浅埋输水隧洞穿越高速公路施工爆破控制技术

韩明友

（辽宁省水文局，辽宁 沈阳 110003）

浅埋输水隧洞穿越高速公路施工爆破控制技术

韩明友

（辽宁省水文局，辽宁 沈阳 110003）

文章结合工程实例，提出了浅埋输水隧洞穿越高速公路施工钻爆参数、钻爆作业工艺流程、爆破的优化设计、减震爆破控制及爆破的注意事项等。通过取得的爆破监测结果，证实浅埋输水隧洞成功通过了软弱围岩浅埋段。

浅埋隧洞，钻爆参数，钻爆作业，减震控制，爆破监测

1 概况

某大型输水工程施工过程中输水隧洞需穿越高速公路，隧洞断面为平底马蹄形，成洞洞径为7.28m。线路与公路夹角 51°。根据《中华人民共和国公路保护条例（征求意见稿）》的规定，高速公路用地外缘起控制区范围的限值不得小于 30m，确定穿越长度 125m。

该处隧洞穿越段地质条件极差，该段属软弱围岩浅埋段，穿越结构物多。隧洞埋深在 10.8～15.8 m，其中凝灰质砂岩、凝灰岩层厚度为 2.9～8.5m，围岩破碎，地下水丰富，全部为Ⅴ类围岩。隧洞施工时控制隧洞变形、坍塌、地表沉降，确保地表公路运营安全是该段施工的重点和难点。

2 工程总体施工方案

隧洞采用 Φ42小导管超前支护，小导管间距0.3m。隧洞开挖采用台阶分步法开挖，开挖的循环进尺 0.6m。初期支护采用型钢钢架 HW150，间距 0.6m；锚杆采用 Φ25L4000@1000×1000，钢筋网采用 Φ8@150×150，喷射混凝土 C30 厚度 250 mm。二次衬砌为钢筋混凝土结构，混凝土衬砌采用 C35 厚 0.7m，分缝长度为 12m，缝间止水采用高性能橡胶止水带。

根据地勘资料，施工时严格按照“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的原则组织施工。采用减震控制爆破技术，穿越段施工采用微台阶法，台阶长度控制在 3～5m，采用 YT28 气腿凿岩机钻孔，光面爆破，下台阶左右错开接长钢架，随后进行初期支护施工。垫层紧跟下台阶施作，采用栈桥法施工，及早对初期支护进行封闭成环。出碴采用无轨运输，采用湿喷工艺施工，施工通风采用压入式通风方案；施工排水采用自然排水与定点抽排结合的方案。

3 爆破技术控制要点

此段特殊隧洞的爆破施工必须在确保高质量的隧洞开挖断面和进尺的同时，将爆破震动控制在尽可能小，以保证爆破对自身、地表既有道路、地表建（构）筑物的安全。

3.1 钻爆参数的确定

1）爆破试验。根据 GB6722-2003《爆破安全规程》对建构筑物质点振动速度的控制标准，根据萨道夫斯基控制爆破震动速度公式，反推确定最大允许起爆药量（齐发爆破时为爆破总药量，微差爆破为最大一段装药量），经爆破试验计算，控制最大一段药量在 0.54kg 以内，爆破振动不会对距爆区 10.8m 以外的建筑物或设施造成危害；最大一段药量在 6.75kg 以内可确保 25m 以外的建筑物安全；最大一段药量在 27.65kg 以内可确保 50m以外的建筑物安全。控制最大一段药量在 6.08kg以内，爆破振动不会对距爆区 10.8m 以外的公路设施造成危害；控制最大一段药量在 16.30kg 以内，爆破振动不会对距爆区 15m 以外的公路设施造成危害。

