实例探析控制爆破在铁路隧道施工中的应用

林昌健

（中铁十九局集团第七工程有限公司，广东珠海 519020）

0 引言

现代铁路隧道施工要求在不过多扰动隧道围岩、周边环境、地表建筑的基础上，完成开挖作业。基于此，控制爆破技术凭借着其高效、环保、安全、经济等优势得到广泛青睐，尤其是光面爆破、预裂爆破等技术经过几十年的应用推广，目前已形成较为成熟的体系，加强相关技术分析对提升铁路隧道施工质量、保证施工安全等具有重要意义。

1 控制爆破技术发展

20世纪二次世界大战后，各国均面临着繁重的城市重建、改建任务，自此爆破技术被广泛用于各种工程建设中。但是，传统的爆破技术具有炮眼利用率低、超/欠挖情况严重、大块率高、空气冲击波大、飞石粉尘过多等缺陷。因此，控制爆破成为业内一大研究重点，即在爆破施工时，通过科学的设计、施工、防护，实现对爆炸能释放的有效控制，在获得预期爆破效果的同时，将爆破范围、介质破碎程度、堆积形状、爆破危害等控制在规定范围内。

1950年，瑞典在大隧道均质坚硬岩石爆破试验中，得到了一个平整的开挖面，被称为Smooth Blasting，自此光面爆破技术逐渐发展起来，标志着控制爆破技术进入一个新的阶段。20世纪60年代，光面爆破在铁路边坡开挖中得到了推广应用，后又进入铁路隧道施工领域，并形成了一个较为完善的体系。

2 实例探析控制爆破在铁路隧道施工中的应用

2.1 工程概况

南角亭2号隧道紧邻既有云桂正线南角亭1号隧道，其中LDKO+147.46～210 m段线间距仅为18.73～24.2 m（净间距为5.33～15 m）；根据勘测地质资料显示，本隧道最大埋深仅42 m，隧道进出口段埋深较浅，隧道所处地层及风化层较厚，且LDKO+220 m～LDKO+250 m段线路左侧约40 m地表有一处一层框架建筑，百色纪念公园环山路于本隧K0+318.5上方通过，环山路土基面标高为200.197 m，隧道在此处埋深为25.857 m，为确保施工安全及施工过程中地表建筑物安全，在进行爆破掘进时，应采用弱爆破或控制爆破，其中LDK0+155 m～LDK0+300 m段必须采用控制爆破，分别以地表建筑物、南角亭1号隧道为保护对象，允许爆破振动速率分别不超过2.5 cm/s，10 cm/s。

2.2 隧道掘进爆破方案

2.2.1 钻孔机械及爆破材料的选用

钻孔设备选用气腿式凿岩机钻孔，本工程为山体内开挖，原则上采用2#岩石硝铵炸药，若洞内岩体含水量较多，则选用乳化防水炸药。为确保隧道爆破后的开挖轮廓，周边光爆采用小药卷进行，使周边轮廓保留爆破残留孔痕迹。

2.2.2 炮眼布置及爆破参数的选择

本工程为平巷掘进爆破，仅一个自由面，进尺直接限制了炮眼的深度，故采用平行直线掏糟眼、辅助眼、周边眼的布置形式进行爆破施工。

（1）安全用药量。根据设计图要求，LDK0+155 m～LDK0+300 m段必须采用控制爆破，分别以地表建筑物、南角亭1号隧道为保护对象，允许爆破振动速率分别不超过2.5 cm/s，10 cm/s。以《爆破安全规程》为准，计算见公式（1）。

式中Q——安全用药量

V——爆破震动速度最大值

R——爆破中心与隧道边墙、地表建筑物的距离，m

k，α——地质条件等多种因素有关的系数

南角亭2号隧道紧邻既有云桂正线南角亭1号隧道，其中LDKO+155 m～+185 m段，爆破中心至南角亭1号隧道边墙的距离为14～20 m。Ⅴ级围岩最大齐爆炸药量9.47～53.95 kg。

LDKO+220 m～LDKO+250 m段线路左侧约40 m地表有一处一层框架建筑，此处隧道埋深为最大值42 m，爆破中心至建筑物距离为58 m，最大齐爆炸药量66.83 kg，因此本隧道最大齐爆炸药量以确保南角亭1号隧道的安全来控制。

