钻爆在隧道洞身挖掘中的安全控制探讨

朱华卿

(中铁二十局第六工程公司，陕西 咸阳 712000)

在隧道施工中，钻爆法是通过钻孔、装药、爆破开挖岩石来获得爆破效果的。在施工前，要根据地质条件、断面大小、支护方式、工期要求以及施工设备、技术等条件，选定掘进方式。

1 工程基本情况

本文研究的隧道位于河北境内某公路段，该地区属于构造剥蚀中低山地貌，公路横行穿过山脊，纵、横的山地表现两头低，中间高起，地面高程在541.1～568.2m，相对高差在20～80m，自然横坡16°～73°。上为碎石，在7～10m左右，第四系全新统洪积层;下为风化上太古石家栏组，黑云片麻石。地表起伏打，植被一般。以第四系孔隙水及基岩裂隙水为主的地下水，黑云片麻石基岩裂隙水不多，小水量，并且随着季节变化而定，汇流其中的地下水少。在山体区没有其他不良地质和特别情况。

该隧道为分离式，洞门采用端墙式和削竹式，基本参数如表1所示:

表1 隧道基本参数

该隧道的工程数量主要分左右线隧道工程量和洞身工程量，如表2所示:

表2 隧道工程量

2 防爆措施

浅孔小药量多次爆破的方法是针对在实际爆破中计算的散乱物体飞散距离超过飞散物距离的情况而采取的。同时，针对该情况可以通过在地段内设置防爆墙(条件要求高)来解决［1］。若计算的爆破震动波超过要求，可以通过降低每孔装药量，且加设预裂孔技术手段来进一步控制地震波的威力，提高作业安全，防止事故发生。与此同时，针对地质较为复杂的地段，需要在爆破开始前做好检查准备工作，包括勘察岩层含水、气、油及有关爆破安全的因素，在查明后制定有效的方案，排除安全隐患。

3 爆破方案

通过研究论证后，采用钻爆的方式来完成洞身的挖掘爆破工作。首先明确钻爆设计控制要点:(1)控制爆破震动带来围岩的松动和破裂，防止裂口有渗漏水问题［2］。(2)确保后续爆破过程中，产生对隧道早期支护或衬砌结构震动影响。(3)在方案中，因为涉及分部开挖，需要在爆破中考虑邻近的洞室的支护稳定情况。(4)需要控制邻近建筑物等设施的安全问题。(5)分析挖掘中轮廓及机械化施工对岩石块度的相关要求［3］。(6)做好动态方案的评估和监测，确保各项指标良好，包括经济指标、操作指标、安全指标和质量指标。

其次，由于钻爆的破坏性，需要实施相关减震措施来降低安全风险，管理好风险。其中涉及到爆破震动强度的相关因素，包括爆破器材的合适与质量要求、不同部位的时间间隔、单段起爆药量、掏槽的爆破开挖方式等。具体的安全措施包括:(1)选择符合质量要求的爆破器材。为了更好地获得减震效果，在爆破器材的选择上，参考的因素为炸药与岩石的匹配度。据此，通过隧道挖掘过程中，根据掏槽眼、扩槽眼和掘进眼的具体情况，挑选了高爆速的2号岩石硝铵炸药，注意在有水处应用乳化炸药;针对光爆孔给予专用φ25小直径光爆炸药，注意防水。同时，雷管的选择，参考了精度高的非电毫秒延期导爆管雷管参数，主要是为了控制爆破中出现串段风险，以获得更好的爆破效果，控制好安全问题。(2)不同部位的时间间隔。通过合理的起爆时差，可以更好地获取爆破效果。一是更好减震，时间间隔设计安全，可以防止邻近段位的雷管因为起爆出现爆破震动叠加情况;二是根据不同段位确定相应的间隔时差，控制爆破风险。(3)单段起爆药量。通过在隧道爆破中设计合理分段，可以保证爆破的效果，通过减少单段起爆药量，更有效地控制爆破中带来的震动隐患。在钻爆设计中，通过计算分析被保护对象的最大震速，得出单段药量的最大值，来更好地分段，最后对分段的要求复核，减少安全隐患。(4)掏槽的爆破开挖方式。掏槽的爆破开挖方式的选择，需要针对实际工程进展，包括隧道不同部位的开挖方式，挖掘的断面大小，循环进尺的具体实际情况，配合工期总体计划，钻孔设备条件使用情况等，来研究采用最好的减震方案［4］。

最后，需要明确主要的爆破部位。针对Ⅲ级围岩上下台阶法钻爆设计，根据开挖方案，隧道Ⅲ级围岩，采取上下台阶法光面爆破技术，掏槽采取中空直眼法掏槽，Ⅲ级围岩循环进尺3.0m。针对Ⅳ、Ⅴ级围岩钻爆设计，Ⅳ级围岩根据开挖方案采取台阶法开挖，采取上下台阶法微震控制爆破技术，掏槽采取楔形掏槽，每循环进尺1.5m。Ⅴ级围岩根据开挖方案采取双侧壁法开挖，减少爆破作业，如必须爆破，采取孤石爆破方法。

4 爆破施工安全控制要求

4.1 隧道安全管理

针对该隧道地段的具体地质地形情况，需要从上而下地严格要求隧道安全施工工作。首先，严格遵守《公路工程施工安全规程》(JTJ76－95)的相关规定，将规定要求贯彻施工全过程。其次，严禁隧道安全不文明施工，做好相应的制度安排和安全控制措施。具体的工作如下:(1)有关施工环境的安全措施。通过做好通风、照明、防尘、防水、降温和防治有害气体等工作，确保施工环境良好，确保施工人员的安全健康。(2)严格执行施工方案，对施工的跟进有制度保障，对施工队伍的要求要全面，按照规定的计划来完成施工工作。(3)有效地评估和监测工作。对施工中隧道围岩的监控，可以预报施工的安全性，预报可能存在的安全隐患，在此基础上，合理调整支护的相关要求，来满足施工条件。(4)依据图纸设计要求及《隧道施工技术规范》(JTJ042－94)的要求，在实际中处理需要调整的方案措施，结合现场隧道工程师的施工情况监测，有效控制施工的质量。(5)严格管理爆破器材，做好器材定期检查，排除质量不合格的器材。(6)做好隧道施工安全事故的应急处理预案，对通风问题、洞内有毒气体、易燃和易爆气体、粉尘含量等危害人身安全的问题，做好应对措施。

4.2 爆破安全管理

爆破安全管理除设置“一人两员”制、双库双人制外，还要严格遵守临时爆药库、雷管库分设，两库相距不小于200m，两库距工作区及员工居住区不小于500m，库内应用防爆手电照明，严禁明火及穿着可能产生静电火花的衣物、鞋袜等的规定，在双库建设时充分考虑防雨、防水、防盗、防雷击等措施。

［1］雷铨.光面爆破在隧道施工中的应用［J］.中国新技术新产品，2009，(14):126 －127.

［2］黄成关.公路隧道施工［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［3］顾义磊，李小红，杜云贵，等.隧道光面爆破合理爆破参数的确定［J］.重庆大学学报(自然科技版)，2005(3):95－97.

［4］翁春林，叶加冕.工程爆破［M］.北京:冶金工业出版社，2004.