穿越军事设施浅埋隧道微振爆破施工技术

王万春 WANG Wan-chun

（中铁十七局集团第一工程有限公司，太原 030032）

（CR 17 BG No.1 Engineering Co.，Ltd.，Taiyuan 030032，China）

1 工程概况

成绵乐铁路客运专线CMLZQ-1标千佛山隧道起讫里程DK32+719～DK33+227，全长508m，为V级围岩浅埋隧道，进口采用单压式洞门，出口采用耳墙式洞门。DK32+727～DK32+950段采用 CD 法开挖，DK32+950～DK33+227段采用大拱脚弧形导坑法开挖，进、出口各25m范围内采用Φ108大管棚、洞身段采用Φ42小导管进行超前支护，由于DK32+850～DK32+950段洞顶有中科院应用电子学研究所2号，3号军事设施观测站，施工中必须采取措施控制爆破振速≤2cm/s。

2 技术要求及方案选择

2.1 振动要求 千佛山隧道中部穿越军事观测站，要求隧道在爆破开挖时，允许振速必须控制在2cm/s以内，X、Y、Z方向振幅必须控制在2mm以内。

2.2 方案选择 根据围岩特点选择周边眼间距及最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置，周边眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上，掏槽眼加深20cm。

严格控制周边眼的装药量，采用间隔装药，使药量沿炮眼全长均匀分布，导爆索起爆。

2.3 参数选择 ①孔深确定：Ⅴ级围岩取0.8～1.0m。②周边光爆孔或预裂孔孔网确定：根据a/w=0.7～1.0原则确定，一般 a=45～60cm，取 50cm；w=50～80cm，取 60cm。③周边眼线装药密度确定：q线在硬岩段一般取200～350g/m；Ⅴ级围岩，q线=250g/m3。④掘进孔孔网参数确定：掘进孔孔网根据单孔装药量负担面积确定：a·w=S=Q单/q·l。Q单—单孔装药量；q—单耗；l—孔深；a—孔距；w—抵抗线；S—炮孔负担面积。⑤单耗确定：单耗根据类似经验确定，Ⅴ级围岩周边眼取0.25kg/m3、断面开挖取0.5～1.94kg/m3。⑥掏槽孔确定：楔形掏槽采用六孔掏槽。直眼掏槽采用五孔掏槽。

2.4 药量计算 药量计算见图1（Ⅴ级围岩CD法控制爆破炮眼布置方案1）和表1（爆破一循环装药量分配表（掘进0.8m））。

2.5 装药方法 起爆网络采用并簇连法，按如下顺序连接：炮眼内雷管分组→周边眼导爆索并接→同段电雷管双发簇连→双发电雷管起爆。眼内采用电毫秒雷管起爆，眼外采用电毫秒雷管传爆，起爆采用双发电雷管起爆。

采用人工用木制炮棍装药，起爆体在火工品加工房专人加工，分段存放。周边眼装药结构为间隔装药；掏槽眼和掘进眼、底板眼采用连续装药结构。人工采用30厘米粘性土卷堵塞，用木制炮棍压紧。

3 爆破设计

3.1 炮眼布置 根据本隧道爆破振动要求、工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破器材选用等确定炮眼的布置。千佛山隧道Ⅴ级围岩中壁（CD）法控制爆破开挖炮眼布置见图1。

图1 CD法控制爆破炮眼布置方案一

3.2 爆破参数 为减轻爆破对军事观测站的振动影响及围岩扰动，爆破前在拱部180°范围内施作1排Φ50钻孔，钻孔长4m，环向间距0.2m，采用控制爆破进行开挖。采用高精度毫秒雷管，适当增加低段位之间的延时差，增加雷管段数，雷管总段数为17段。同时根据爆破振动监控数据及时修正爆破参数，以期满足爆破振动要求。爆破一循环装药量分配表见表1。

表1 方案优化前装药量分配表（掘进0.8m）

4 振动监测

施工过程中，采用TC-4850爆破测振仪进行振动监测。通过测振仪的液晶显示屏，现场可直接快速浏览最大值、频率、电量等参数指标；高精度记录。该爆破测振仪自带液晶屏可在现场直接设置各项采集参数；仪器无需设置量程，预览振动波形及最大值、频率等信息，而无需外接电脑。同时，测振仪配备X,Y,Z三矢量一体的速度传感器，系统测试频带5Hz至500Hz，系统误差小于5%，精度误差小于0.5%，读数精度达到1‰，可在-10℃～75℃温度下工作。

在隧道顶，军事观测站四周设置6个观测点，在隧道进洞开始后对观测点进行了不间断观测，关注爆破震动源距观测点的距离，在观测点上震动的影响，及时调整爆破参数。

根据监测结果显示，现场的X、Y、Z振幅小于2mm的要求，振速最大为2.28cm/s。需进一步优化方案、降低振速。

5 方案优化

5.1 增加掏槽眼 在原方案的掏槽眼处各增加2个掏槽眼，并减少掏槽眼装药量至0.45kg/孔。炮眼布置见图2。

检测结果显示振速最大为1.58cm/s。

5.2 增加掘进眼 在方案二炮眼布置 3、5、7、9、11段增密炮眼、减少单孔装药量以降低振速。炮眼间距由110～120cm加密90～100cm。断面共增加掘进眼12个，弹孔装药量由0.60kg/孔减为0.45kg/孔。炮眼布置见图3。

检测结果显示振速最大降为1.17cm/s。

图2 CD法控制爆破炮眼布置方案二

图3 CD法控制爆破炮眼布置方案三

图4 CD法控制爆破炮眼布置方案四

5.3 增设预裂孔 在方案三的拱部180°范围内增设1排Φ50钻孔，钻孔长4m，环向间距0.2m，上下两排交错布置。炮眼布置如图4，药量计算如表2。

表2 方案优化后装药量分配表（掘进0.8m）

图5 爆破振动监测图

振动监测部分结果见图5爆破振动监测图。振速最大为0.75cm/s。达到理想结果，按照方案四进行施工。

6 体会

爆破振动控制因掌子面围岩性质不同而具有不可完全预测性，是动态施工过程，对施工要求极高，需要不断优化施工方案。在各循环施工过程中根据当前掌子面岩体走向和超前地质预报初步判断前方岩层性质以此指导下一循环的进尺和各个炮眼装药量。同时施工过程中要求对振动监测数据及时处理并用于指导下一循环爆破施工。

[1]TB1 0003-99，铁路隧道设计规范[S].北京：中国铁道出版社，1999.

[2]易萍丽.现代隧道设计与施工[M].北京：中国铁道出版社，1997.

[3]铁路工程设计技术手册·隧道[M].北京：中国铁道出版社，1995.

[4]王廷武.地面与地下工程控制爆破[M].北京：煤炭工业出版社，1990.

[5]李世辉.隧道围岩稳定系统分析[M].北京：中国铁道出版社，1991.