浅孔毫秒微差爆破在双溪水库工程中的应用

谢江水

（福建省水利水电工程局有限公司，福建 泉州 362000）

浅孔毫秒微差爆破在双溪水库工程中的应用

谢江水

（福建省水利水电工程局有限公司，福建 泉州 362000）

简介毫秒微差爆破原理，结合双溪水库输水隧洞洞口施工条件，介绍了该工程施工方案浅孔毫秒微差爆破参数的设计、安全复核及安防措施。实施结果证明：爆破方案有效控制了爆破飞石及振动波，确保了附近居民、房屋及高速铁路的安全，确保了工程顺利进行，效果显著。

隧洞；施工；浅孔；微差；爆破

1 工程概况

泉港区双溪水库工程土建总造价1.06亿元，包括大坝工程和输水隧洞工程。大坝为浆砌石重力拱坝，坝高77m，输水隧洞总长909m，其断面为2.5m×3.0m的扩底圆形。输水隧洞出水口位于涂岭镇五社村，洞口周边环境复杂，东侧50m处民房密集、150m处有福厦高速铁路。洞口明挖石方工程量5 500m3，洞口岩石性质主要为全风化花岗岩、强风化花岗岩及弱风化花岗岩。

2 施工方案确定

该工程隧洞爆破施工的最大难点是距洞口东侧55m处民房、150m处福厦高速铁路的安全，经过现场多次爆破试验，确定采用浅孔毫秒微差爆破法进行施工。

3 毫秒微差爆破原理

3.1 应力波叠加作用

在浅孔微差起爆中，后起爆药包较先起爆药包延迟十至数十毫秒起爆，这样后起爆药包是在相邻先起爆药包的应力、震动作用下起爆的，爆破破碎效果明显加强，达到起爆应力波尚未消失（预应力状态中），爆破产生的两组应力波相互重叠的效果。

3.2 自由临空面加强作用

在第一组爆破孔起爆后岩石破裂形成漏斗状，相当于对第二组起爆孔增加自由临空面作用，第二组起爆孔的最小抵抗线和爆破作用方向相应变化，加强反射拉伸波和入射压力波在自由临空面破碎岩石的效果，同时减弱对岩石夹制。

3.3 加强岩块相互撞击作用

在第一个炮孔起爆爆破飞起漏斗内的岩石还未下落时，紧临的第二个炮孔也起爆，爆破飞起的破碎岩石向刚产生的自由临空面方向扩散，两组起爆破碎岩石撞击在一起。第二组爆破药包产生的爆破气体被密集的岩块幕包围，不会扩散到大气中，加强岩石二次破碎机会，在毫秒微差雷管控制合适的时差内，紧临的第三个炮孔起爆，起爆飞起的破碎岩石又撞击前两次起爆飞起的破碎岩石，减弱爆破飞起破碎岩石动能，减少抛距，使下落破碎岩石更集中成堆。

3.4 减弱爆破地震作用

在毫秒微差雷管控制合适的时差内，明显减少单孔的装药量，分散药包起爆的时间。因此，爆破地震能量也在时间上和空间上加以分散，使地震强度大大降低，如果微差时间选择适当，两组地震波还可能产生干扰，也会削弱地震波的强度，一般可降低地震强度1/3～2/3。

4 毫秒微差爆破设计

4.1 爆破器材的选择

炸药选用2号岩石硝铵炸药或乳化炸药，雷管选用非电毫秒雷管。

4.2 炮孔布置

本工程一次爆破深度为H=3m，采用梅花形、排间微差布置方式，爆破孔平面布置如图1所示，爆破孔立面布置如图2所示。

图1 炮孔平面布置图

图2 炮孔立面布置图

4.3 爆破参数确定

4.3.1 炮孔深度、直径、间距、排距及最小抵抗线

炮孔直径依据爆破高度（分层高度）、钻孔设备、岩石性质、炸药品种和爆破要求确定，本工程钻孔深H=3m，采用浅孔爆破方案，炮孔直径取D=42mm，钻孔设备为TY28气腿式风动凿岩机进行钻孔，取L=H=3m，则

