隧道开挖采用微振爆破技术施工研究与应用

2021-12-17苗文华

建材与装饰 2021年36期

苗文华

（山西二建集团有限公司，山西太原 030013）

1 工程概况

太行山一号国家观光旅游路平定段建设项目娘子关固关环线（程家—槐树铺）段第四合同段位于平定县娘子关镇程家村东石太铁路桥下，于乡道033相接，路线向南沿白蹄沟布线，穿越1座隧道后，经过岭后村、槐树铺村，下穿太旧高速公路后至本项目终点，路线终点位于平定县柏井镇槐树铺村东南，与国道307相交，路线全长13.286456km。

2 钻爆设计原则

在开展隧道爆破施工的过程中，应当充分依托该地区的实践情况以及工程范围内环境情况，进一步制定科学的设计原则。

（1）为了充分保障建筑物以及有关工作人员的安全，切实根据我国有关《爆破安全规程》展开设计、施工。

（2）应用多次楔形掏槽的方式，保障掏槽眼的角度、深度都处于逐渐增大的状态[1]。通过这样的方式起到限制岩石夹制的作用，在保障振速得到控制的同时，使掏槽的爆破效果得到最大发挥。

（3）为了尽可能减小爆破振动带给地标建筑物的影响，本次施工选择应用分炮次起爆的方式进行。

（4）通过现场试验的方式，进一步获得贴合工程实践效果的爆破参数，与此同时针对相关工程展开动态性检测，通过这样的方式进一步调整爆破参数。

3 微振动爆破技术应用

3.1 选配适宜循环进尺及炮孔深度

首先切实按照凿钻机的钻凿能力、围岩稳定性、地表建筑物的爆破真素进一步选择炮孔的实际深度[2]。不要忽略炮孔深度对于爆破循环进尺带来的影响，炮孔深度越深，则会使岩石获得更进一步的夹制作用，也同样使爆破的振动速度越来越大。因此本次工程选用型号为TY-28的凿岩机，另外炮孔直径设计为42，按照周边居民楼能够承受的最大振素，进一步设计选择炮孔深度，最终循环进尺取1.0m，炮孔的深度被相应控制在1.1~1.2m。

3.2 确定掏槽眼参数及形式

确定科学的掏槽参数以及形式，将是实践施工过程中进一步控制爆破振动的重要措施[3]。由于一级掏槽炮孔的深度相对较浅，同时炮孔具备较小的倾角，导致实际装药量相对较少，致使最终炮孔的实际振动频率较小。一级掏槽时，应当注意先在掌子面区域，爆破出一定大小的槽腔，通过这样的方式为槽眼的爆破工作提供更加良好的膨胀空间，最大限度降低岩石本身的夹制作用[4]。另外还可以通过多级楔形掏槽，逐步增加深度和角度，同样能够达到降低岩石夹制的效果。为了充分控制爆破振动速度，本次施工过程中掏槽眼的各项参数如表1所示。

表1 掏槽眼各项参数

3.3 设定合理周边眼参数

周边眼区域首先沿着隧道进行轮廓线开挖工作，保障孔底处在相同平面，另外插角度保持在3°~5°[5]。导洞上方台阶始终处在微中分化岩层当中，实际围岩等级为Ⅳ级。受限于爆破振动速度，本次施工并未选用光面爆破。在本次设计过程中，依托各个开挖岩层的实际情况以及实践施工经验，设计周边孔间距以及二圈眼距离分别选择为500mm以及550mm[6]。另外装药的集中度选择为0.2kg/m，因此最终长度为1.1m的炮孔长度单孔类装药量为0.22kg，为了保障装药过程的方便性，因此取q为0.2kg。

3.4 设定合理辅助眼参数

作为辅助眼的两种基本布置形式，本次施工选择将直线型与弧线形充分结合[7]。首先在第Ⅰ次爆破区域的辅助眼区域，炮孔的间距选择为500mm，排距选择为400mm。在第Ⅰ次爆破结束之后，掌子面下方出现的空腔可以作为为后续爆破提供空间的自由面，同时由于最小抵抗线指向空腔区域，导致爆破振素得到适当减小。另外岩石爆破能够依托自重展开，因此可以相应增大辅助眼间排距。

在实践施工过程中，单孔装药量可能会有炮孔的间排距、装药集中度、炮孔深度等各个因素有关，因此辅助眼单孔装药量可以根据式（1）计算：

式中：q——辅助孔的单孔装药量；γ——每米药劵的重量[8]。

由于左线始发导洞上方台阶的开挖面积为25.13m2，循环进尺的设计为1m，则选择应用多级楔形掏槽、分次起爆技术。上台阶区域内共计拥有炮孔数量为108个，炸药的实际用量为28.1kg，比钻眼数为4.3/m2。上台阶的有关爆破参数如表2所示。

表2 上台阶爆破参数

3.5 起爆网络

为了充分解决雷管段较少，导致起爆药量过大的问题，公路建设过程中开始普遍应用毫秒导爆雷管。通过使用段数为20的普通毫秒延期导报雷管，能够最大程度上使单段最大起爆药量降低，保障岩石当中存在的炸药能够依托事先设定好的顺序完成起爆，通过这样的方式尽可能降低爆破的振动速度。

本次施工工程选择应用普通毫秒延期导爆雷管。与此同时选择应用分次起爆的形式，并将上台阶区域分为Ⅰ、Ⅱ两个部分。在这之中Ⅰ区断面的中间部位设置为Ⅰ-1掏槽区域，另外两侧则为呈对称形态的辅助区域，在辅助区域中施工单位选择应用大段别20段毫秒导爆管空外烟气，通过这样的形式可以切实根据现场实践情况，并针对掏槽部分段别应用情况展开调整，在这一过程中要注意遵循掏槽区有限起爆的理念。

3.6 装药结构及填塞

为了充分提升炮孔的利用效率，因此施工单位选择在辅助眼、掏槽眼以及周边眼区域全都选择应用反向连续装药的形式进行，采用不耦合实践装药结构。其中不耦合的系数为1.31。

在装药环节结束之后，为了充分提升炸药的利用效率，施工单位应当阵地各个炮孔实践应用的泡泥进行填塞。泡泥部分选择有黏土以及沙子通过混合的形式配置，其实际重量比例为3:1，并在其中适当填入20%的水。最后，要注意保障炮孔填塞的密实度。

4 微振爆破技术施工效果分析

在本次施工过程中，为了充分检测爆破对地表危旧建筑物带来的影响，因此在每一次爆破过程均展开全面检测。实际工程中应用的以期为TC-4850测振仪。检测仪器军备相应布置在隧道掌子面拱顶部分，并尽可能使其与居民楼更近。为了针对本次应用爆破方案的控制效果展开分析，因此选择针对连续20个最大振动数据进行统计（如表3所示）。

通过表3能够清晰发现，本次工程的全部振动速度均被控制在0.5cm/s以内，实际爆破振动控制成果具备较强实践意义。