（2）非电毫秒雷管的选用。本工程选用非电毫秒雷管，实际起爆间隔＞50 ms，现场注意控制安全用药量。

（3）初步选择每循环进尺。南角亭2号隧道LDK0+155 m～+185 m段，爆破中心与既有南角亭1号隧道边墙距离为15～20 m，上、下台阶每循环掘进0.6 m；LDK0+185 m～+271 m段，爆破中心与既有南角亭1号隧道边墙距离为20～25 m，上、下台阶每循环掘进1.2 m。LDK0+271 m～+410 m段，爆破中心与既有南角亭1号隧道边墙相距＞30 m，安全用药量（Ⅴ级围岩）最大允许93.21 kg，按微振爆破炮眼布置，每循环进尺3 m。

（4）微振爆破钻爆设计。Ⅴ级围岩上下台阶法开挖。LDK0+155 m～LDK185 m段爆破设计。上台阶光面爆破，楔形掏槽，周边眼不耦合装药。上台阶断面为95.03 m2。LDK0+155 m～LDK185 m段与既有南角亭1号隧道边墙间距15～20 m，进尺按0.6 m设计。

炮眼数量（个）N=（（kS）（/ηr））×1.1=（(1×95.03)（/0.75×0.78)）×1.1=178.69，实际为180个。式中N为炮眼数量；k是单位炸药量，取1 kg/m3；S为开挖断面，单位m2。表1为 LDK0+155 m～LDK185 m段上台阶光爆参数。按爆破设计计算得到最大振速8.55 cm/s。

表1 LDK0+155 m～LDK185 m段上台阶光爆参数

下台阶光面爆破。进尺按照0.6 m设计，周边眼和辅助眼装药结构同上台阶。下台阶断面为65.69 m2。

炮眼数量（个）设计为N=123.5，实际为125个。表2为LDK0+155 m～LDK185 m段下台阶光爆参数表。按爆破设计计算得到最大振速8.6 cm/s。

表2 LDK0+155 m～LDK185 m段下台阶光爆参数表

LDK0+185 m～LDK241 m段爆破设计。该段与既有南角亭1号隧道边墙间距20～25 m，断面尺寸[2]b=6.4 m，光爆参数、炮眼布置及装药结构同LDK0+155 m～LDK185 m段，进尺按1.2 m设计。

LDK0+241 m～LDK410 m段爆破设计。该段与既有南角亭1号隧道边墙间距＞30 m，进尺按3 m设计。此段中，LDK0+241 m～+271 m，LDK0+271 m～+310 m，LDK0+386 m～+410 m 段的光爆参数、炮眼布置及装药结构与LDK0+155 m～LDK185 m段类似，而LDK0+310 m～+386 m为单线段。

2.3 爆破施工要点

（1）隧道口山体表面清理与支护。爆破前，首先对开挖隧道口山体表皮进行清理，包括洞口的危石、松石、浮土等，在清理时，隧道口两侧山体要保证1∶1.25的坡度，洞口边仰坡按支护设计采用锚喷支护方法加固洞口边坡的稳定，并及时施作洞门及挡墙，保证人员出入安全。

（2）测量、放样。隧道开挖前应先进行测量定位，本工程选用全站仪开展测量控制，在掌子面标明开挖轮廓、炮孔。

（3）钻孔。本工程选用直线掏槽，掏槽孔对孔误差不超过3cm；周边孔外插角 1°～2°，对孔误差（环向）≤2 cm，其他≤5 cm。完成钻孔工作后，做好检查工作。

（4）试验确定爆破参数。经过多次爆破试验，做好每次爆破记录，将所得出的最佳进尺和合理单耗，作为爆破的最终参数。在试验爆破前检测爆破器材质量，不合格产品禁止使用。

（5）装药、堵塞。检查、试验爆破器材、起爆网路；装药前，根据实际调整装药量，并在图纸上标明相关参数；按《爆破安全规程》、设计装药，确保雷管段号准确；按爆破设计进行炮孔堵塞，确保长度、质量达标。

（6）起爆系统及联网。本工程为非电微差爆破网路，起爆器起爆；爆破网路联网作业，由专门技术人员操作；联网完毕后，做好全面检查，确保无误。

（7）爆破后检查及处理。是否有危岩或洞口边坡塌坍现象，是否有有害气体或天然气泄漏，是否有盲炮如在施工过程中检查人员发现盲炮等不安全隐患，应及时上报处理。

3 结束语

综上所述，目前我国铁路隧道建设数量持续增加，不少工程均要使用控制爆破技术，有的是用以防护隧道附近或是地表的既有建筑，有的是用以两小间距隧道同时施工作业等。在工程实践中，必须严格根据施工项目实际情况，合理确定开挖方案、炸药量，配置优良爆破器材，严格按照规范开展爆破施工，并做好全程监控，确保爆破作业的顺利实施，为隧道建设奠定良好的基础。