2）掏槽方式。采用楔形掏槽,根据实际进尺长度控制倾角大小。

3）装药结构及堵塞方式。辅助眼、内圈眼、底板眼采用连续装药结构，周边眼采用小直径药卷间隔装药。所有装药炮眼均采用炮泥堵塞，堵塞长度不小于 30cm。

3.2 钻爆作业施工工艺流程

钻爆作业施工工艺流程：测量放线→钻孔→清孔装药→联网爆破→欠挖处理。

其中，掏槽孔孔口和孔底的间距误差不大于5 cm，辅助孔孔口的排距和行距误差不大于 5cm，如采用人工钻孔的周边孔沿隧洞设计断面轮廓线上的间距误差不得大于 5cm，外斜率不得大于规定 5cm/m，孔底不超出开挖断面轮廓线 10cm，内圈炮孔至周边孔的排距误差不得大于 5cm，并与周边孔采用相同的斜率。

3.3 爆破设计优化

每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距，用药量，特别是周边眼；根据爆破后石渣的块度修正参数。石渣块度小，说明辅助眼布置偏密；块度大说明炮眼偏少，用药量过大。根据爆破振速监测，调整单段起爆炸药量及雷管段数；根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，眼底基本上落在同一断面上。

3.4 减震爆破控制

施工过程中采用综合减震措施，降低振动速度，减小对地表建筑物的震动影响。

1）由于采用上下台阶法施工，上台阶进行短进尺控制，台阶长度控制在 3～5m，进行微台阶开挖，爆破顺序依次是上、下台阶。下台阶采取左右分部交替爆破开挖方式进行施工，尽量减少单次起爆量。

2）上台阶爆破时，采用双掏槽型式，增加两排掏槽眼，并减少掏槽眼单孔装药量，最大限度的削弱掏槽爆破产生的震动，以减轻对地表房屋产生的爆破影响。掏槽形式采用双掏槽、合理布置掏槽孔位，能够起到控制爆破震动的作用。

3）光面爆破周边眼间距 40cm，眼深 0.6～0.8 m，装药集中度控制在 0.2kg/m，采用半片药卷+竹片+导爆索空气间隔装药的结构。

3.5 减震爆破注意事项

1）选择合理的雷管起爆时差。设计爆破网络为孔内微差，孔外同段的非电微差起爆技术。导爆管一般跳段使用，使段间间隔时间大于 50ms，防止地震波相叠加而产生较大的震动。

2）选择合理的钻爆参数。根据开挖断面的大小、部位、工程地质情况、周边环境条件等，选择合理的炮眼深度、间距、装药量、起爆顺序等钻爆参数，炮眼采用线形布孔、线形起爆，注意提高装药质量和炮口堵塞质量，达到减震、提效的预期目的。

3）地表爆破震动量大时，可沿轮廓线周边或断面上部设置深约 15m 的 Φ100mm 减振孔，间距40～60cm。

4）严格按照设计及方案执行台阶法开挖，严禁采用全断面法。

5）严格控制开挖循环进尺，在未得到试验数据前，开挖进尺严格按照方案执行。

6）严格控制单段起爆炸药用量，不允许超过设计炸药用量。7）尽量增加分段起爆次数，减少单段起爆药量。8）钻孔作业时，在掏槽区增加空眼，及周边眼每隔 60cm 增加一个空眼，进行减震。

9）穿越施工时，对穿越段两百米范围内限速80km/h，并根据穿越部位进行单侧通行限制，以保证高速公路的安全运营。

4 结语

通过爆破震动监测，沿爆破区域径向或环向布置 1条测线，测点放置在地表房屋基础上。爆破即将开始时，启动检波器、测震仪，数据记录后进行分析处理。采用萨道夫斯基公式及一元回归分析法所测的数据进行回归分析，得到与介质、地形有关的系数 K,a，从而可得到质点振速的衰减规律，然后再根据建筑物允许最大震动速度、爆心距R，由公式反算出单段最大装药量 Q，优化爆破设计参数。爆破震动监测结果表明，监测数据均在预计范围值内。

TV542

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1002－0624（2014）11－0027－02

2014-06-20