引水隧道控制爆破技术实践

张雪松，李健

（杭州人防工程有限公司，浙江杭州310002）

引水隧道控制爆破技术实践

张雪松，李健

（杭州人防工程有限公司，浙江杭州310002）

介绍了一个输水隧洞下包支洞的开挖爆破，在地质环境及爆破周围环境复杂的情况下，采用全断面开挖法，通过选取合理的掏槽孔、辅助孔、周边孔、底孔的参数，使得隧洞掘进开挖保质、保量的完成，爆破振动、飞石等有害效应在可控范围内，可以为类似工程提供参考。

输水隧洞；下包支洞；爆破掘进；安全校核

1 工程概况

杭州市第二水源千岛湖配水工程通过输水隧洞向建德市、桐庐县及富阳市部分区域供水。

输水线路沿线布置了32个施工支洞，总长18.83 km。保留其中16个施工支洞，运行期作为交通洞。本次仅以具有代表性的5标段下包支洞控制爆破掘进作为工程案例来探讨具体爆破施工的技术措施及管理措施。

下包支洞长度311 m，支洞高程80～54 m。开挖呈城门洞型，支洞开挖断面7.3～8.0 m×7.0～7.3 m（宽×高），支洞综合坡降约8.22%。

支洞进口坡脚覆盖层相对较厚，围岩为中厚层状粉砂质泥岩，新鲜岩石中软～中硬，完整性一般，支洞岩层走向与洞线近平行且围岩属易风化岩体，围岩类别以Ⅳ类为主，成洞条件较差，施工时应及时进行临时衬护及洞脸边坡保护。

下包支洞口朝向东北方，洞口方向正对50 m有一条民用架空线路穿过，其余正对洞口300 m范围无建筑物及需保护对象；洞口北侧350 m有民房；洞口东侧245 m有民房；洞口东南侧80 m有民房建筑物，洞口南侧370 m有移动发射塔一座。输水隧洞沿线下穿山体，隧洞沿线范围无需要保护建筑物及其他设施，爆破环境较复杂，爆破周围环境如图1所示。

2 施工方案选择

洞口开挖采用人工配合挖掘机进行开挖，遇到部分坚硬岩石时采用镐头机破除。不采用爆破施工，洞口采用机械开挖5 m，之后采用爆破施工作业。

下包支洞输水隧洞钢衬段洞身开挖按照Ⅳ类围岩钻爆设计方案施工，由于隧道断面较小，Ⅳ类围岩采用全断面施工，实施“短进尺、弱爆破”，辅以超前支护，减少对围岩的扰动[1-6]。

每次钻眼前，隧道施工测量人员要绘出开挖面的中线和轮廓线，准确的标出炮孔所在的位置，保证其误差不得大于5 cm。在直线段施工时，用激光准直仪控制开挖的方向以及轮廓线。在每次测量放线的时候，要对上一次爆破施工后的断面进行彻底清查，即使对测量数据进行分析处理，以便调整爆破参数，以达最佳爆破效果。如果采用钻孔台车钻孔时，台车一定与隧洞轴线要保持平行。台车严格按照爆破设计中的布孔设计图进行钻孔。特别是要控制掏槽眼和周边眼的钻眼精度，掏槽眼和周边眼的精度要求要比其它炮孔高，开孔误差要控制在3～5 cm以内。

图1 爆破周围环境示意图

每班钻孔结束后，项目部应组织由技术人员或专职人员对所钻炮孔进行检查验收，检查内容主要包括炮孔的角度、位置、深度等方面的参数，严格对照爆破设计，看是否符合要求。炮孔检查后，应填写相关炮孔检查记录。发现不符合炮孔，需上报技术部确认后就行修改或重新钻孔。

Ⅳ类围岩每循环开挖进尺控制在1.0～2.0 m；炮眼直径：42 mm，具体参数如下：

1）炮孔参考数量

根据公式[8-9]

式中：N为炮孔数目，只；f为普氏系数，IV类围岩选f=6；S为开挖面积（输水隧洞开挖面积为45 m2）；则：N=3.3×（fS2）1/3=3.3×（6×452）1/3=72只。

2）单孔装药量

式中：η为炮孔装药系数，周边孔取0.25，辅助孔取0.45，掏槽孔取0.7，底孔取0.6；L为炮孔深度，m，周边孔取2.2，辅助孔取2.3，掏槽孔取2.8，底孔取2.3；γ为每米长度炸药的质量，kg/m，取1.0；则：Q（周边孔）=0.6，Q（辅助孔）=1.2，Q（掏槽孔）=2.0，Q（底孔）=1.4。

3）爆破孔布置

支洞Ⅳ类围岩爆破孔布置如图2，爆破参数见表1。

图2 支洞Ⅳ类围岩爆破孔布置图

表1 Ⅳ类围岩爆破参数

爆破用炸药选用常见的2#岩石乳化炸药，药卷直径为32 mm，爆破网路采用毫秒导爆管雷管，周边炮孔采用光面爆破的方法，具体为导爆索间隔装药。装药结构如图3所示。

装药采用台架，分组分别按炮眼设计进行，每个分组、每个人严格按照各自的分工。所有的炮孔都要进行有效填塞，保证炸药能量的有效利用。周边孔的装药效果是有效提高光面爆破的重要因素，爆破施工时，应严格控制周边炮孔的装药量，采用导爆索方法，间隔装药，保证装药的匀均，提高周边孔残痕率。

