中铁十二局集团第四工程有限公司 西安 710021
摘要：本文对大理至临沧铁路大保山隧道横洞预加固桩微差爆破原理及爆破安全控制措施进行了阐述，为同类型隧道洞口及桥梁预加固桩爆破设计提供了借鉴和参考。
关键词：预加固桩；爆破设计
Abstract：The paper expounds the principle of millisecond blasting on friction piple for Dali to Lincang railway of Dabao mountain tunnel cross hole and introduces the relative safety control measures, which provide reference for other tunnel portal and bridge on friction piple of the project.
Key words: friction pile；the blasting design
人工挖孔桩施工遇到岩石时采用微差爆破，由人工清碴，可以达到扰动小、飞石少、保安全的目的，亦可提高挖孔桩成孔质量。本文就大理至临沧铁路大保山隧道预加固桩施工中的微差爆破设计进行阐述，供本项目及相关技术人员参考、借鉴。
1.工程概况
大保山隧道横洞长502m，坡度5%。洞身地段沟槽横切，河流及冲沟发育，主要发育后箐河及兔街河。洞口端上覆0-5米坡崩积层块石土、碎石土，开挖后土体易失稳下滑，为确保洞口稳定及结构安全，于洞门两侧设置1#、2#预加固桩。预加固桩长15米，开挖深度3米后，地质状况为W2灰岩，致密、坚硬，微晶～隐晶质结构，人工挖掘效率极低，为加快施工进度，节约成本，采用爆破作业施工。
2.爆破设计
2.1微差爆破特点及原理
2.1.1微差爆破技术特点
①微差爆破可以较少扰动隧道洞口边坡覆土、石，在加强预加固桩锁口及边坡防护的同时，最大可能保证挖孔桩内人员不受危岩落石的危害。
②药量经过计算，爆破层剥离程度高，达到了加快进度，节约成本，减少装药量，节约护壁混凝土，增强护壁整体性的目的。
2.2.2微差爆破作用原理
①产生辅助自由面
毫秒系列雷管各段有微小时差，先起爆炸药在岩体中已造成一定破坏，形成一定宽度的裂隙和附加自由面，为后起爆炸药提供了有利爆破条件。可以有效改变后爆炸药的最小抵抗线方向，减少岩体的抛掷距离。
②微差爆炸应力波叠加作用
先起爆炸药形成的应力波效果作用于后起爆炸药引爆的岩体，形成叠加作用，使得后引爆的岩体爆破效果显著增强。
③④剩余应力的相互作用
相邻炸药间隔时间极短，先起爆的炸药在岩体中产生的应力波尚未消失，后起爆的炸药就爆炸，这样被爆岩体就会受到双向应力的作用，从而增强破碎效果，降低炸药用量。
④减少爆破震动作用
采用毫秒爆破，单孔装药量经过计算，可以严格控制爆破产生的震动能量，使震动强度大幅度降低。微差爆破先后起爆产生的震动波因相互干扰而削弱，从而降低了震动作用，达到扰动少、飞石小的目的。
2.2微差爆破设计
2.2.1单位炸药消耗量
大保山隧道横洞预加固桩爆破的岩石为W2灰岩，孔桩为1.75m×2m，周边对所爆破岩石的约束力大。根据孔桩工程入岩的爆破参数类比、修正，得出单位用药量系数K表1：
表1 不同岩石单位用药量系数表
2.2.2炮眼布置
挖孔桩入岩采用手持式气动凿岩机钻眼，炮眼直径d=42mm，间距按按400～500mm布置。掏槽眼为4～6个，周边眼10～18个。掏槽眼按照矩形布置，倾角10～15°；周边眼为垂直眼，距孔桩护壁100～300mm均匀布置。如图1：
图1 预加固桩炮孔布置及起爆顺序平面图
（1,3为毫秒雷管段位）
2.2.3炮眼深度与循环进尺
在小直径挖孔桩入岩爆破中，岩石的周边夹制力大，炮眼利用率低。一般来说炮孔深度L取孔桩直径D的0.7～1.1倍，即L=（0.7～1.1）D。实际施做过程中，我们钻设1.0～1.2m的炮眼深度，其中掏槽眼比周边眼加深100～200mm。孔桩爆破炮眼利用率η一般可以达到75～85%，则循环进尺Lˊ=ηL=（0.75～0.85）L。
2.2.4装药量计算
每循环进尺所需用药量Q=（A×B）×L×K
式中： Q—每循环进尺用药量（g）
K—单位炸药消耗量（g/m3）
A×B—挖孔桩掘进长（m）×宽（m）
L—炮眼的平均深度（m）
单孔理论装药量Qd=Q/N
式中：Qd—单孔理论装药量（g）
Q—每循环进尺用药量（g）
N—工作面炮眼数量（个）
2.2.5装药量的分配
一般情况下，掏槽眼的药量Qt比周边眼药量Qb多装20～25%
Qt=(1.2～1.25)Qd
Qb=(0.85～0.95)Qd
