宋其程

（廣西金建華民用爆破器材有限公司，廣西 百色 533000）

1 工程概況及施工難點(diǎn)

1.1 工程概況

擬建羅妹2號(hào)隧道進(jìn)口樁號(hào)為K0+080，設(shè)計(jì)高程為936.78m，出口樁號(hào)終點(diǎn)為K0+340，設(shè)計(jì)高程為939.38m，隧道長(zhǎng)260m，最大埋深50.5m，為單拱短隧道。隧道全線均位于直線上，縱坡為1%。隧道設(shè)計(jì)開(kāi)挖斷面尺寸：半圓拱半徑為6.100m，邊墻高度為1.935m，上下臺(tái)階合計(jì)標(biāo)高為8.035m，隧道最大寬度為12.200m。隧道進(jìn)、出口段位于洼地邊緣，由東向西下穿一近南北向的山坳口，兩端地勢(shì)較低，中部地勢(shì)較高，地形起伏較大，覆蓋層較薄，部分基巖裸露，地表植被較發(fā)育。隧道軸線地面高程介于944～991m，相對(duì)高差約47m。羅妹2號(hào)隧道呈西北走向，采用由西北端向東南端單向爆破開(kāi)挖，隧道開(kāi)挖進(jìn)口端（K0+080）正北方向5m處有1條待拆的民用電纜線和1條由山頂木材廠橫穿過(guò)進(jìn)洞口的居民用電線路，西南方向分別為790縣道、羅妹隧道和樂(lè)業(yè)縣公安局警犬中隊(duì)，距離790縣道32m，與原羅妹隧道凈距24m，距離樂(lè)業(yè)縣公安局警犬中隊(duì)42m。羅妹2號(hào)隧道開(kāi)挖進(jìn)口端上方山頂垂直距離50m、水平距離65m處有1個(gè)木材加工廠、1棟普通民房及1條居民用電線路；其余方向?yàn)榛牡睾蜕襟w。隧道進(jìn)口端周?chē)h(huán)境具體如圖1、圖2所示。

圖1 隧道進(jìn)口周?chē)h(huán)境及其警戒示意圖

1.2 施工難點(diǎn)

圖2 隧道進(jìn)口周?chē)h(huán)境圖

羅妹2號(hào)隧道周?chē)h(huán)境復(fù)雜，應(yīng)加強(qiáng)爆破有害效應(yīng)控制，根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB 6722—2014）核算出爆破振動(dòng)影響情況如表1所示[1]。

表1 爆破振動(dòng)影響情況表 單位：m

2 爆破方案設(shè)計(jì)

羅妹2號(hào)隧道開(kāi)挖中Ⅲ級(jí)圍巖開(kāi)挖長(zhǎng)度為130m，Ⅳ級(jí)圍巖長(zhǎng)度為40m，V級(jí)圍巖長(zhǎng)度為90m，全部采用上下兩個(gè)臺(tái)階爆破開(kāi)挖法進(jìn)行開(kāi)挖[2-3]。上臺(tái)階超前開(kāi)挖30m后，開(kāi)挖下臺(tái)階。上臺(tái)階每循環(huán)爆破進(jìn)尺3.0～3.2m，為便于清碴，在掏槽內(nèi)布置3個(gè)破碎孔。爆破開(kāi)挖輪廓及分層布置圖如圖3所示。

圖3 圍巖一般地段上下臺(tái)階斷面分配圖（單位：cm）

2.1 隧道上臺(tái)階爆破開(kāi)挖

羅妹2號(hào)隧道上臺(tái)階采用光面爆破控制隧道周壁開(kāi)挖的平整度和水平楔形孔掏槽方式，每循環(huán)進(jìn)尺3.0～3.2m，掏槽孔深4.2m，掏槽眼的孔口間距為1.0～1.5m，孔底間距為0.5～0.8m，崩落孔、周邊孔深3.6m。掏槽孔、崩落孔、周邊孔具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下[4-5]。

（1）掏槽孔。破碎孔布置在掏槽孔面中心位置，先于掏槽孔起爆，爆破后為掏槽孔設(shè)置自由面，使掏槽孔爆破后，掏槽效果明顯。一般破碎孔直徑為42mm，個(gè)數(shù)為3個(gè)。為保證掏槽效果，同時(shí)保證整個(gè)上臺(tái)階爆破后能形成較為完整的輪廓，根據(jù)類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)，破碎孔布置在兩排掏槽孔的中心位置上，如圖4所示。裝藥系數(shù)為0.90～0.95，炸藥單耗為6～10kg/m3。

圖4 上臺(tái)階掘進(jìn)炮孔布置及斷面圖（單位：cm）

（2）崩落孔。崩落孔鉆孔深度取值為3.0m，炮眼直徑d炮眼=42mm，孔距為80cm。

（3）周邊孔光面爆破參數(shù)。炮孔直徑d=[1/(8～18)]a（a=0.5～0.7m，a為光爆孔孔距）；光爆層厚度W光=(10～12)d；炮孔密集系數(shù)m=E/W光；不耦合系數(shù)D=d孔/d炸=1.25～2.0；線裝藥密度q=0.1～0.2kg/m。

