复杂环境下隧道爆破施工控制技术

文/李海福 中国水利水电第十四工程局有限公司 云南昆明 650000

近年来，随着隧道建设数量的不断上涨，具体的施工环境也变得越来越复杂，埋深小于一倍洞径的水下隧道、与既有建筑物净间距小于10m的隧道等都属于复杂环境隧道，而随着我国社会的不断发展，这一类隧道的数量也会越来越多。另一方面，由于我国人口密度相对较大，隧道爆破必然伴随着巨大的振动，在复杂环境之下，这种振动对周边环境及建筑物的影响则更为明显，如果不能有效的进行处理，不但爆破施工现场的安全性难以保障，周边区域居民的生命财产安全也很有可能因此而受到威胁。在这样的背景之下，针对复杂环境隧道爆破施工控制技术进行研究是非常有必要的，本文将在后续内容中进行详细论述。

1、隧道爆破近区振动的传播规律

质点振动速度能有效排除岩土的影响，因此，实际施工过程中，振动速度将被作为主要的安全判断依据。对于爆破振动速度的计算来说，萨道夫斯基公式适用于等效距离在50-100之内的隧道爆破，而爆破近区实际上的质点速度要远大于计算所得数据。在此基础之上，通过对隧道掌子面后方拱顶5m范围内围岩的振速进行测试和分析，爆破近区振动规律可以用式（1）来表示，其中，V为拱顶围岩振动速度，R为隧道掌子面到测点间的距离，Q为产生爆破振动对应的炸药量：

2、降振技术

2.1 电子雷管降振

电子雷管具备能任意设定并准确实现延期发火时间的特点，这种雷管与普通雷管的主要区别在于电子雷管依赖微电子芯片实现延期发火，而普通雷管则主要依赖化学手段来实现延期。在这样的背景之下，电子雷管在复杂环境隧道爆破中的应用将能有效提升延期精度，并保障安全性。现有实验数据表明，使用电子雷管直接代替导爆雷管，改变炮孔间的起爆时间，在这一新型雷管的作用之下，70%左右的爆破振动将能得到有效消减。

2.2 电子雷管及导爆管雷管联合降振

在实际施工过程中，若仅使用电子雷管来满足降振需求，那么施工方必然需要投入大量资金来确保电子雷管能发挥出预期作用，而为了有效降低实际的爆破成本，对电子雷管及导爆管雷管联合降振效果进行研究也是非常有必要的。在对这一联合降振技术进行应用时，现场施工人员应将导爆管雷管布置于隧道掌子面上的周边眼、底板眼以及部分崩落眼内，掏槽眼以及另一部分崩落眼内装电子雷管。经过验证得知，这一联合降振技术的应用能将爆破振动降低到业主要求或国家现有标准以下。

3、保障隧道围岩稳定的方法

3.1 喷射混凝土安全振动速度

当爆炸压应力波在传播过程中遇到围岩与喷射混凝土的分界面时，一部分压应力将会由这一分界面反射到围岩内部，进而转变成反射拉伸波，另一部分压应力则会直接通过分界面透射到混凝土内继续进行传播。爆炸应力波在围岩内具体的传播模式如图一所示。

图1 爆破应力波在围岩内的传播

结合上述内容，若喷射混凝土的抗拉强度大于其与围岩的粘结强度，那么这两者就会互相脱离，进而影响围岩的稳定性，导致爆破现场安全难以得到保障。针对这样的状况，相关人员必须能对喷射混凝土的振动速度进行控制。结合现有研究资料来看，喷射混凝土的控制标准应在30-50cm/s之内。

3.2 砂浆锚杆安全振动速度

当水泥砂浆锚杆处于正常工作状态之下时，水泥砂浆与围岩之间的粘结、与钢筋之间的粘结能有效的使锚杆与岩体结合成一体，但在复杂环境隧道爆破施工过程之中，在爆破振动的作用之下，水泥砂浆与围岩及钢筋之间的粘结都有可能因此而受到影响，严重情况下将会出现脱裂问题。国家现有技术规范中已经针对水泥砂浆与螺纹钢筋、水泥胶结材料与围岩间的粘结强度分别做了说明，前者应控制在2.0-3.0MPa之间，后者则应控制在0.8-1.2MPa之间。结合这一数据，为了避免爆破振动导致水泥胶结材料与围岩之间的脱落问题，砂浆锚杆安全振动速度应控制在30-50cm/s的范围之内。

3.3 无支护隧道围岩稳定性控制

无支护岩石隧道的稳定性将会受到隧道形状、尺寸及岩石的物理力学特性等的影响，而在爆破施工过程中，相关施工人员则应通过对围岩爆破振动速度、最大一段药量以及隧道爆破进尺等的控制来达到保障无支护隧道围岩稳定性的目的。

结语：

综上，复杂环境隧道爆破施工现场的安全性及对周边环境的影响将会受到更多因素制约，而在实际施工过程中，施工方则可以通过对电子雷管的应用来达到精准控制、大幅降低爆破振动等目的。对于隧道围岩安全性来说，施工方则应从喷射混凝土安全振动速度、砂浆锚杆安全振动速度、无支护围岩稳定性等方面进行考量，确保隧道爆破施工现场的安全性。在后续发展过程中，施工方及技术人员则应进一步针对复杂环境隧道爆破施工技术进行研究，确保这一施工过程的开展能在质量和效率上满足人民群众需求。