所有炮孔在装药前，都要用高压风管进行吹洗；导爆索连接应注意打结及其他相关操作。装药和钻孔应分开，不得边钻孔、边装药，爆破员应严格遵守相关规程，不得携带烟火。所需爆破器材见表2。

图3 装药结构

表2 主要爆破器材参数

3 起爆网路设计

本工程采用塑料导爆管起爆网路，根据爆破设计，不同部位的炮孔内装填不同段别和延期时间的毫秒雷管，组成并簇连起爆网路。

爆破网路中，每簇非电雷管数量不超过20发，每簇采用2发瞬发导爆管雷管进行传爆，并反绑，具体起爆网路设计如图4所示。

图4 起爆网路图

4 安全校核

按照规程[7]进行验算如下：

式中：R为爆心至计算点的距离，单位为m，这里为80 m；Q为炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量，单位为kg；按照本工程一次爆破单段最大药量Q=25.2 kg；V为保护对象质点振动安全允许速度，单位为cm/s，本标段取V=2 cm/s；K、α为与地形、地质条件有关的系数和衰减指数，根据现场情况,取K=170，α=1.8；

计算得：V=0.48 cm/s，经验算，振动安全距离符合规程的规定[7]。爆破时测得的震动波形如图5所示[9-10]。

5 效果及体会

1）该环境复杂段的下包支洞共爆破186次，合计使用乳化炸药15 807.6 kg，导爆管雷管16 858发，施工单位整个施工过程严格按照此设计方案进行施工，爆破取得了较好的效果，隧道在安全、质量、进度等方面取得了很大的成功。根据围岩的性质，选择合理的爆破掘进方法及单次进尺进度。隧道周边孔采合理的光面爆破技术，进一步减小了爆破对软弱围岩的扰动，爆破轮廓面达到了很好的成型目的。

2）根据爆破点的实际地形情况，洞内爆破时按照确定的警戒范围划定警戒区域，警戒区域内禁止无关人员进入。因下包支洞东南侧80 m有部分民房，为避免爆破作业时住户受惊吓，爆破作业前由政策处理组派人做好周边住户的思想工作，确保爆破作业过程中周边住户的正常生活。

图5 典型爆破振动速度波形

3）采用合理的掏槽方式，实施“短进尺、弱爆破”，辅以超前支护，可以有效的减少对围岩的扰动。

4）环境复杂的爆破项目，要配合爆破测振同时进行，通过测的的数据对爆破参数设计进行核验，从而不断优化改进爆破参数设计，以达到更好的爆破效果。

5）根据被爆岩性的变化，应随时进行试爆，摸索最佳炸药单耗和最佳装药结构，以提高和改善爆破效果。

6）在每班作业之前，作业班长应先到工作面查看围岩、渗水等情况，并钻凿超前探水孔，探水孔长度不小于5.0 m，如有异常应及时向工程技术人员报告[8]；进入隧道钻孔作业之前，应清理工作面上的浮石和破碎层危岩，并按设计要求步骤进行及时支护。

［1］关宝树．隧道工程施工要点集［M］．北京：人民交通出版社，2003．

［2］朱永全．隧道工程［M］．北京：中国铁道出版社，2005．

［3］刘书广，费维水．施工爆破对隧道围岩的扰动分析［J］．交通世界，2006（8）：73-76．

［4］邓显平．隧道超欠挖的影响因素及控制途径［J］．公路交通科技，2009（1）：5-6．

［5］邹树梅，王胜勇．软弱围岩控制爆破设计与施工［J］．工程力学，2000（S1）：742-750．

［6］林从谋.浅埋隧道掘进爆破振动特性、预报及控制技术研究［D］．上海：同济大学，2005．

［7］GB 6722—2014爆破安全规程［S］．北京：中国标准出版社，2014.

［8］高朋飞，刘阳春，傅菊根.琅琊山隧道软弱围岩爆破施工技术［J］.现代矿业，2016（11）：42-43.

［9］吕增寅.城市公路隧道减振爆破施工技术研究［J］.地下工程与隧道，2007（3）：85-88．

［10］庙延钢，栾龙发．爆破工程与安全技术［M］.北京：化学工业出版社，2007．

【责任编辑：张东旭】

Practice of control blasting technology for water conveyance tunnel

ZHANG Xuesong,LI Jian
(Hangzhou Civil Air Defense Engineering Co.,Ltd.,Hangzhou 310002,China)

The article introduces a water tunnel excavation blasting in lower branch hole.Under the situation of the geological environment and complex blasting surroundings,the company adopts the full section excavation method,through selecting the reasonable parameters of cuthole,auxiliary hole,surrounding hole,hole bottom to make the tunnel excavation complete blasting vibration,flying rocks and other harmful effects in the controllable range,which can provide reference for similar engineering.

water conveyance tunnel;lower branch hole;blasting excavation;safety check

U455.6

B

1671－9816（2017）08－0068－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.08.019

张雪松，李健.引水隧道控制爆破技术实践［J］.露天采矿技术，2017，32（8）：68-71.

2017-05-26

张雪松（1992—），男，助理工程师，本科，从事爆破施工技术及管理工作。。