控制爆破在隧洞工程中的施工要点

陈敏柏

大广坝水利水电二期工程是一项具有发电、灌溉、供水等综合效益的大型水利工程，那文隧洞工程为大广坝水利水电二期（灌区）工程陀兴系统的组成部分，主要从昌化江的大广坝库区跨流域调水解决感恩河下游灌区工农业生产用水，其工程特点是工期紧、任务重、施工难度大。由于隧洞长且断面小，洞、内外石方开挖工程量大，为保证那文隧洞工程质量、施工安全、工程进度和经济效益对其施工要点进行探讨。

一、开挖方法选择

本工程进口明渠段长202.5m， 隧洞长5207.14m，出口明渠长70m，施工支洞长833.90m（1#支洞长402.25m，2#支洞长431.65m），隧洞采用城门洞型，成洞断面尺寸3m×3m。根据那文隧洞工程的隧洞区、进出口明渠段的地质特点，结合隧洞开挖位置、施工长度、断面尺寸、石方开挖量等情况，确定洞外和隧洞石方开挖采用控制爆破施工方法。

二、钻爆设计

（一）洞外石方爆破

根据洞外石方开挖工程量大小和开挖部位的要求，为保证进出口处洞脸平整岩体完整，防止因爆破施工对洞脸岩石的破坏，洞脸位置采取预裂与光面爆破相结合的施工方法。

（二）隧洞石方爆破

根据隧洞围岩情况先进行爆破试验，为保证那文隧洞开挖一次性爆破成型且洞壁成型光滑，减少超欠挖和对围岩的扰动，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩都采用光面爆破的方式作业。隧洞开挖过程中，将根据围岩条件的变化随时调整钻孔和爆破方式，Ⅳ、Ⅴ类围岩段岩性软弱，岩体破碎，成洞条件差，施工采用一次开挖短进尺弱爆破。由于隧洞结构断面尺寸较小，在洞身开挖时全断面开挖，若遇较差围岩，则采用阶梯法进行开挖以保证该工序安全系数。隧洞进出口洞脸开挖见图1。

图1 隧洞进出口洞脸开挖图

三、施工要点

（一）爆破器材选用

1.炸药

（1）按照爆破设计参数，结合不同控制爆破区及开挖部位的要求，合理选用不同直径的炸药卷。

（2）低爆速炸药可以更好提高光面爆破效果，降低爆破振动。

（3）应用弱装药结构（导爆索间隔装药），确保一次性爆破成型且洞壁成型光滑。

2.雷管

为减少装药量，特别减少最大一段装药量，雷管使用非电毫秒雷管。

（二）钻孔及爆破参数匹配

1.钻孔

（1）影响爆破开挖效果的重要因素为炮孔孔径、深度、位置间距和外插角，钻孔选取合适的钻机设备严格按钻爆设计布置图及爆破参数布孔。

（2）根据围岩地质情况，选用浅或深循环进尺深度及单、复式楔形掏槽方法，特别是这两种掏槽形式合理使用，有效降低爆破振动影响，爆破效果最佳。

2.爆破参数

（1）钻爆设计参数根据工程地质围岩等级、开挖部位、隧洞断面以及机械设备等因素取得，爆破参数匹配恰当是控制爆破的关键，施工过程中综合考虑动态调整。

（2）爆破设计一般是参考经验、类比和现场实验设计，爆破参数的基本依据是地质条件，但地质条件随开挖掘进不断变化，观测描叙开挖面围岩，而最关键是对围岩节理裂隙作出预测，对爆炸参数和施工工艺快速调整或采取局部空孔不装药、内移炮眼、起爆顺序调整等措施。

（3）掏槽眼段装药量最大，其爆破振动速度值测得最大，掏槽眼段装药量也是爆破参数匹配的重要控制关键。

（4）为使装药的掏槽、扩槽各段能独立作用，合理时差可以降低爆破振动速度值及叠加现象。

（三）强化组织管理

1.信息反馈体系

（1）现场人员动态了解隧洞开挖效果，可以及时调整施工工艺及控制爆破参数，最大程度地控制超挖、欠挖量。

（2）及时探明未施工部位情况，并随着围岩地质条件的变化对钻爆参数跟进调整。

2.安全保障体系

（1）监督钻爆过程控制，实施按爆破设计方案执行，检查各项工作的规范安全性并予以评价。

（2）用电及火工材料管理：采用总配电箱、分配电箱、开关箱的三级配电、总配电箱和开关箱两级保护的电气系统保护措施，火工材料集中管理、严格分库、专人负责、随用随领原则，并和生活区隔离。

（3）爆破：严格按施工技术及国家规范进行爆破，作业时洞内安全距离无人，专职人员检查爆破效果。

（4）安全教育：经常对职工进行必要的安全教育，各施工点均有兼职安全员负责安全工作。

3.质量控制

（1）健全的施工组织及质量控制体系是隧洞顺利施工的保障，要做好炸药等敏感器材的管理，钻孔、爆破等施工环节交底，对爆破人员进行培训，提高质量安全意识。

（2）测量控制：经常复核轴线和高程，及时调整偏差使贯通误差在允许的范围内。

（3）开挖爆破：合理掌握开挖进度，避免因强爆破或装药过多引起强烈震动引发塌方，分断面开挖并在开挖成洞后加强量测校核。

（4）天气预报：及时收集天气情况，爆破要根据天气预报提前做好预案，及时调整相关爆破参数。

四、控制爆破效果

（一）技术经济指标

1.采用1.0～2.5m 浅孔循环的爆破开挖方式，每循环的进尺分别为0.90～2.20m，炮眼利用率达到90%～95%，岩石炸药消耗量分别为0.60～1.00kg/m3。

2.由于采用操作简便的浅孔单式、复式的楔形掏槽方式，为掘进眼创造了有利的临空面，使爆破块度均匀便于装碴，从而加快了施工进度。

3.微振动控制爆破运用使邻两孔间的岩面爆破后平整，减少了对围岩扰动及隧洞超挖现象，开挖控制在允许范围内。

4.周边由于采用了导爆管间隔装药结构，不仅保证了围岩稳定，控制了爆破振动效应，同时还取得了较完整的周边，炮眼痕迹在开挖轮廓面上均匀分布，炮眼痕迹保存率：完整岩石在80%以上，较完整和完整性差的岩石在50%以上，较破碎和破碎岩石在20%以上。

5.孔壁无明显的爆震裂隙且相邻两茬炮之间的台阶或预裂爆孔的最大外斜值在15cm 以内。

（二）爆破振动影响

按照萨道夫斯基公式计算，在陀兴系统那文隧洞工程控制爆破设计施工中，爆破振动速度量测在3.0cm/s 以内，控制爆破达到了预期要求。

五、结语

大广坝水利水电二期（灌区）陀兴系统那文隧洞工程中所进行的控制爆破，其围岩的炮眼间距、孔深和装药量等参数选定合理，顺利保证了隧洞开挖的进度要求，同时各项指标均达到设计规范的要求，爆破效果明显■