浅析复杂多维叠加空间地下隧道数码爆破技术

方金刚，黄佳宾

（广州城建职业学院 广州510900）

0 引言

广州市某中央商务区是超高层地下空间与多线路地铁隧道叠加工程，毗邻广州长隆旅游度假区，地铁7 号线、18 号线从中穿过，地下空间一条主线串联多个地块项目，共同构成商务区9大核心项目，地下空间项目连接周边地块项目数量最多，互联互通，交接最复杂，隧道掘进开挖会遇到深岩孤石，在不影响周围环境的条件下［1］，通过分析爆破参数、网络设计、现场振动监测数据、振动规律，从而选择地下隧道岩孤石的精细化爆破方案。

复杂叠加空间地下隧道工程环境复杂，安全风险高，工程范围内的管线密集，有多个不同种类用途的管线会进入建筑主体的底下下层部位，主要包括水处理和燃气管线［2］。周边有大型房建工程、市政道路桥梁等，为了确保周围的人员和建筑物等的安全，施工爆破必须谨慎进行，同时必须要减低对四周各处环境的影响，所以对爆破的管理和技术要求特别高。

1 浅析深浅数码电子雷管爆破

1.1 参数设计

1.1.1 浅孔爆破布孔

采用方形垂直布孔拉槽爆破。根据离建（构）物的不同距离，孔深选择在2.3 m 或2.8 m，炮孔呈正方形布置，即间距a=排距b=0.8～0.9 m［3］。爆破参数如下所示：钻孔直径为φ40 mm、φ50 mm，最小抵抗线W=1.0～1.3 m，钻孔深度h=0.3～0.5 m，炮孔深度L=H+h，孔间距a=（1.0～1.2）W，排间距b=W，单孔药量Q=qabL，炸药单耗q=0.30～0.35 kg/m3，填塞长度L1=（1.3～1.5）W。计算炸药单耗取q=0.30 kg/m³，延米装药取1.2 kg/m，如图1所示。

图1 爆破炮孔布置Fig.1 Blasting Hole Layout

1.1.2 爆破进程顺序

拉槽爆破共48 个孔，用管长7 m 的1 段导爆管雷管起爆中间16孔。单孔药量Q在孔深2.3 m时查表为0.86 kg（Q=0.72×1.2），取0.9 kg；最大同段药量14.4 kg［4］；孔深2.8 m时，Q=1.296 kg，取1.3 kg。

1.1.3 炸药计算单耗

计算药量单耗q=0.30 kg/m³（实际消耗：孔深2.3 m时，q=0.61 kg/m³；孔深2.8 m 时，q=0.57 kg/m³。实际单耗按q=Q/a·bL反算）。

单孔药量Q根据不同孔深及同段最小间距按式⑴计算［1］：

爆岩体上面各点不能过量装填炸药，以此确保不会出现飞石。如果实际最小抵抗线小于式⑷计算的最小抵抗线，并且装药长度大于实际最小抵抗线［6］，应采取分段装药。分段装药可用式⑺计算各药包的装药量，分段装药相邻药包采用不同段别起爆雷管。

非临空面孔单孔药量：

无论何种情况都必须保证填塞长度。

⑵炮孔布置

炮孔的平面布置成梅花形状，且是垂直型的钻孔，如图2所示。

图3为台阶爆破炮孔布置剖面。孔距a和排距b，根据现场实际情况适当调整。钻孔前应将孔口周围清理干净［7］，以减少卡孔现象，如图3所示。

1.2 起爆网络

采用导爆管起爆网络和电子数码雷管起爆网络。

根据距楼房远近距离，采用并联（远离建筑物的浅孔）起爆网络（见图4），或串联（接力）起爆网络（见图5）。

图2 炮孔布置Fig.2 Blast Hole Layout

图3 炮孔布置剖面Fig.3 Shot Hole Layout Profile

图4 复式簇导爆管起爆网路Fig.4 Detonating Network of Multiple Cluster Nonel Tubes

图5 导爆管连接网络Fig.5 Connection Network of Nonel Tube

图6 电子雷管起爆网络Fig.6 Initiation Network of Electronic Detonator

图7 雷管起爆系统Fig.7 Detonator Initiation System

1.3 爆破振动计算

按照《爆破安全规程：GB 6722-2014》的规定及公式计算出安全振动的最大单响药量。

在同一段填装的最大药量Qmax按式⑼计算：

Qmax=［R（V/K）1/α］3⑼

式中：Qmax为微差爆破时同段最大药量或齐发爆破总药量（kg）；R为爆破中心到测点的距离（m）；V为民房建筑物允许的安全震速，取V=1.0 cm/s，公共建筑取V=2.0 cm/s；K为与场地有关的系数，类比实测值K=140；α为地震波衰减指数，类比实测值α=1.5。

根据振动速度的公式，计算最大药量（见表1）。

表1 不同距离及建筑物单段最大药量Tab.1 Maximum Dose of Single Section in Different Distances and Buildings （kg）

表1 中的数值是计算值，施工时根据实测进行调整。以上取值远小于国家规定值。

2 爆破方案的选择

根据复杂叠加空间地下隧道工程爆区环境条件及工期要求，使用不同的爆破方案。距离周围的房屋建筑物30 m 之内的爆破以φ40mm 和φ50 mm 这种浅孔爆破为主［10］，距离在30 m 之外的，使用φ50 mm 浅孔和φ76 mm相结合的深孔台阶爆破。爆炸区域表面的炮孔及炸药应该保护起来，基坑上部加盖钢板防护［11］，导爆管和数码雷管起爆网路。当导爆管雷管起爆不能有效控制爆破振速时，采用数码雷管起爆网络。

工作面拉槽开口爆破以离楼房较远的地方开始，台阶形成后工作面向推进。未形成台阶前采用浅孔拉槽爆破。

深孔爆破应满足以下条件：

⑴有充分良好的第二临空面且已形成台阶；

⑵主导方向离建筑物大于100 m；

⑶孔深不大于6.0 m，单段药量不大于12 kg（视振动情况）；

⑷爆区表面炮被覆盖防护，上方有连成整体的钢板（厚度≥10 mm）遮挡防护，遮挡范围应能有效阻隔飞石；

⑸一次爆破不大于4排。

3 结论

根据工程实际情况，运用数码电子雷管深浅爆破技术可以使得此爆破工程施工质量良好、效益优质、极大地降低了危害。通过本工程爆破方案技术的分析，加之后续根据现场周围实际环境的情况，对石方爆破网络和参数的进一步优化［12］，结果是安全爆破且没有飞石因爆破飞出基坑，根据对爆破的监测数据分析，此次爆破完全满足了安全施工要求，效果良好。此工程项目的爆破没有产生飞石，极大地降低了振动所带来的的危害，也最大限度的减少了粉尘污染，工程高效安全，在一定程度上提高了隧道的整体施工进度，可为今后类似工程项目提供经验参考。