（重慶市爆破工程建設(shè)有限責(zé)任公司，重慶400020）

城市超淺埋隧道微振爆破技術(shù)

劉青，沈慕，謝金晶，支文超

（重慶市爆破工程建設(shè)有限責(zé)任公司，重慶400020）

重慶市軌道交通一號(hào)線區(qū)間及車站工程沿線的管線密集，地表高大建筑物多，最小圍巖厚度僅4.0m左右，屬超淺埋隧道，對(duì)振速控制要求極高，按常規(guī)微振鉆爆法施工，無(wú)法滿足地面建（構(gòu)）筑物的安全要求，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度，甚至造成社會(huì)不穩(wěn)定因素。采用電子雷管，使用數(shù)碼智能精確控制爆破技術(shù)，與常規(guī)微振鉆爆法相比降振可達(dá)70%，大大提高了建（構(gòu)）筑物的安全性，加快了施工進(jìn)度，化解了社會(huì)矛盾，取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

電子雷管；淺埋隧道；減振；爆破振動(dòng)；微振爆破；不耦合裝藥

0 引言

城市地下空間的利用方興未艾，其爆破開(kāi)挖工程越來(lái)越多，但是爆破振動(dòng)安全問(wèn)題嚴(yán)重制約著工程進(jìn)度和工程效益。雖然實(shí)際施工中采用延時(shí)爆破、短掘進(jìn)、分部爆破等方式盡可能降低爆破震動(dòng)，但針對(duì)超淺埋隧道，這些降振方法效果有限，實(shí)際工程迫切需要精確控制爆破技術(shù)的指導(dǎo)。隨著芯片價(jià)格的大幅降低，促使電子雷管在各爆破領(lǐng)域的推廣使用，利用電子雷管的精確延時(shí)，革新現(xiàn)有爆破技術(shù)，已成為一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)。該技術(shù)必將在城市地下空間爆破開(kāi)挖、水電站硐室群、人防爆破工程等重要領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[1]。

1 爆破振動(dòng)效應(yīng)的危害

爆破振動(dòng)居爆破中三大危害之首，每年因爆破振動(dòng)危害引起的糾紛數(shù)以千計(jì)。繁華城區(qū)內(nèi)爆破作業(yè)主要的危害為使建筑物破壞，由于應(yīng)力集中的原因，這些破壞一般出現(xiàn)在門口、窗口和墻角等處。不僅縮短了建筑物的使用壽命，而且對(duì)周圍人們的心里造成了恐懼。對(duì)建筑物造成比較嚴(yán)重?fù)p害的爆破事故如圖1所示。

2 爆破試驗(yàn)

（1）研究爆炸波的疊加干擾效果，利用電子雷管起爆，確定適合當(dāng)?shù)貛r性的爆破延時(shí)。

（2）研究光面爆破的破巖機(jī)理，利用電子雷管確定隧道內(nèi)周邊眼單孔單響的光面爆破技術(shù)。

圖1 門口、窗口裂縫

3 微振爆破方案

3.1 采用電子雷管

電子雷管即采用電子控制模塊對(duì)起爆過(guò)程進(jìn)行控制的電雷管，是工程爆破行業(yè)的一場(chǎng)技術(shù)革命，它具有可現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置延期、延期間隔小（1ms）延期精度高、使用安全可靠等特性[2]。

3.2 數(shù)碼智能控制爆破技術(shù)

利用電子雷管的特性，在隧道爆破施工過(guò)程中，通過(guò)分析爆破振動(dòng)波形，找出主振頻率的半周時(shí)長(zhǎng)，確定合理的爆破延期，單孔單響，從而使相鄰兩個(gè)炮孔引起的爆炸波到達(dá)被保護(hù)建筑物的時(shí)間相差主振頻率的波對(duì)應(yīng)的半個(gè)周期，則爆炸波在該位置疊加后幅值減小，降低了爆破振動(dòng)的幅值，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)相減振和真正意義上的光面爆破技術(shù)。

3.3 不耦合裝藥

不耦合裝藥使炸藥在大于其自身體積的范圍內(nèi)發(fā)生爆炸，可以降低爆轟波的傳播速度，從而降低了爆轟波對(duì)炮孔壁的沖擊強(qiáng)度，從根本上使爆破振動(dòng)強(qiáng)度降低。其次，采用不耦合裝藥，增加了爆腔壓力對(duì)周圍巖石的作用時(shí)間，使單位時(shí)間內(nèi)的應(yīng)力強(qiáng)度降低，也能降低爆破振動(dòng)的危害。

3.4 改善光面爆破的起爆順序

隧道采用光面爆破時(shí)，周邊眼最后采用同一段雷管一次起爆，以達(dá)到利用應(yīng)力波疊加的原理破碎巖石。即使如此，毫秒延期雷管的起爆時(shí)間誤差也有7～8ms。而電子雷管的起爆時(shí)間誤差僅有0.1ms，相鄰周邊眼即使不在同一段起爆，也能實(shí)現(xiàn)應(yīng)力波的疊加，但是，從整個(gè)周邊眼爆破來(lái)講就不是在同一時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)了分散藥量爆破的目的。從而降低了光面爆破引起的爆破振動(dòng)。

