張雪松，李健

（杭州人防工程有限公司，浙江杭州310002）

引水隧道控制爆破技術(shù)實踐

張雪松，李健

（杭州人防工程有限公司，浙江杭州310002）

介紹了一個輸水隧洞下包支洞的開挖爆破，在地質(zhì)環(huán)境及爆破周圍環(huán)境復(fù)雜的情況下，采用全斷面開挖法，通過選取合理的掏槽孔、輔助孔、周邊孔、底孔的參數(shù)，使得隧洞掘進開挖保質(zhì)、保量的完成，爆破振動、飛石等有害效應(yīng)在可控范圍內(nèi)，可以為類似工程提供參考。

輸水隧洞；下包支洞；爆破掘進；安全校核

1 工程概況

杭州市第二水源千島湖配水工程通過輸水隧洞向建德市、桐廬縣及富陽市部分區(qū)域供水。

輸水線路沿線布置了32個施工支洞，總長18.83 km。保留其中16個施工支洞，運行期作為交通洞。本次僅以具有代表性的5標段下包支洞控制爆破掘進作為工程案例來探討具體爆破施工的技術(shù)措施及管理措施。

下包支洞長度311 m，支洞高程80～54 m。開挖呈城門洞型，支洞開挖斷面7.3～8.0 m×7.0～7.3 m（寬×高），支洞綜合坡降約8.22%。

支洞進口坡腳覆蓋層相對較厚，圍巖為中厚層狀粉砂質(zhì)泥巖，新鮮巖石中軟～中硬，完整性一般，支洞巖層走向與洞線近平行且圍巖屬易風化巖體，圍巖類別以Ⅳ類為主，成洞條件較差，施工時應(yīng)及時進行臨時襯護及洞臉邊坡保護。

下包支洞口朝向東北方，洞口方向正對50 m有一條民用架空線路穿過，其余正對洞口300 m范圍無建筑物及需保護對象；洞口北側(cè)350 m有民房；洞口東側(cè)245 m有民房；洞口東南側(cè)80 m有民房建筑物，洞口南側(cè)370 m有移動發(fā)射塔一座。輸水隧洞沿線下穿山體，隧洞沿線范圍無需要保護建筑物及其他設(shè)施，爆破環(huán)境較復(fù)雜，爆破周圍環(huán)境如圖1所示。

2 施工方案選擇

洞口開挖采用人工配合挖掘機進行開挖，遇到部分堅硬巖石時采用鎬頭機破除。不采用爆破施工，洞口采用機械開挖5 m，之后采用爆破施工作業(yè)。

下包支洞輸水隧洞鋼襯段洞身開挖按照Ⅳ類圍巖鉆爆設(shè)計方案施工，由于隧道斷面較小，Ⅳ類圍巖采用全斷面施工，實施“短進尺、弱爆破”，輔以超前支護，減少對圍巖的擾動[1-6]。

每次鉆眼前，隧道施工測量人員要繪出開挖面的中線和輪廓線，準確的標出炮孔所在的位置，保證其誤差不得大于5 cm。在直線段施工時，用激光準直儀控制開挖的方向以及輪廓線。在每次測量放線的時候，要對上一次爆破施工后的斷面進行徹底清查，即使對測量數(shù)據(jù)進行分析處理，以便調(diào)整爆破參數(shù)，以達最佳爆破效果。如果采用鉆孔臺車鉆孔時，臺車一定與隧洞軸線要保持平行。臺車嚴格按照爆破設(shè)計中的布孔設(shè)計圖進行鉆孔。特別是要控制掏槽眼和周邊眼的鉆眼精度，掏槽眼和周邊眼的精度要求要比其它炮孔高，開孔誤差要控制在3～5 cm以內(nèi)。

圖1 爆破周圍環(huán)境示意圖

每班鉆孔結(jié)束后，項目部應(yīng)組織由技術(shù)人員或?qū)Ｂ毴藛T對所鉆炮孔進行檢查驗收，檢查內(nèi)容主要包括炮孔的角度、位置、深度等方面的參數(shù)，嚴格對照爆破設(shè)計，看是否符合要求。炮孔檢查后，應(yīng)填寫相關(guān)炮孔檢查記錄。發(fā)現(xiàn)不符合炮孔，需上報技術(shù)部確認后就行修改或重新鉆孔。

