杭州人防工程有限公司 浙江杭州 310012
摘要：伴随着高速公路以及铁路等基础设施建设项目的快速发展，隧道工程日益增多。特别是在复杂的地质环境下开展隧道施工时，合理选择爆破技术尤为必要。传统矿山法爆破施工带来的振动，会对周边围岩产生扰动，同时破坏地下水环境平衡，进而引起地下水漏失和地表塌陷等问题。因此文章结合实践，就复杂地质环境下大断面隧道控制爆破技术展开相关论述。
关键词：复杂地质；大断面；隧道爆破
爆破施工是土木、水利、交通以及矿山等行业最为重要的施工手段之一。但是在具体施工过程中，经常会遇到复杂的地质环境，此时进行隧道施工时，若采取传统的爆破施工手段，十分容易对周边围岩产生扰动，改变地下水的流动状态，对围岩的原始力学状态以及地下水平衡体系产生破坏，进而致使隧道出现坍塌、突泥或者涌水等病害，带来巨大的损失且危及施工人员生命安全。特别是在大断面隧道施工中，一次起爆量较大，爆破带来的振动更是难以进行有效控制。因此，在确保施工安全的基础上，多利用台阶法施工，并选取合理的爆破手段，确保不对围岩以及生态环境产生破坏就显得尤为重要。
一、工程概况
某隧道工程项目设计为分离式双洞双向六车道，左洞长为3089m，右洞长约3076m，最大的埋深为387m，最大的开挖宽度为15.9m，属于深埋特长大断面隧道工程。隧址区得地质条件较为复杂，存在多种不良地质，诸如断层、软弱围岩、溶洞、高压富水、煤窑采空区、瓦斯段等等。同时，隧址区的生态环境较为脆弱，人文环境也十分复杂。施工中一旦施工方案不当，都可能带来较为严重的民生矛盾，带来十分不良的社会影响。结合工程实际，综合考量多种因素后，决定采用分部分段预留减振孔的控制爆破措施，有利于确保工程施工安全，降低施工对周边环境的扰动，降低施工成本，确保工程施工质量。
二、分部分段预留减振孔爆破技术
（一）工艺流程
（1）隧道掌子面按照常规的台阶法分为上下两个基本单元，上台阶采用环向分部两次爆破的方法，将上台阶再次分割为掏槽和光爆层两个部分施工，使掌子面一次开挖跨度相应减小；同时，下台阶分为左中右三部分，错位开挖、支护，紧跟推进。（2）分部划分减小了大断面隧道一次起爆方量，减小爆破开挖时的振动效应；再次结合分段爆破、水压爆破等方法，减小单次起爆药量，充分降低爆破振动叠加效应。（3）上台阶采用两次起爆的方法，全断面炮眼打设完成后，按照环向分部首先起爆掏槽部分，光爆层密集的炮眼临时充当减振孔，起到削弱、阻隔、过滤爆破振动波的传递作用，从而降低隧道爆破对围岩和地表建筑物的扰动。（4）掏槽部分提前爆破为光爆层提供了极大的爆破临空面，使得光爆层更加易爆，光爆效果更加显著；爆破产生的振动波在临空面一侧得到充分地释放，减小爆破振动波向外传递的能量。
（二）开挖步序
（1）上台阶掌子面打设炮眼，爆破开挖掏槽Ⅰ，清理渣堆后台车就位。（2）台车再次就位后进行光爆层Ⅱ清孔、装药爆破施工，完成出渣后施作该部初期支护1。（3）下台阶中部Ⅳ同步开挖跟进。（4）下台阶左右侧边墙Ⅲ、Ⅴ开挖，两侧端头前后交错分段开挖，错开步距保持在3m以上，严禁对称开挖，一般要求受偏压侧先行，开挖完成后及时施作2、3部初期支护。（5）隧道仰拱Ⅵ开挖，完成后施工仰拱４部初期支护。（6）隧道仰拱钢筋混凝土及仰拱填充施工。
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（三）爆破区域划分
在掌子面划分爆破区域：光爆层和掏槽，测量放样标记出隧道开挖轮廓线。（1）炮孔打设掏槽爆破孔和减振孔；其中掏槽眼采用楔形掏槽爆破施工。（2）分区装药。根据划分区域，首先在掏槽装药，完成连线，周边光爆层Ｉ炮孔打设完成后先不装药，掏槽爆破时光爆层的炮孔临时充当减振孔使用，减振孔环数及数量根据隧道断面大小按照光面爆破施工工艺设置辅助孔和周边孔，为确保减振效果，周边孔和辅助孔共计设置3-4环。（3）分部爆破。掏槽爆破完成后，清理两侧渣堆，进行光爆层Ⅰ装药，二次分段起爆周边光爆层，由于掏槽Ⅱ已提前完成起爆，为周边光爆层Ｉ提供了更多、更明显的爆破临空面，使得周边光爆层更加易爆，周边光爆效果、半孔残留率明显提高，节约炸材，达到更经济的目的。同时，周边光爆层爆破产生的振动波在核部临空面得到较好的释放，隧道周边振动明显减小，最终起到降低爆破振动，保护周边生态环境和建构筑物的目的。