圖2 爆破振動(dòng)對(duì)比監(jiān)測(cè)結(jié)果

4 工程實(shí)例

4.1 工程概況

重慶輕軌一號(hào)線經(jīng)小區(qū)段隧道為暗挖段，起止里程為YK0+400.000～YK0+629.672，共229.672m，以單線隧道型式通過(guò)隧道喇叭口過(guò)渡至雙線隧道型式，頂板埋深2～13m，為超淺埋隧道。沿渝中區(qū)新華路下穿，地表車流人流量大，高層建筑物多[3]。隧道爆破施工必須在確保高質(zhì)量的隧道開(kāi)挖斷面和進(jìn)尺的同時(shí)，將爆破震動(dòng)控制在最小，以保證地表及建筑物的安全并少擾民。

4.2 工程對(duì)比試驗(yàn)

該試驗(yàn)先采用平時(shí)施工方式（非電毫秒雷管）進(jìn)行爆破，再采用電子雷管進(jìn)行爆破，電子雷管延時(shí)根據(jù)試爆結(jié)果，采用單孔單響，掏槽眼和周邊眼每孔延期時(shí)間為5ms，其余眼孔間延期15ms，雷管間及與起爆器材間均采用并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。電子雷管和非電毫秒雷管交替試驗(yàn)，次數(shù)各為三次。

4.3 爆破振動(dòng)效應(yīng)測(cè)試分析

爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)主要由TC4850爆破振動(dòng)記錄儀記錄爆破振動(dòng)，測(cè)試點(diǎn)選擇在隧道正上方地面、距掘進(jìn)面0～100.0m的推進(jìn)方向，共布置五個(gè)測(cè)點(diǎn)。典型爆破振動(dòng)速度監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖2所示。

可以看出采用非電毫秒延期雷管爆破時(shí)，爆破振動(dòng)峰值出現(xiàn)在掏槽爆破階段，明顯比輔助眼和周邊眼振速高。采用電子雷管爆破并耦合裝藥時(shí)產(chǎn)生的振速明顯低于普通施工時(shí)引起的振動(dòng)，掏槽爆破和周邊眼爆破引起的振動(dòng)相差不大，應(yīng)力波錯(cuò)相減震效果明顯，相對(duì)地面最大振速由原13.8cm/s降低至4.3cm/s，降振達(dá)70%，有效化解了社會(huì)矛盾[4]。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，使用數(shù)碼智能控制爆破技術(shù)后，周邊眼半孔率達(dá)60%，而普通爆破方式僅10%以內(nèi)。

普通爆破方式為最大降振和達(dá)到爆破效果，每個(gè)斷面分四次開(kāi)挖，總用時(shí)200～240min，使用數(shù)碼智能控制爆破技術(shù)可進(jìn)行全斷面開(kāi)挖，用時(shí)僅60～70min，循環(huán)作業(yè)減少，經(jīng)濟(jì)效益自然也提高了。

5 結(jié)論

安全和效率是爆破工程的兩個(gè)基本主題，但二者經(jīng)常是矛盾的，為了使二者在現(xiàn)有作業(yè)競(jìng)技水平的條件下達(dá)到協(xié)調(diào)，在對(duì)振動(dòng)限制要求高的區(qū)段，采用電子雷管進(jìn)行數(shù)碼智能控制爆破方案設(shè)計(jì)，可使爆破振動(dòng)降低60%～70%，掘進(jìn)效率提高四倍，既解決了施工難題，又化解了社會(huì)矛盾，同時(shí)還提高了經(jīng)濟(jì)效益，該減振技術(shù)必將成為未來(lái)淺埋隧道開(kāi)挖的主流。

[1]汪旭光.中國(guó)工程爆破與爆破器材的現(xiàn)狀及展望[J].工程爆破，2007，13(4):1-8.

[2]顏景龍，李風(fēng)國(guó).銥缽起爆系統(tǒng)的安全性分析與首次應(yīng)用//中國(guó)爆破新技術(shù)Ⅱ[C].北京：冶金工業(yè)出版社，2008：703-706.

[3]郭英杰，呂波，付強(qiáng).城市淺埋暗挖隧道減震控制爆破施工技術(shù)[J].山西建筑。2009。35(11):331-332.

[4]楊年華，張志毅.隧道爆破振動(dòng)控制技術(shù)研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2010(1):82-86.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Micro-vibration Blasting Technology for Urban Shallow-buried Tunnel

There are numerous pipelines and tall buildings along the line one and at these stations of rail transit in Chongqing with the minimum thickness of surrounding rock only about 4.0m,which suggests it is a shallow-buried tunnel,calling for high vibration velocity control requirements.The conventional micro-vibration blasting method cannot meet building security requirement,slow down construction process and even trigger social instability. Electronic detonator and smart intelligence are adopted to precisely control blasting technology with vibration reduction of 70%compared with conventional blasting method,thus building security can be greatly raised and construction process is sped up and obvious social and economic benefits.

electronic detonator;shallow-buried tunnel;vibration reduction;blasting vibration;micro-vibration blasting;uncoupling powder filling

TD235.1

A

1671-9107（2014）07-0033-02

10.3969／j.issn.1671-9107.2014.07.033

2014-03-25

劉青（1986-），女，甘肅隴南人，本科，助理工程師，主要從事建筑工程造價(jià)工作。