Ⅳ類圍巖每循環(huán)開挖進尺控制在1.0～2.0 m；炮眼直徑：42 mm，具體參數(shù)如下：

1）炮孔參考數(shù)量

根據(jù)公式[8-9]

式中：N為炮孔數(shù)目，只；f為普氏系數(shù)，IV類圍巖選f=6；S為開挖面積（輸水隧洞開挖面積為45 m2）；則：N=3.3×（fS2）1/3=3.3×（6×452）1/3=72只。

2）單孔裝藥量

式中：η為炮孔裝藥系數(shù)，周邊孔取0.25，輔助孔取0.45，掏槽孔取0.7，底孔取0.6；L為炮孔深度，m，周邊孔取2.2，輔助孔取2.3，掏槽孔取2.8，底孔取2.3；γ為每米長度炸藥的質(zhì)量，kg/m，取1.0；則：Q（周邊孔）=0.6，Q（輔助孔）=1.2，Q（掏槽孔）=2.0，Q（底孔）=1.4。

3）爆破孔布置

支洞Ⅳ類圍巖爆破孔布置如圖2，爆破參數(shù)見表1。

圖2 支洞Ⅳ類圍巖爆破孔布置圖

表1 Ⅳ類圍巖爆破參數(shù)

爆破用炸藥選用常見的2#巖石乳化炸藥，藥卷直徑為32 mm，爆破網(wǎng)路采用毫秒導(dǎo)爆管雷管，周邊炮孔采用光面爆破的方法，具體為導(dǎo)爆索間隔裝藥。裝藥結(jié)構(gòu)如圖3所示。

裝藥采用臺架，分組分別按炮眼設(shè)計進行，每個分組、每個人嚴格按照各自的分工。所有的炮孔都要進行有效填塞，保證炸藥能量的有效利用。周邊孔的裝藥效果是有效提高光面爆破的重要因素，爆破施工時，應(yīng)嚴格控制周邊炮孔的裝藥量，采用導(dǎo)爆索方法，間隔裝藥，保證裝藥的勻均，提高周邊孔殘痕率。

所有炮孔在裝藥前，都要用高壓風管進行吹洗；導(dǎo)爆索連接應(yīng)注意打結(jié)及其他相關(guān)操作。裝藥和鉆孔應(yīng)分開，不得邊鉆孔、邊裝藥，爆破員應(yīng)嚴格遵守相關(guān)規(guī)程，不得攜帶煙火。所需爆破器材見表2。

圖3 裝藥結(jié)構(gòu)

表2 主要爆破器材參數(shù)

3 起爆網(wǎng)路設(shè)計

本工程采用塑料導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路，根據(jù)爆破設(shè)計，不同部位的炮孔內(nèi)裝填不同段別和延期時間的毫秒雷管，組成并簇連起爆網(wǎng)路。

爆破網(wǎng)路中，每簇非電雷管數(shù)量不超過20發(fā)，每簇采用2發(fā)瞬發(fā)導(dǎo)爆管雷管進行傳爆，并反綁，具體起爆網(wǎng)路設(shè)計如圖4所示。

圖4 起爆網(wǎng)路圖

4 安全校核

按照規(guī)程[7]進行驗算如下：

式中：R為爆心至計算點的距離，單位為m，這里為80 m；Q為炸藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，延時爆破為最大一段藥量，單位為kg；按照本工程一次爆破單段最大藥量Q=25.2 kg；V為保護對象質(zhì)點振動安全允許速度，單位為cm/s，本標段取V=2 cm/s；K、α為與地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場情況,取K=170，α=1.8；

計算得：V=0.48 cm/s，經(jīng)驗算，振動安全距離符合規(guī)程的規(guī)定[7]。爆破時測得的震動波形如圖5所示[9-10]。

5 效果及體會

1）該環(huán)境復(fù)雜段的下包支洞共爆破186次，合計使用乳化炸藥15 807.6 kg，導(dǎo)爆管雷管16 858發(fā)，施工單位整個施工過程嚴格按照此設(shè)計方案進行施工，爆破取得了較好的效果，隧道在安全、質(zhì)量、進度等方面取得了很大的成功。根據(jù)圍巖的性質(zhì)，選擇合理的爆破掘進方法及單次進尺進度。隧道周邊孔采合理的光面爆破技術(shù)，進一步減小了爆破對軟弱圍巖的擾動，爆破輪廓面達到了很好的成型目的。

