础形式 基底标高（m） 顶底距离

罗汉寺 ZK14+185左14m 顶：

224.51～225.49 砖3F-6F 247.00 约22m

2. 根据渝中连接隧道岩质，光面爆破参数设计

（1）采用楔形掏槽；爆破不偶合系数取K=dk/di=2.1，药卷直径di=φ20：炮孔直径dk=42mm。

（2） 周边眼间距（E） 取40～50cm、最小抵抗线（W） 为0.60～0.75和相对距系数K=E/W=0.67。

（3）周边眼装药系数

① L=2K2.8[δ]c/（V0×ρ0）1.4；② q=（πdk2/4）ρ0·L=π×4.22/4×0.95×0.011=0.145Kg/m q…装药集中度；dk…炮眼直径

（4）炮眼数量（采用2号岩石乳化炸药）N眼=0.0012qS/adi2

（5）装药密度：q线=0.034[E·σ压] 0.6 q线…炮孔单位长度的装药量，单位kg/m；E…孔间距，单位m； σ压…岩石抗压强度，单位MPa（σ压=18.5MPa）；E=40cm时，Q线=0.034[0.40·18.5] 0.6=0.113kg/m

周边眼装药集中度理论计算结果符合规范要求0.09～0.18kg/m。结合以往类似工程施工经验， 1.0米循环进尺，渝中连接隧道周边眼单孔装药为150g。

（6）接力式起爆网络线路设计

通常隧道开挖起爆网络均采用中心对称法，每圈炮眼同时起爆单段用药量大，不利于减振，本隧道Ⅳ围岩在雷管段数足够的情况下可采用中心轴不对称起爆法，相当于将爆破网络中的用药量较大的一圈掘进眼分成了几次起爆，减少了每段的用药量，根据一次起爆分段并联后再串联的接线方式，如图1，

图1分段并串联起爆网络图

3. 隧道通过罗汉寺的爆破设计控制与减震措施

（1）设计以振速控制为核心，最大段装药量计算公式为：Q允=R3（V/K）3/a；代入K=230，α=1.65，v=1.0cm/s 可得主要地段最大装药量Q允=5.031×10-5 R3， 进入爆破段前，需对振动公式的K、α通过多次爆破实验修正。

（2） 爆破参数：设计的0.5m循环的爆破参数列于表2。

表2. 0.5m循环上台阶中部爆破参数表

名称 孔深/m 同段孔数

个 角度/° 装药量/kg 起爆

顺序

垂直 水平 单孔药量kg 药卷/孔*个 同段药量kg

中心眼 0.5 90 90

掏槽眼 0.8 2 90 60 0.2 1 0.4 1，3，5，6

辅助掏槽 0.65 2 90 75 0.2 1 0.4 7～9

辅助眼1 0.65 4 90 90 0.15 0.6 10～11

压眼 0.65 3 90 90 0.15 0.45 12～13

帮眼 0.65 4 90 90 0.15 1 0.6 14～15

輔助眼2 0.65 4 90 90 0.15 0.6 定1～6段

周边眼 0.65 3 84 90 0.15 0.45 定7～8段

合计药量 10.6

注：循环进尺为0.5～0.9m时，非掏槽、周边孔同段装药量为0.8kg，表2、表5同

（3）减震措施

①.在槽眼中间位置设置2～3个空孔以降低掏槽爆破振动；②.对于影响振速最大的掏槽孔， 0.5m进尺时所有同段掏槽眼起爆不超过2个炮孔，最大分段药量为0.4kg；③.全部同段炮孔均采用短线联接是本设计的特点，故此同段炮孔不超过4个，达到尽量分散药量的目的。④.对于短循环，周边眼采用隔孔装药，分次起爆，爆破孔与空孔间距25cm；⑤.上台阶中下部爆破时，超前其它部分2m左右以减少爆破振动；⑥.掏槽眼及部分周边眼装药用PVC管（为降低成本也可用竹片）切开一半后采用轴向间隔装药法，裸露装药部分对正爆破主方向；⑦.爆破网络设计时，为避免导爆管雷管破坏爆破网络，采用孔内微差爆破。.

（3）爆破控制效果验证

验算对罗汉寺基础影响：同样以K=230，α=1.65，v=1.0cm/s，爆源距基础距离17.62+3.8=21.42m代入可得Q允=0.49kg，

故在罗汉寺轮廓线内满足掘进0.5m装药量要求，且控制振速1cm/s以下。

综上所述，即使考虑基础的振动，也可满足0.5m 进尺所需的0.4kg掏槽爆破药量的要求。

4.结语

在重庆渝中隧道的爆破掘进过程中，始终坚持以建（构）筑物的安全性、舒适性为标准，不同的围岩等级，都做实验炮，优化各项爆破参数，实际爆破效果优良，没有一例商住居民提出对爆破施工影响的投诉。鉴于重庆渝中隧道埋深浅、周边老建筑、寺庙古迹等的保护需要，隧道必须进行必要的掘进爆破设计，结合地勘资料，采取了减震爆破措施，经现场试验、优化。为相同条件下隧道爆破施工提供借鉴。

参考文献：

[1] 《渝中隧道地质勘察报告》

[2] 汪旭光 著《爆破设计与施工》[M]. 冶金工业出版社2012.07