摘要：本文以蒼龍峽隧道為例，對該隧道的地質(zhì)條件和工程概況進(jìn)行了簡要描述，針對蒼龍峽隧道的具體情況，提出了隧道爆破施工的必要性及相應(yīng)的施工方案，以確保在復(fù)雜地質(zhì)條件下實(shí)現(xiàn)高效、安全的施工。

關(guān)鍵詞：隧道工程；爆破施工；蒼龍峽隧道；地質(zhì)條件

中圖分類號：U455.6""""""""""""""""""""""""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A"""""""""""""""""""""""""""""""""" 文章編號：1673?6478（2023）S1?0097?03

0 引言

隧道作為現(xiàn)代交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，為連接交通樞紐、縮短行程距離以及改善地區(qū)交通狀況發(fā)揮著重要作用。在復(fù)雜地質(zhì)條件下建設(shè)隧道，往往面臨著諸多挑戰(zhàn)，而隧道爆破施工技術(shù)作為一種高效、快速的施工方法，正日益成為攻克這些難題的重要手段。本文以臨淄至臨沂高速公路蒼龍峽隧道為依托，對該隧道所在處的地質(zhì)情況，以及爆破施工過程中的爆破工藝進(jìn)行分析，提出了在隧道爆破工程中的技術(shù)應(yīng)用原理及注意事項(xiàng)。

1 工程概況

蒼龍峽隧道為雙向六車道雙洞單向行車隧道，位于淄博市淄川區(qū)龍泉鎮(zhèn)龍灣峪村西側(cè)約400m處。該隧道設(shè)計(jì)為小凈距長隧道，建筑限界15.25m×5m，入口和出口洞門形式均為端墻式，設(shè)四處人行橫洞，一處車行橫洞，如表1所示。

1.1 工程地質(zhì)條件

蒼龍峽隧址區(qū)主要巖性為古生界奧陶系灰?guī)r，局部夾薄層泥灰?guī)r。強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r呈淺灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石等，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部溶蝕裂隙發(fā)育，局部夾泥灰?guī)r薄層，巖芯多呈碎塊狀，局部呈少量短柱狀，錘擊較易碎，承載力基本容許值為500～800kPa。中風(fēng)化灰?guī)r呈青灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石等，節(jié)理裂隙發(fā)育，層面及節(jié)理裂隙面見泥質(zhì)或方解石填充，取芯呈短柱狀及碎塊狀，局部溶蝕裂隙發(fā)育，見少量溶蝕孔洞，溶蝕裂隙面見黃褐色充填物，局部夾泥灰?guī)r薄層，承載力基本容許值為1"000～2"000kPa。

隧址區(qū)整體呈剝蝕低山丘陵地貌，地表植被較發(fā)育，大部分區(qū)域基巖埋深較淺，隧址區(qū)頂部基巖直接出露，風(fēng)化現(xiàn)象嚴(yán)重，局部表層覆蓋殘坡積物，谷底堆積有較厚的洪積物、坡積物。隧道進(jìn)口、出口第四系覆蓋層較薄，基巖埋深較淺，局部區(qū)域基巖出露。隧址區(qū)海拔高程254.2～460.3m相對高差約206.1m，整體較陡，隧道最大埋深約128.0m。

根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行綜合判定，蒼龍峽隧道圍巖級別為Ⅲ～Ⅴ級。圍巖級別在洞身長度中的占比情況見表2所示。

1.2 水文條件

隧址區(qū)屬碳酸鹽巖裂隙巖溶含水區(qū)，但全線未發(fā)現(xiàn)地表及地下巖溶水體。隧道進(jìn)、出口及洞身段均未見水系發(fā)育，經(jīng)調(diào)查全線未見出水點(diǎn)及滲水點(diǎn)。由于場區(qū)地形較陡，有利于地表水和地下水排泄，地下水穩(wěn)定水位標(biāo)高遠(yuǎn)低于隧道設(shè)計(jì)標(biāo)高，故地表水及地下水對隧址區(qū)影響不大，水文條件較簡單。

2 爆破施工的必要性

爆破施工在各種工程的施工過程中應(yīng)用較為廣泛，尤其在公路、鐵路建設(shè)施工中。蒼龍峽隧道項(xiàng)目位于山嶺重丘區(qū)，工程技術(shù)人員通過對山體的勘測后進(jìn)行了方案論證，鑒于較為特殊的地質(zhì)環(huán)境，最終決定該隧道的開挖使用爆破技術(shù)。

相比傳統(tǒng)的機(jī)械挖掘方法，爆破施工能夠更快地破壞硬巖、堅(jiān)硬地層等難以鉆掘或挖掘的地質(zhì)條件，節(jié)省施工時(shí)間，從而使項(xiàng)目順利完工[1]。同時(shí)，使用隧道爆破施工可以在短時(shí)間內(nèi)能夠破壞大量地質(zhì)巖石，從而減少了耗時(shí)的機(jī)械挖掘，節(jié)省了施工成本，對于長距離、大規(guī)模的隧道工程，更是一種高效的選擇?[2]。

