黑龙江省幸福沟水库隧洞开挖爆破设计技术探讨

贾玉霞

（河北省水利工程局，石家庄 050000）

1 工程概况

幸福沟水库供水隧洞布置在水库坝址左岸山体中，由岸塔式取水口、引水主洞及阀门控制室3部分组成。 供水隧洞岩层以闪长玢岩为主， 围岩级别有Ⅳ、V级。

进口段引水渠道底高程244.5m，渠道长46.68m，进水口位于左坝肩上游约100m处，供水隧洞洞径为2.0m，圆型断面；隧洞纵坡i=1/320，全长320.0m，供水隧洞出口段包括消力池、隧洞出口明管段、开挖明渠段、附属工程含1座阀门室及2座流量计井。

2 钻爆设计

2.1 爆破总体方案

隧洞进出口岩性为闪长玢岩， 采用预裂爆破技术，其他部位采用一般爆破，开挖深度大于4m，采用深孔台阶松动爆破， 小于4m或出现孤石则采用浅孔松动爆破。 自上而下按台阶分层爆破开挖。

1洞身采用非电半秒导爆雷管光面爆破， 起爆时采用1发电雷管起爆， 钻孔采用YT-28气腿式风钻，钻孔直径ϕ40mm，炸药采用ϕ32mm的乳化炸药。其中周边眼采用ϕ20mm的小直径炸药与导爆索间隔不偶合装药。 炮孔眼口堵塞均采用砂与黏土合制的炮泥。

施工前针对不同的围岩类型进行爆破设计，施工中根据围岩实际情况的爆破效果对爆破参数做适当调整。

2.2 围岩钻爆设计

（1）本工程Ⅳ类围岩共计300m。 钻孔采用YT-28气腿式风钻，孔径D=40mm。孔深L=2.3m。炸药均为乳化炸药，光爆孔炸药直径为20mm，其他孔炸药采用20cm长，直径ϕ32mm标准药卷，每卷0.15kg炸药。 起爆器材：光爆孔由导爆索起爆炸药，并由导爆管雷管引爆导爆索，其他孔均由导爆管雷管直接起爆炸药。

（2）本工程Ⅴ类围岩长20m。 钻孔采用YT-28气腿式风钻，孔径D=40mm。 孔深L=1.5m。 炸药均为乳化炸药，光爆孔炸药直径为20mm，其他孔炸药采用20cm长，直径ϕ32mm标准药卷，每卷0.15kg炸药。 起爆器材：光爆孔由导爆索起爆炸药，并由导爆管雷管引爆导爆索，其他孔均由导爆管雷管直接起爆炸药［3］。

（3）周边光面爆破参数［4］如表1。

表1 周边光面爆破参数

（4）掏槽方式及掏槽孔参数。根据隧洞断面尺寸及循环进尺，采用平行空孔直线掏槽。其布孔如图1。掏槽孔及爆破参数如表2，表3。

图1 掏槽布孔图

表2 掏槽孔参数

表3 爆破参数

（5）炮孔装药量。 围绕隧道爆破关键技术，遵循药包对殉爆距离的要求， 根据孔网参数后对各部位炮孔进行药量分配，掏槽孔、掏槽扩大孔、辅助孔采用标准药卷，连续装药，其装药量按照递减的原则进行分配；周边孔采用小直径药卷，各孔装药量如表4［2］、表5。

表4 Ⅳ类围岩炮孔装药量汇总

表5 Ⅴ类围岩炮孔装药量

（6）网路设计及起爆方法。Ⅳ类围岩采用塑料导爆管非电起爆，孔内半秒微差爆破，为保证准爆，孔外均采用两发瞬发雷管组成复式起爆网路。

3 爆破效果监测及爆破设计优化

3.1 爆破效果检查

每次爆破后，对爆破效果进行仔细检查、分析爆破参数的合理性， 以确定出适合本岩层最佳爆破参数。 从以下各方面进行检查、核定及分析：①围岩超欠挖情况；②爆破进尺是否达到爆破设计要求；③爆出石碴块是否适合装碴要求；④炮眼痕迹保存率，Ⅳ、V级围岩≥70%，并在开挖轮廓面上均匀分布；⑤开挖轮廓圆顺，开挖面平整，两次爆破衔接台阶不大于10cm；⑥爆破质点振动监测结果。

3.2 爆破设计优化

根据每次爆破后检查情况， 分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。

①根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距、装药量，特别是周边眼的有关参数。 ②根据爆破后石碴的块度修正参数。石碴块度小，说明辅助眼布置偏密；块度大说明炮眼偏疏，用药量过大。 ③根据爆破振速监测， 调整单段起爆最大药量及雷管段数。④根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，爆破眼眼底落在同一断面上。

4 爆破安全验算

4.1 爆破地震波控制验算［9］

由爆破引起的地震波是对已完成结构物和周围建筑产生破坏作用的主要因素，当震速不大于5cm/s时，一般可以保证建筑物的安全，控制地震波速V≤2cm/s。 在隧道开挖爆破中，震速主要与一次性起爆的药量有关， 所以用控制单段最大装药量来控制地震波的危害。 地震波波速验算公式：

式中 V为地震波波速， 取2cm/s；K为传播介质系数，K=100；Q为单段最大装药量（kg）；R为爆源至被保护构筑物之间的距离（m），取75m；α为地震波衰减指数，α=1.5。

经计算单段最大装药量Q≤168.9kg， 爆破设计中单段最大装药量7.8kg，满足要求。

4.2 爆破飞石距离控制验算

在隧道开挖爆破中， 会有个别岩块飞散距离较远，易对人员、设备或建筑成品产生危害，必须予以重视和控制。个别飞石的飞散距离跟爆破参数、孔口堵塞质量等因素有关。隧道开挖爆破中，掏槽眼最有可能产生危害性飞石，应特别注意其填塞质量，并作飞石距离验算。

式中 R为飞石安全距离 （m）；KF为飞石安全系数，一般取KF=1.0～1.5；W为最大一个药包的最小抵抗线（m）；N为最大一个药包的爆破作用指数。

经验算， 设计中可能产生的最大飞石距离R=35m。 起爆时，确保人员、机械设备撤离出爆源150m以外。

5 结语

爆破施工是隧洞施工中常用的施工技术，不同工程的地质条件不同， 因此要结合工程现状选择合适的施工参数，保证施工安全和施工质量。 本文通过对Ⅳ、V级围岩地质条件隧洞爆破技术的研究，选择优化了施工参数，减轻了爆破对围岩造成的影响，形成了适合本工程的隧洞爆破开挖方法，隧洞施工安全、高效、质量合格，为类似隧洞施工提供参考。