（四）爆破参数选择
根据工程地质及爆破地形等特点，通过理论计算方法、工程类比、现场试爆等数据的收集，选择适合的爆破参数，确保地表建筑物及隧道自身结构安全，提高施工进度及成型质量。（1）炮孔深度Ｌ。μ为炮孔利用率，取值0.85。所有炮孔采用厂制炮泥堵塞，堵塞长度50-80cm。（2）炮眼直径ｄ。炸药选用直径32mm的2号乳化炸药，炮眼直径42mm，各分部开挖面积约10-38m２，单位面积钻眼数1.5个（不包括光面爆破炮眼）。（3）台阶高度Ｈ。上台阶高度约占隧道总开挖高度3/5，H1＝6-7m；下台阶高度H2＝2.5-3.5m；仰拱高度H3＝1.3～1.5m。（4）炮眼布置。①掏槽眼。掏槽眼主要用于上台阶Ｉ部，约占上台阶总面积1／2，采用斜眼掏槽。掏槽炮眼布置在开挖断面中部，掏槽爆破在整个断面爆破中往往产生最大的地震动强度；掏槽爆破只有一个临空面，需用最大的装药密度来破碎和抛掷这部分岩石，为随后爆破的炮眼提供第二临空面。因此，从掏槽效果及减少地震动强度等方面的综合考虑，采用斜眼掏槽，连续装药，多设掏槽眼排数及空眼数，减小集中爆破强度及振动强度。掏槽眼深度比周边眼、塌落孔炮眼加深20-30cm。掏槽采用四排掏槽孔楔形掏槽，排内孔距为70cm，打掏槽孔时中间掏槽孔水平内插打入，内插角为50°～75°，上面水平掏槽孔斜向下向内施作，减少掏槽孔单段起爆药量，达到减震效果。②周边眼。周边眼沿设计开挖轮廓线布置，以保证爆出的断面达到设计要求；周边眼间距（Ｅ）的确定直接影响爆破效果，根据经验公式及工程类比确定，周边眼间距Ｅ＝（8-11）ｄ（ｄ为炮眼直径），抵抗线Ｗ＝（1.0-1.5）E，装药集中度ｑ＝0.1～0.15kg／m，在施工中围岩软弱，破碎，成形要求较高时，则取较小值，一般情况下周边眼抵抗线（W）均应大于周边眼间距（Ｅ）。同时，掏槽爆破时，辅助眼和周边眼充当减振孔的作用，为达到更好的减振及光爆成型效果，在周边眼之间间隔增设直径42mm以上空眼，空眼深度不小于周边眼深度。③辅助眼。辅助眼交错均匀布置在周边眼与掏槽眼之间，间距70-95cm，力求爆下的石碴块度适合装碴的需要，周边眼与辅助眼孔底眼底应在同一垂直面上，以保证开挖面平整。④抵抗线W。确定抵抗线W：抵抗线通常均小于炮眼深度，否则各个炮眼将成为独立的漏斗爆破，达不到理想的爆破效果。当炮眼直径在35-42mm范围时，抵抗线W与炮眼深度有如下关系式：Ｗ＝（15-25）ｄ或Ｗ＝（0.3-0.6）Ｌ在坚硬难爆的岩体中，或炮眼较深时，应取较小的系数，反之则取较大的系数。（5）装药结构。装药采用药卷和水袋的混合装药结构。孔内使用非电导爆管雷管制作起爆药包。装药前确认有无堵孔、卡孔现象，及时调整地质薄弱面和抵抗线发生变化的炮孔装药量。装药过程中经常检查装药部位的深度，防止炸药过装引起飞石或装不到位产生上下段隔爆。
总之，文章结合不良地质条件下隧道施工实际，运用了分部分段预留减振孔爆破施工方案，施工工艺成熟，可操作性极强。在大断面隧道爆破施工中，能够降低一次起爆药量，分部进行爆破，确保了施工安全，取得了较好的爆破效果，爆破对周边环境的扰动较小，确保了周边的生态环境和建筑物。
参考文献：
[1]熊祖钊，胡从骄，蔡路军.Ⅴ级围岩大断面隧道爆破开挖技术[J].科学技术与工程，2018，18（17）
[2]余孟军，张泽辉.大断面隧道光面爆破设计与应用[J].西部交通科技，2018（05）
[3]邢彪，张振.超大断面隧道光面爆破施工技术研究[J].低碳世界，2018（03）
论文作者:骆利斌,孔庆亮
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/21
标签：炮眼论文; 隧道论文; 断面论文; 围岩论文; 分部论文; 地质论文; 减振论文; 《防护工程》2019年第6期论文;