式中：Qt—掏槽眼装药量（g）
Qb—周边眼装药量（g）
W2灰岩，现场为中风化岩层，K取1600～2000g/m3，经计算，循环进尺为0.75～1m，单孔理论装药Qd约为311～388g，掏槽眼装药量Qt约为460g，周边眼装药量Qb约为330g。
3.施工中的一些难点
3.1在大保山隧道横洞预加固桩爆破设计的过程中，一定要加强横洞工区独头掘进距离的控制，一般情况下掘进的距离应当控制在6.3m左右，这也控制大保山隧道施工工期的一项关键内容。
3.2由于洞口场地相对较为狭小，存碴量是十分有限的。因此，在设计的过程中，碴场的高度应当比横洞洞口高出20m左右，避免一定进行合理设置，避免给现场大型设备的运输，带来了一定程度上的限制，
3.3若是独头掘进达到6.3km的时候，那么可以利用巷道式通风的方式，这样可以有效的解决通风换风的问题，提升了限产施工的安全性和稳定性。
3.4由于施工的工期是非常有限的，主洞高峰期在施工的过程中，应当设置3个开挖面。同时，由于出碴、进料量等方面相对较大，基于这个情况，应当对轨道运输系统进行精细的设计，并且设置相应的运输设备，从而实现安全运输的状态。
3.5其实，在一项隧道工程施工的过程中，所包含的面是非常复杂，尤其是在地质构造方面。因此，在大保山隧道横洞预加固桩爆破设计的过程中，应当对断裂、岩溶、涌水及突泥灯情况，展开一、二、三级不同强度级别的地质预报，对可能发生地质灾害进行相应的分析和预报，针对预报的数据和信息，采取相应的安全措施，以此保证施工现场的安全和稳定等性能，进而大保山隧道横洞预加固桩爆破设计的水平。
3.6环境保护也是大保山隧道横洞预加固桩爆破设计中，非常重要的一项内容，由于地形相对较为复杂，进出洞口的条件也相对复杂，这样给施工通风排尘带来很大程度上的影响。同时，若是处理的不好。隧道横洞自生可以通过岩溶底层发生地表水渗漏的现象，这样对大保山隧道横洞预加固桩爆破设计也造成了严重的影响。
3.7一定要做好交通等方面的安排，因为从大保山隧道横洞预加固桩爆破设计中可以知道，在施工中需要很多的物质。同时，若是隧道横洞场地相对较为狭小的时候，可以在相应的位置上临时一些交通指示标志，这样可以保证各项施工物质的正常、稳定的运输，保证了各项施工话环节的顺利展开。
3.相关措施
在大保山隧道横洞预加固桩爆破设计的过程中，一定要对相关的措施进行明确，例如：爆破飞石的控制、爆破炮烟的排除、爆破防漏电、瞎炮的处理等措施，通过有利用有效的措施，以此保证隧道横洞预加固桩爆破的稳定性，避免一些不必要的安全事故发生，下面就针对这几种措施，进行了简要的分析和阐述：
3.1爆破飞石的控制措施
在爆破孔桩口上用钢网和木模板及竹排覆盖，并加压砂袋，以防止爆破飞石飞出地面。爆破前实施警戒，并控制附近行人通行，确保爆破安全。
3.2爆破炮烟的排除措施
炸药爆破之后产生的炮烟均为有毒有害气体，必须进行机械性强制通风排烟，通风排烟的时间以清除孔内炮烟为准。
3.3爆破防漏电措施
爆破装药时，应特别注意防漏电，在装药前孔桩内所有的电器设备应提升至地面。在装药时，雷管的脚线应短接，连接爆破母线时应保证接头良好的绝缘性，严禁拖地接触泥水，雷雨天气不得进行爆破作业。
3.4瞎炮的处理
爆破作业完成、清除孔内炮烟后，专职爆破员下到工作面检查瞎炮情况，并及时按爆破规程进行处理。
4.结束语
大理至临沧铁路大保山隧道横洞预加固桩从5月9日开始施工，至25日顺利成孔，通过对预加固桩进行爆破设计，采取相关安全措施，达到了扰动小、飞石少、保安全的目的，确保了预加固桩安全、优质、按期顺利完成，取得了一定的社会效益和经济效果。为本项目乐秋隧道、林保山隧道预加固桩及桥梁人工挖孔桩爆破施工提供了借鉴和参考。
参考文献（References）：
[1] 中铁二院工程集团有限责任公司《新建铁路大理至临沧线DK75+730.5大保山隧道设计图》。
[2] 《爆破安全规程》(GB6722-2011)。
[3] 孔如意, 谢永辉, 马广生. 挖孔桩岩层成孔微差爆破施工技术[J]. 安徽建筑, 2015, 22(2):87-88。
[4]王元韩. 既有隧道受临近隧道爆破开挖影响及安全性评估研究[D].重庆交通大学,2016.
[5]石雪峰,李向海,柴永模. 乌蒙山2号特长隧道横洞工区施工设计[J]. 铁道标准设计,2008,(08):96-101.
论文作者:张振华
论文发表刊物:《防护工程》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/29
标签：保山论文; 隧道论文; 药量论文; 炮眼论文; 炸药论文; 进尺论文; 飞石论文; 《防护工程》2017年第17期论文;