2）根據(jù)爆破點的實際地形情況，洞內(nèi)爆破時按照確定的警戒范圍劃定警戒區(qū)域，警戒區(qū)域內(nèi)禁止無關(guān)人員進入。因下包支洞東南側(cè)80 m有部分民房，為避免爆破作業(yè)時住戶受驚嚇，爆破作業(yè)前由政策處理組派人做好周邊住戶的思想工作，確保爆破作業(yè)過程中周邊住戶的正常生活。

圖5 典型爆破振動速度波形

3）采用合理的掏槽方式，實施“短進尺、弱爆破”，輔以超前支護，可以有效的減少對圍巖的擾動。

4）環(huán)境復(fù)雜的爆破項目，要配合爆破測振同時進行，通過測的的數(shù)據(jù)對爆破參數(shù)設(shè)計進行核驗，從而不斷優(yōu)化改進爆破參數(shù)設(shè)計，以達到更好的爆破效果。

5）根據(jù)被爆巖性的變化，應(yīng)隨時進行試爆，摸索最佳炸藥單耗和最佳裝藥結(jié)構(gòu)，以提高和改善爆破效果。

6）在每班作業(yè)之前，作業(yè)班長應(yīng)先到工作面查看圍巖、滲水等情況，并鉆鑿超前探水孔，探水孔長度不小于5.0 m，如有異常應(yīng)及時向工程技術(shù)人員報告[8]；進入隧道鉆孔作業(yè)之前，應(yīng)清理工作面上的浮石和破碎層危巖，并按設(shè)計要求步驟進行及時支護。

［1］關(guān)寶樹．隧道工程施工要點集［M］．北京：人民交通出版社，2003．

［2］朱永全．隧道工程［M］．北京：中國鐵道出版社，2005．

［3］劉書廣，費維水．施工爆破對隧道圍巖的擾動分析［J］．交通世界，2006（8）：73-76．

［4］鄧顯平．隧道超欠挖的影響因素及控制途徑［J］．公路交通科技，2009（1）：5-6．

［5］鄒樹梅，王勝勇．軟弱圍巖控制爆破設(shè)計與施工［J］．工程力學(xué)，2000（S1）：742-750．

［6］林從謀.淺埋隧道掘進爆破振動特性、預(yù)報及控制技術(shù)研究［D］．上海：同濟大學(xué)，2005．

［7］GB 6722—2014爆破安全規(guī)程［S］．北京：中國標準出版社，2014.

［8］高朋飛，劉陽春，傅菊根.瑯琊山隧道軟弱圍巖爆破施工技術(shù)［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2016（11）：42-43.

［9］呂增寅.城市公路隧道減振爆破施工技術(shù)研究［J］.地下工程與隧道，2007（3）：85-88．

［10］廟延鋼，欒龍發(fā)．爆破工程與安全技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007．

【責任編輯：張東旭】

Practice of control blasting technology for water conveyance tunnel

ZHANG Xuesong,LI Jian
(Hangzhou Civil Air Defense Engineering Co.,Ltd.,Hangzhou 310002,China)

The article introduces a water tunnel excavation blasting in lower branch hole.Under the situation of the geological environment and complex blasting surroundings,the company adopts the full section excavation method,through selecting the reasonable parameters of cuthole,auxiliary hole,surrounding hole,hole bottom to make the tunnel excavation complete blasting vibration,flying rocks and other harmful effects in the controllable range,which can provide reference for similar engineering.

water conveyance tunnel;lower branch hole;blasting excavation;safety check

U455.6

B

1671－9816（2017）08－0068－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.08.019

張雪松，李健.引水隧道控制爆破技術(shù)實踐［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（8）：68-71.

2017-05-26

張雪松（1992—），男，助理工程師，本科，從事爆破施工技術(shù)及管理工作。。