（4）單孔裝藥量：Q=qaWLm。

式中：Q為單孔裝藥量，kg；q為單位炸藥消耗量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取值為0.85kg/m3，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖層性質(zhì)適當(dāng)調(diào)整；a為炮孔間距，m；W為最小抵抗線，m；L為炮孔深度，m；m為炮孔所在部位系數(shù)。隧道炮孔布置圖如圖4所示。

由圖4可知，中間破碎孔布置數(shù)量為3個(gè)，間隔60cm；楔形掏槽孔沿空孔對(duì)稱(chēng)布置，左右各布置一排，孔距為60cm，楔形掏槽孔傾斜角度為75°，掏槽孔開(kāi)口與空孔間距為190cm，孔底間距為92.5cm；輔助孔采用80cm×80cm布置，周邊孔孔距為50cm。上臺(tái)階炮孔段位布置如圖5所示。

圖5 上臺(tái)階炮孔段位布置圖

由圖5可知，上臺(tái)階炮孔共分為18個(gè)段位，掏槽孔、破碎孔、崩落孔的時(shí)間間隔為10～30ms，周邊孔時(shí)間間隔5～10ms為宜[6-7]。上臺(tái)階一次掘進(jìn)爆破參數(shù)表如表2所示。

表2 上臺(tái)階爆破主要參數(shù)列表

2.2 隧道下臺(tái)階開(kāi)挖

下臺(tái)階臨空面多、好，炮孔夾制小，爆破條件較好，由于上部條件超前掘進(jìn)，形成了減震的自由空間，采用松動(dòng)爆破方式降低爆破對(duì)隧道輪廓影響，控制超欠挖。根據(jù)類(lèi)似施工經(jīng)驗(yàn)，下臺(tái)階炮孔布置如圖6所示。下臺(tái)階炮孔深度及裝藥設(shè)計(jì)如表3所示。

圖6 下臺(tái)階炮孔布置及剖面圖（單位：cm）

表3 下臺(tái)階圍巖主要爆破參數(shù)表

3 爆破振動(dòng)安全校核

羅妹2號(hào)隧道爆破有害效應(yīng)對(duì)周邊環(huán)境的影響主要是爆破振動(dòng)。根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB 6722—2014）的相關(guān)規(guī)定，該工程中所爆巖石主要為石灰?guī)r，為中等堅(jiān)硬巖石，選取K=150，α=1.5，爆破點(diǎn)周邊羅妹隧道允許最大振動(dòng)速度取12cm/s，爆破點(diǎn)周邊普通民房允許最大振動(dòng)安全速度取2.0cm/s。由此可以得出，羅妹隧道最大一段單響允許藥量與各保護(hù)性建筑物的爆心距的關(guān)系如圖7所示[8-9]。

圖7 羅妹2號(hào)隧道不同V值下單響允許最大藥量與爆心距離的關(guān)系圖

由圖7可知，當(dāng)爆破點(diǎn)距離民房＜70m時(shí)，一次單響最大藥量應(yīng)根據(jù)上圖選取民房與爆破點(diǎn)不同距離時(shí)的一次單響最大藥量；當(dāng)爆破點(diǎn)距離＞70m時(shí)，最大一次單響藥量應(yīng)考慮羅妹2號(hào)隧道不受損壞，即最大一次單響藥量應(yīng)＜88.47kg。為控制最大一段單響藥量，采用導(dǎo)爆管雷管起爆時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)好同段雷管數(shù)，采用數(shù)碼電子雷管起爆時(shí)應(yīng)采用逐孔起爆方案。

4 爆破后隧道變形監(jiān)測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)分為必測(cè)項(xiàng)目和選測(cè)項(xiàng)目?jī)纱箢?lèi)。該工程開(kāi)展地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察，隧洞周邊位移量測(cè)、拱頂下沉量測(cè)為必測(cè)項(xiàng)目[9]。

5 結(jié)論

（1）羅妹2號(hào)隧道爆破采用上下臺(tái)階分階段爆破掘進(jìn)的方式即減少一次起爆藥量可降低爆破有害效應(yīng)對(duì)周邊環(huán)境的影響，也使人員物資搭配更加合理，加快了掘進(jìn)的速度[10-11]。

（2）水平楔形掏槽方式進(jìn)行掏槽時(shí)，掏槽孔區(qū)域產(chǎn)生的爆破振動(dòng)有害效應(yīng)最大，所以根據(jù)Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等圍巖不同的巖性，保證掏槽效果的同時(shí)，應(yīng)合理控制掏槽孔和掏槽孔中心區(qū)域的破碎孔單孔裝藥量、延遲時(shí)間。

（3）由于羅妹2號(hào)隧道對(duì)周邊建筑產(chǎn)生爆破振動(dòng)的影響，在不同建筑安全振動(dòng)速度允許值的情況下，應(yīng)及時(shí)構(gòu)建單段允許最大藥量與爆心距之間的關(guān)系圖表。確定好不同爆心距的狀態(tài)下，允許一次單段起爆藥量是減少爆破振動(dòng)危害的關(guān)鍵步驟。

（4）電子數(shù)碼雷管在隧道掘進(jìn)過(guò)程中，雖然每個(gè)炮孔的延遲時(shí)間可以自由設(shè)定，但是由于電子雷管在隧道掘進(jìn)中存在瞎炮率，所以每次掘進(jìn)后，應(yīng)優(yōu)化炮孔延遲時(shí)間，使之達(dá)到爆破最優(yōu)效果。