3 爆破施工工藝

3.1 爆破施工安全保證措施

隧道在進(jìn)行爆破施工時(shí)，須注重加強(qiáng)對爆破作業(yè)的安全管理。由于爆破過程中部分炸藥能量轉(zhuǎn)化為地震波，同時(shí)產(chǎn)生一定飛石、沖擊波、爆破毒氣和噪聲，影響建筑物、機(jī)械設(shè)備及生命財(cái)產(chǎn)的安全，爆破時(shí)務(wù)必對其安全情況進(jìn)行校驗(yàn)，采取嚴(yán)格的防范措施加以保護(hù)確定爆破安全。洞口開挖爆破時(shí)，人員與爆破點(diǎn)的安全距離設(shè)定為200m，橫洞內(nèi)對設(shè)備安全距離設(shè)定為100m（指非機(jī)動設(shè)備），并加以適當(dāng)防護(hù)[3]。

此外，對爆破器材的選用必須符合規(guī)定。爆破施工前定人員、定崗位、定安全責(zé)任，做好安全警戒工作，安全措施不落實(shí)不準(zhǔn)爆破。實(shí)施爆破施工時(shí)，按要求設(shè)置警戒區(qū)，洞內(nèi)爆破作業(yè)必須統(tǒng)一安排。爆破作業(yè)各環(huán)節(jié)均須由經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)并取得上崗證的爆破作業(yè)人員操作作業(yè)。布孔、裝藥、聯(lián)線、覆蓋、起爆均按既定方案并由爆破工程師的監(jiān)督指導(dǎo)下進(jìn)行。爆破后，爆破員必須按照規(guī)定的等待時(shí)間進(jìn)入爆破地區(qū)，檢查有無危石、支護(hù)破壞和盲炮等[4]。

3.2 施工工藝

蒼龍峽隧道左洞和右洞均采用兩臺階法進(jìn)行施工。臺階法開挖將全斷面共分上臺階和下臺階兩部分，采用平行流水作業(yè)，先開挖上臺階，下臺階跟進(jìn)施工，其施工工序如圖1所示。?

3.2.1 施工方法

上臺階開挖高度約為6.6m，上臺階超前長度20～30m。下臺階分左右幅開挖，左右幅交替開挖（開挖面縱向距離不小于5m，避免上臺階鋼架兩側(cè)拱腳同時(shí)懸空）并進(jìn)行初期支護(hù)，以保證上臺階車輛通行。

隧道洞身開挖采用光面爆破，風(fēng)動鑿巖機(jī)鉆孔，人工裝藥；爆破采用非電毫秒雷管起爆，乳化炸藥或2#巖石硝銨炸藥爆破。開挖使用自制臺架作為施工平臺進(jìn)行施工作業(yè)；隧道出碴采用無軌運(yùn)輸方式，裝載機(jī)裝碴，挖掘機(jī)清底，自卸汽車出渣[5]。

3.2.2 爆破技術(shù)要求

爆破設(shè)計(jì)方案要求安全、可靠，易于操作，便于工人學(xué)習(xí)、掌握和安全施作。因隧道左右線凈距較小，中巖墻厚度約17～30m。全隧采用控制爆破，爆破振速控制在100mm/s以內(nèi)。隧道掘進(jìn)施工要求盡可能保持隧道周邊巖體的完整性、減少超欠挖量，采用微振動控制光面爆破技術(shù)，要求圍巖的半孔保存率：硬巖?80%，中硬巖?60%，軟巖?50%。圍巖錯臺在10cm以下。而且炮孔周圍無明顯的爆破裂紋，也無被爆破松動的巖石[6]。

3.2.3 爆破用材方案

爆破炸藥采用 32mm直徑的標(biāo)準(zhǔn)藥卷，雷管使用毫秒延期雷管、瞬發(fā)電雷管，雷管最后一段的延期時(shí)間不得大于170ms。周邊孔采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，其他孔采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

爆破網(wǎng)絡(luò)連接方式采用串聯(lián)。將相鄰兩個(gè)雷管的腳線各一根互相連接起來，最后將兩端剩余的兩根腳線連接到母線上，再用母線接入電源（起爆器）。傳爆順序?yàn)椋悍辣推鸨鳌^緣母線→絕緣腳線→毫秒延期導(dǎo)爆管雷管。掌子面孔內(nèi)微差控制爆破起爆順序：掏槽孔→擴(kuò)槽孔→掘進(jìn)孔→內(nèi)圈孔→周邊孔→底板孔[7]。

3.2.4 爆破安全驗(yàn)算

在隧道開挖爆破中，會有個(gè)別巖塊飛散距離較遠(yuǎn)，易對人員、設(shè)備或建筑成品產(chǎn)生危害，必須予以重視和控制。個(gè)別飛石的飛散距離跟爆破參數(shù)、孔口堵塞質(zhì)量等因素有關(guān)。隧道開挖爆破中，掏槽孔最有可能產(chǎn)生危害性飛石，特別注意其填塞質(zhì)量，并作飛石距離驗(yàn)算。

