藍(lán)天誠

（中鐵十七局集團(tuán)第六工程有限公司　福建福州　360000）

1　工程簡介

西山隧道起訖里程為DK255+949.62～DK256+859，全長909.38m，其中Ⅴ級(jí)圍巖379.38m，占隧道總長的41.7%，開挖工法采用六步CD法、三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法（設(shè)臨時(shí)鋼架）；Ⅳ級(jí)圍巖360m，占隧道總長的39.6%，開挖工法采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法、三臺(tái)階法；Ⅲ級(jí)圍巖70m，占隧道總長的7.7%。

在西山隧道線路左側(cè)72～102m范圍有一條中石油西氣東輸三級(jí)管道青龍寨隧道，與線路夾角為84°。在西山隧道進(jìn)口端線路左側(cè)有一中石化東孚油庫，西山隧道爆破過程中，對西氣東輸三級(jí)管道、管道隧道及東孚油庫的影響，振速控制在2cm/s。

2　隧道開挖方法及鉆爆設(shè)計(jì)

2.1　施工方法

開挖施工前采用TSP、地質(zhì)雷達(dá)、超前鉆探、加深炮孔、地質(zhì)素描等方法進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，堅(jiān)持“機(jī)械開挖、噴錨緊跟、監(jiān)控量測、及時(shí)反饋和修正”的原則。

根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)，Ⅴ級(jí)圍巖采用六步CD法或是開挖三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法（設(shè)臨時(shí)鋼架），拱部在開挖前應(yīng)施作洞身管棚或是小導(dǎo)管超前支護(hù)；洞身Ⅳ級(jí)圍巖采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法開挖，拱部易坍塌段落在開挖前應(yīng)施作必要的小導(dǎo)管超前支護(hù)；Ⅲ級(jí)圍巖地段采用臺(tái)階法開挖；Ⅱ級(jí)圍巖地段根據(jù)地質(zhì)情況采用全斷面法開挖。

采取鑿眼、爆破、鏟裝、運(yùn)輸?shù)裙こ塘魉鳂I(yè)的方法，按隊(duì)伍專業(yè)化、施工機(jī)械化、信息化、管理科學(xué)化的原則，精心組織施工。使整個(gè)工程施工形成鑿眼、爆破、鏟裝、運(yùn)輸?shù)榷囗?xiàng)目齊頭并進(jìn)的作業(yè)格局。

2.2　鉆爆設(shè)計(jì)

根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)及現(xiàn)場實(shí)地調(diào)查，西山隧道采用控制爆破開挖，爆破施工主要保護(hù)對象為中石油西氣東輸管道和青龍寨隧道以及中石化東孚油庫。對保護(hù)建筑物和構(gòu)筑物主要采取主動(dòng)防護(hù)的方式，爆破時(shí)采用微差控制爆破方法，嚴(yán)格控制裝藥量，減小爆破振動(dòng)對保護(hù)建筑物和構(gòu)筑物的影響。

2.2.1選用爆破器材

（1）炸藥選擇

本工程爆破采用φ32mm的2#巖石乳化炸藥；

（2）雷管選擇

采用數(shù)碼雷管；

（3）導(dǎo)爆索

用于周邊眼光面爆破；

（4）起爆系統(tǒng)

采用CHA-1000型起爆器及激發(fā)針。

2.2.2爆破施工工藝流程（見圖1）

2.2.3Ⅴ級(jí)圍巖弱爆破鉆爆參數(shù)

（1）炸藥單耗q：根據(jù)圍巖的實(shí)際情況，及周邊土體的開挖情況，炸藥單耗取q=0.3～0.6kg/m3，實(shí)際炸藥單耗應(yīng)根據(jù)爆破實(shí)際結(jié)果進(jìn)行合理調(diào)整。

（2）布孔形式：根據(jù)需爆破巖體的實(shí)際情況，合理布置炮孔。當(dāng)布置單個(gè)炮孔時(shí)，炮孔布設(shè)在爆破巖體的中心部位，當(dāng)布置多個(gè)炮孔時(shí)，炮孔盡量以梅花形布設(shè)，使炮孔均勻分布在爆破巖體內(nèi)，達(dá)到較好的破碎效果。