炮孔间距：a=0.5 L=0.5×3=1.5m；

炮孔排距：b=0.87 a=0.87×1.5=1.3m；

最小抵抗线：W1=0.5 H=0.5×3=1.5m；

采用毫秒微差爆破，b=W1=1.5m。

4.3.2 一次起爆最大用药量

根据爆破地震安全距公式：

式中：R——建筑物离爆源的安全距离，取55m（爆区离临近建筑最小距离为55m）；

Q——炸药重量，kg；齐发爆破按总装药量计算；分段爆破按最大一段药量计算；

V——保护对象所在地质点振动安全允许速度，取1.5cm/s（f＜10 Hz）；

K——与爆破点至计算保护对象的地形、地质条件有关的系数取200；

α——爆破地震波随距离衰减的系数，一般为1.5～2.0，较远距离取1.5，近距离取2.0。

则一次起爆的最大用药量为：

4.3.3 单孔装药量、一次最多起爆孔数

单孔装药量公式：

式中：K——临空面修正系数（0.6～0.7），取0.65；

q——炸药单耗，据经验取0.35kg/m3；

W1——最小抵抗距，取1.5m；

a——孔距值，取1.5m；

H——分层高度，取3m。

一次最多起爆孔数：n=Qmax/q=108.06/1.54=70个。

4.3.4 微差间隔时间

微差间隔时间公式：

式中：a——炮孔间距m；

f——岩石坚固系数（由岩性质查表取8）。

则△t=35×（1.5/8）0.5=15.16ms

根据计算结果选定微差间隔时间50ms，选用1，3，5段毫秒雷管。

4.3 起爆方法

采用非电毫秒雷管串联起爆网络联连接，具体装药结构及起爆网络如图3、4所示。

图3 起爆网络图

图4 装药结构图

4.4 爆破安全复核

为确保周边房屋及高速铁路的安全，根据《爆破安全规程规定》（GB6722-2014）[1]要求，爆破点距建筑物的安全距离应大于下式计算值：

式中：Rd——爆破点距建筑物的距离，m；

Kd——所保护的建筑物地基土而定的系数，本工程取5.0；

α——依爆破作用而定的系数，取1.5；

Q——炸药总重量，kg。

由此可见，该爆破方案安全可行。

4.5 安全防护措施

个别飞石对人员的最小安全距离不小于300m，为确保飞石对人员的安全，现场采取如下措施：

（1）尽可能的利用临空面调整控制飞石方向；

（2）爆破时采用竹片和砂包袋压住爆破区域，以使爆破的石块不至于上飞，产生危险；

（3）在爆区搭设脚手架，采用竹片围挡密封，防止飞石影响高速铁路运行。

5 结语

毫秒微差爆破在泉港区双溪水库工程隧洞洞口石方爆破中得到了成功的应用，施工效果好，速度快，即有效控制了爆破振动波、飞石，同时又不影响福厦高速铁路正常运行。近年来，随着各地基础设施的快速发展，很多工程与高速公路、铁路存在交叉、并行等问题，该技术可有效确保国家重要基础设施、居民建筑物等的安全，具有较大经济效益，可供类似工程施工参考借鉴。

[1]GB6722-2014，爆破安全规程[S].

（责任编辑：周 群）

Application of shallow hole millisecond differential blasting in Shuangxi Reservoir Project

XIE Jiang-shui
（Fujian Water Conservancy and Water Power Engineering Bureau Company Limited,Quanzhou 362000,China）

A brief introduction was made on the principle of millisecond differential blasting.Combined with the construction conditions of water delivery tunnel portal of Shuangxi Reservoir Project,an introduction was made on the parameter design,safety recheck and protective measures of shallow hole millisecond differential blasting,the adopted construction scheme.The results of construction demonstrate that blasting flying rocks and vibration were effectively controlled,ensuring the safety of nearby inhabitants,houses and high-speed railway,as well as the smooth advancing of project.

Tunnel;construction;shallow hole;differential;blasting

TV542

B

1003-1510（2016）04-0053-03

声 明

《广西水利水电》编辑部

2016-05-16

谢江水（1981-）男，福建泉州人，福建省水利水电工程局有限公司工程师，学士，主要从事水利水电工程施工工作。

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