3.2.5 控制爆破產(chǎn)生飛散物的預(yù)防措施

炮孔設(shè)計(jì)合理、炮孔位置測量和驗(yàn)收嚴(yán)格，是控制飛散物事故的基礎(chǔ)。清理工作面上松動的石塊；裝藥前認(rèn)真校核各藥包的最小抵抗線，如有變化，必須修正裝藥量，不準(zhǔn)超裝藥量。施工時(shí)慎重對待軟弱帶、地質(zhì)構(gòu)造、節(jié)理裂隙較發(fā)育的區(qū)域，采取調(diào)整孔網(wǎng)參數(shù)、間隔堵塞和調(diào)整藥量等技術(shù)措施。堵塞長度必須大于最小抵抗線，堵塞必須密實(shí)；確保堵塞質(zhì)量，堵塞物中避免夾雜碎石。合理地分配雷管段位，采用不耦合裝藥，可以起到控制飛散物的作用。根據(jù)周邊環(huán)境的因素，采用嚴(yán)密的控制爆破防范措施。爆破期間安全警戒點(diǎn)和警戒距離的設(shè)置可根據(jù)地形、道路和房屋建（構(gòu)）筑物的實(shí)際情況來確定。為了防止爆破飛散物對周邊建筑物、設(shè)施和人員產(chǎn)生破壞和傷害，根據(jù)待爆巖體離周邊建（構(gòu)）筑物距離的遠(yuǎn)近采取不同的防護(hù)方式[10]。

3.2.6 爆破振速控制驗(yàn)算

最大單響藥量、振速、爆心至建（構(gòu)）筑物的距離三者關(guān)系式如下：

式中， 為一次爆破的最大單響裝藥量，kg； 為藥包中心至建（構(gòu)）筑物的最近距離，m； 為介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動速度，cm/s； 為與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。根據(jù)本標(biāo)段隧道地質(zhì)情況，此處 取150； 取1.3進(jìn)行驗(yàn)證校核。

根據(jù)以上公式，蒼龍峽隧道出口路基段進(jìn)行爆破，對土坯房造成影響范圍為直線距離1"106.05m內(nèi)，對磚房造成影響范圍為直線距離380.74m內(nèi)。

４ 結(jié)論

根據(jù)以上情況分析，隧道爆破施工技術(shù)在蒼龍峽隧道項(xiàng)目中表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢，有效地解決了地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，降低施工難度和風(fēng)險(xiǎn)。對于未來隧道爆破施工技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新，不斷改進(jìn)施工方案和方法。通過總結(jié)和改進(jìn)，相信隧道爆破施工技術(shù)將在未來更好地服務(wù)于交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為人們出行提供更加便捷、安全的通道。

參考文獻(xiàn)：

1. 嚴(yán)偉， 費(fèi)虎， 楊僑偉. 鄰近建筑城市隧道爆破振動影響規(guī)律研究[J]. 交通節(jié)能與環(huán)保， 2023， 19（04）： 222?227.
2. 耿世明， 唐海， 馬諭杰， 等. 裂隙圍巖隧道爆破開挖斷面輪廓控制研究與應(yīng)用[J]. 工程爆破， 2023， 29（02）： 80?86.
3. 管曉明， 宮哲， 程飛， 等. 隧道掌子面前后方圍巖爆破振動及精準(zhǔn)控制研究[J]. 河北工程大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版） ， 2023， 40（01）： 49?54 74.
4. 趙文清， 蘇暉， 李嘉庚， 等. 大斷面隧道爆破方案分區(qū)設(shè)計(jì)及其振動規(guī)律研究[J]. 鐵道建筑技術(shù)， 2023（04）： 57?61 74.
5. 張波. 大斷面隧道臺階法爆破開挖圍巖損傷特征研究[J]. 爆破， 2023， 40（01）： 69?76.
6. 林慧勤. 復(fù)雜圍巖環(huán)境下高速公路隧道爆破施工設(shè)計(jì)?以河南省 “雙千工程” 某高速公路隧道工程為例[J]. 運(yùn)輸經(jīng)理世界， 2023（02）： 79?81.
7. 朱耀璋. 高地應(yīng)力互層軟巖隧道爆破控制技術(shù)研究[J]. 北方交通， 2022（12）： 57?60.
8. 王海龍， 柏皓博， 王晟華. 下穿村莊隧道爆破振動效應(yīng)研究[J]. 工程爆破， 2022， 28（06）： 111?118.
9. 閻鳳強(qiáng). 隧道爆破施工技術(shù)的發(fā)展研究[J]. 建筑技術(shù)， 2022， 53（11）： 1494?1497.
10. 張輝. 臨近居民建筑隧道爆破設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 價(jià)值工程， 2022， 41（29）： 83?85.