（3）孔、排距：當(dāng)以梅花形布置多個(gè)炮孔時(shí)，為減少爆破振動(dòng)對周邊圍巖的擾動(dòng)，采用多打孔，少裝藥，取孔距a=0.6m，排距b=0.5m。實(shí)際孔、排距應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況合理調(diào)整。

（4）炮孔深度：炮孔深度應(yīng)根據(jù)被爆破巖體的實(shí)際情況調(diào)整。

圖1　爆破施工主要工藝流程圖

（5）裝藥結(jié)構(gòu)：采取連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。

2.2.4Ⅳ級(jí)圍巖鉆爆參數(shù)

（1）炮孔直徑：d=38～42mm。

（2）炮孔數(shù)量：炮孔數(shù)目參考公式：N=3.3（fS2）1/3計(jì)算結(jié)果確定。

式中：N為炮孔數(shù)目個(gè)數(shù)（光面爆破適當(dāng)增加6～12%）；

f為巖石堅(jiān)固系數(shù)；

S為隧道掘進(jìn)斷面面積，m2。

（3）炸藥單耗：q=0.6-1.2kg/m3。

（4）炮孔布置方式：采用復(fù)式楔形掏槽，在中心偏下位置布置掏槽眼，輔助眼均勻布置在掏槽眼與周邊眼之間，掏槽眼深度比輔助眼、周邊眼深 10～20%，周邊眼底部外傾 3～5°。

（5）輔助眼：a=b=700mm。

（6）周邊眼光面爆破：炮眼間距a=（10～15）d，周邊眼間距a周=500mm。

（7）底板眼：底板孔由于壓渣的原因，應(yīng)適當(dāng)加密，間距一般為輔助孔的80%左右，設(shè)計(jì)為0.6m。

（8）炮眼深度L：采用手持式鑿巖機(jī)鉆孔，孔深L=1.5m，其中掏槽眼應(yīng)比輔助眼、周邊眼加深20%。

（9）裝藥結(jié)構(gòu)：輔助眼、掏槽眼和底板眼采用連續(xù)裝藥，周邊眼采用水袋間隔裝藥。所有裝藥炮眼均采用炮泥堵塞，堵塞長度不小于40cm。以上爆破參數(shù)經(jīng)試爆后，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最佳爆破效果。

2.2.5Ⅲ級(jí)圍巖爆破鉆爆參數(shù)

（1）炮孔直徑：d=38～42mm；

（2）炮孔數(shù)量：炮孔數(shù)目參考公式：N=3.3（fS2）1/3計(jì)算結(jié)果確定；

式中：N為炮孔數(shù)目個(gè)數(shù)（光面爆破適當(dāng)增加6～12%）；

f為巖石堅(jiān)固系數(shù)；

S為隧道掘進(jìn)斷面面積，m2；

（3）炸藥單耗：q=0.6-1.2kg/m3；

（4）炮孔布置方式：分別在：洞中心偏下位置布置掏槽眼，輔助眼均勻布置在掏槽眼與周邊眼之間，掏槽眼深度比輔助眼、周邊眼深10～20%，周邊眼底部外傾 3～5°；

（5）輔助眼：a=b=800mm；

（6）周邊眼光面爆破：炮眼間距a=（10～15）d，周邊眼間距a周=500mm；

（7）底板眼：底板孔由于壓渣的原因，應(yīng)適當(dāng)加密，間距或抵抗線一般為輔助孔的80%左右，設(shè)計(jì)為0.6m；

（8）炮眼深度：采用手持式鑿巖機(jī)鉆孔，孔深L=2.5m，其中掏槽眼應(yīng)比輔助眼、周邊眼加深20%。

以上爆破參數(shù)經(jīng)試爆后，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最佳爆破效果。

2.2.6Ⅱ級(jí)圍巖爆破鉆爆參數(shù)

（1）炮孔直徑：d=38～42mm；

（2）炮孔數(shù)量：炮孔數(shù)目參考公式：N=3.3（fS2）1/3計(jì)算結(jié)果確定。

式中：N為炮孔數(shù)目個(gè)數(shù)（光面爆破適當(dāng)增加6～12%）；

f為巖石堅(jiān)固系數(shù)；

S為隧道掘進(jìn)斷面面積，m2；

（3）炸藥單耗：q=0.6-1.2kg/m3；

（4）炮孔布置方式：中心偏下位置布置掏槽眼，輔助眼均勻布置在掏槽眼與周邊眼之間，掏槽眼深度比輔助眼、周邊眼深10～20%，周邊眼底部外傾 3～5°；

（5）輔助眼：a=b=800mm；

（6）周邊眼光面爆破：炮眼間距a=（10～15）d，周邊眼間距a周=400mm；

（7）底板眼：底板孔由于壓渣的原因，應(yīng)適當(dāng)加密，間距或抵抗線一般為輔助孔的80%左右，設(shè)計(jì)為0.5～0.6m；

（8）炮眼深度：采用手持式鑿巖機(jī)鉆孔，孔深L=3.5m，其中掏槽眼應(yīng)比輔助眼、周邊眼加深20%。

以上爆破參數(shù)經(jīng)試爆后，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最佳爆破效果。

2.2.7裝藥結(jié)構(gòu)和起爆網(wǎng)絡(luò)

隧道掏槽眼、輔助眼和底板眼采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)和簇連起爆網(wǎng)路，周邊眼采用水袋間隔不耦合裝藥。

3　施工安全保證措施

3.1　西山隧道控制爆破主要控制措施

（1）加強(qiáng)、完善保護(hù)對象周邊環(huán)境及安全警戒、保護(hù)措施；

（2）對西氣東輸天然氣管道和中石化油庫的爆破振動(dòng)速度控制在2c m/s以內(nèi)；

（3）施工前對西氣東輸天然氣管道、青龍寨隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量狀況、中石化油庫進(jìn)行評(píng)價(jià)及安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；

（4）爆破施工Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖增設(shè)減振措施；

（5）采取可行的防護(hù)措施，控制洞口個(gè)別飛石，確保無飛石；

（6）委托具有相應(yīng)資質(zhì)的第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)速率監(jiān)測，并與產(chǎn)權(quán)單位建立安全聯(lián)動(dòng)機(jī)制及完整檔案資料。

3.2　飛石控制防護(hù)措施

在爆破施工中控制爆破飛石應(yīng)考慮以下措施：

（1）炮孔用巖粉或黃泥填塞，保證孔口堵塞長度和加強(qiáng)堵塞質(zhì)量；

（2）嚴(yán)格按設(shè)計(jì)和具體地質(zhì)條件選擇單位炸藥消耗量和填塞長度，利用地形地質(zhì)條件，避免炮孔布置在地質(zhì)弱面或斷層、裂隙上；

（3）合理的起爆模式，每個(gè)炮孔都具備側(cè)向自由面和延遲起爆時(shí)間。

3.2　振動(dòng)控制措施

（1）根據(jù)爆破區(qū)域的實(shí)際環(huán)境情況采用諸如數(shù)碼雷管爆破、打減振孔等積極的爆破減振技術(shù)。

（2）進(jìn)行爆破振動(dòng)測試，根據(jù)振動(dòng)測試數(shù)據(jù)，控制最大段藥量，合理選擇毫秒間隔時(shí)間。

（3）根據(jù)被保護(hù)物與爆源的相對位置，確定合理的抵抗線方向和起爆順序。

3.3　沖擊波控制措施

隧道內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)警戒，所有人員撤離到警戒線外，躲避沖擊波的傷害。隧道掘進(jìn)在小于100m時(shí)，警戒范圍為暗洞洞口100m內(nèi)；隧道掘進(jìn)大于100m時(shí)，安全警戒點(diǎn)為暗洞洞口周邊。

3.4　有毒氣體

隧道爆破后，需做好排氣通風(fēng)工作（通風(fēng)時(shí)間不少于30min），并確認(rèn)安全后，經(jīng)現(xiàn)場指揮員批準(zhǔn)方能進(jìn)入作業(yè)區(qū)，并采取通風(fēng)以外的其它消煙和檢測措施，確保每次入洞人員的安全。

4　結(jié)語

總而言之，在進(jìn)行隧道爆破作業(yè)時(shí)，為了保證施工安全，需要重點(diǎn)針對爆破中的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)合理的爆破方案，并嚴(yán)格按照工藝流程進(jìn)行操作，最大限度減少作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，降低對周圍環(huán)境的影響。