铁路隧道邻近既有线铁路爆破技术及震速分析

齐 鑫

（中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

1 工程概况

乐清市乐清湾港区铁路支线工程SG05包山隧道起讫里程为DK42+190～DK45+650，长3.46 km。包山隧道出口（DK45+650）东面距信号塔约30 m，距既有杭深铁路翠云中桥约50 m，距既有杭深铁路九牛山隧道进口约50 m；东北面距村用健身场约150 m。包山隧道出口邻近的甬台温铁路设施有九牛山隧道（K539+857～K543+313）、翠云中桥（K539+760～K539+820）。

2 爆破施工方案

结合上述工程的实际施工详情，以及相同工程的成功经验，本次爆破决定采取浅孔台阶控制法，按照从上到下分台阶的顺序施工，把厚度约为80 cm的保护层预留在隧道洞脸的位置。为了使隧道洞脸和边坡维持稳定、平整，施工时采取光面爆破。将塑料导爆管、四通利用网络连接在一起，最终引爆。一般1次爆破所用的装药量最大值是150 kg，以便将有害效应控制在最小范围。

在分发雷管时应该做好标识，以保证现场施工准确衔接起爆网络设计，最终便于爆破。在标识时，主要利用竹片对各个孔的深度、序号、雷管段位进行标记[1]。

2.1 起爆方式

一般将2个起爆药包装1个炮孔，非电毫秒微差起爆。当非电豪秒雷管外孔或内孔发生延迟时，将非电毫秒雷管和导爆管四通连接在一起。

2.2 爆破参数选择

1）炮眼直径：选用42 mm钻孔直径，采用YT-28风钻钻孔或凿岩台车钻孔。

2）爆破器材：选用2号岩石乳化炸药，规格为φ32 mm药卷，长200 mm，药卷质量200 g，雷管采用1段～15段塑料导爆管非电毫秒雷管，脉冲式起爆器起爆。

3）炮眼深度：循环进尺2.4 m，炮眼利用率0.85，周边眼深度取2.8 m，掏槽眼则取3.2 m，辅助眼取2.8 m，底板眼为2.9 m。

2.3 上台阶

1）每循环药量Q：

式中：q为每方装药量，kg/m3；v为每循环开挖方量，m3。

经计算Q=155.04 kg。

2）炮眼总数N：

式中：S为掘进断面积，m2；n为炮眼利用率，%；r为炮眼半径，mm。

经计算，N取158个。

3）掏槽眼布置。结合考虑围岩情况和开挖进展，最终决定利用垂直楔形的方式进行，将开挖面和掏槽眼之间的角度保持在70°，共需3对槽眼，每对间隔为60 cm。掏槽眼装药量：掏槽眼装药系数τ为0.7，单孔装药量q：

式中：L炮眼深度影响系数；γ为装药系数，即装药长度与炮眼长度的比值。

经计算q为2.24 kg，取11卷，重2.2 kg，掏槽眼总装药量13.2 kg，装药形式连续不耦合装药。

4）周边眼布置。在选择最小抵抗线和周边眼间距时，结合断面尺寸和围岩详情确定，当周边眼间距E定位45 cm，最小抵抗线W设定为60 cm，根据相关公式：弧长（22.21 cm）÷间距（0.45 cm）=周边眼数量（49.35），因此将数量设定为51个；再计算周边眼单孔装药量时，由于周边眼装药系数τ为0.2，单孔装药量q为0.56 kg，取3卷，重0.6 kg，得到总药量是30.6 kg。上台阶炮眼布置见图1。

图1 上台阶炮眼布置图（mm）

5）辅助眼布置。N辅=N总-N周-N掏=158-51-6=101个。辅助眼单孔药量：辅助眼装药系数τ为0.3，单孔装药量q为0.84 kg，取5卷，重1 kg，辅助眼总装药量101 kg，装药形式连续不耦合装药。

2.4 下台阶

1）每循环药量。根据式（1）计算得到Q为85.18 kg。

2）炮眼总数。根据式（2）计算得到N为85.3个，取85个。

3）周边眼布置。根据围岩情况及隧道断面尺寸，选择周边眼间距E为50 cm，最小抵抗线W为60 cm。

周边眼数量=弧长÷间距=7.08 cm÷0.5 cm=14.2，取14个；周边眼单孔装药量：周边眼线装药密度选取0.2 kg/m，单孔装药量q为0.56 kg，取3卷，重0.6 kg，周边眼总装药量8.4 kg，装药形式间隔不耦合装药。

4）辅助眼布置。N辅=N总-N周=85-14=71个，辅助眼单孔药量：辅助眼装药系数τ为0.3，单孔装药量q为0.84 kg，取5卷，重1 kg，辅助眼总装药量71 kg，装药形式连续不耦合装药。下台阶炮眼见图2。

图2 下台阶炮眼布置（mm）

3 聚能水压爆破施工工艺流程

3.1 施工准备工作

1）把水袋、炮泥加工房、聚能管组装一起安装于隧道外，并按要求进行加工处理，以准备好爆破时的聚能水压。

2）测量放线。组织具有多年测量经验的测量人员按照要求完成隧道开挖轮廓线和线路中线的绘制，测量工程师担任该工序的组长，为保证准确性应反复测量[2]。当贯通隧道后进行贯通测量。

3）布设孔位。对掌子面进行设计布孔时，需要严格按照测量组提供的掌子面现场画线进行，必要时考虑爆破设计中所画的眼控布置图。

3.2 钻孔、清孔

在钻孔时选取的工具为YT-28风钻，该钻头的直径为42 mm，当完成钻孔后，为了避免石渣意外掉入，应覆盖好炮眼。该过程中保证隧道轴线平行于辅助眼钻杆，并将眼底、眼口的位置偏差控制在3 cm范围中；周边钻眼和掏槽眼的倾斜角控制在合理范围内，而掏槽眼的眼底、眼口间距误差保证在±5 cm的范围；由于钻眼的过分误差会导致欠挖、超挖，所以眼底和开挖轮廓线的差应≤15 cm。残眼内部停止钻眼。当在高2 m以上钻孔时，需要设置相应的作业台架。利用高压风管清理孔道，该过程中避免孔口前方有人员站立，从而发生意外事故。

3.3 装填水袋、聚能管

当核查爆破炮眼的各种参数即深度、数量、斜率和位置符合要求后，方可装设聚能管、水袋，通常顺序是水袋、聚能管、水袋。装药时，爆管不允许出现打结或者其他毁损，为了避免出现瞎炮，按照由上到下的顺序装药。

安放传爆雷管时也有很多细节需要注意，首先保证选取的地点安全，并加强防护；其次避免接触水。炮孔在已装药但没有和网络连接前，先整理周围的导爆管，为了避免意外将导爆管踩破，其方位保持向上的位置。在准确控制段数的前提下装好非电毫秒雷管。在装药前，为了降低安全风险，严禁行人通行，装药现场只允许爆破员通行。

3.4 作业过程注意事项

1）在现场作业的爆破工应提前进行技术、安全等方面的培训管理，再通过考试取得《爆破员作业证》，才能进入爆破现场。现场作业时，爆破员做好个人安全防护工作，不仅要配备安全帽、工作鞋、工作服，还要禁止容易形成静电的化纤衣物进入现场，同时不能穿着铁钉鞋[3]。

2）如果所需作业的项目没有相应的安全措施，爆破工可以选择不作业。

3）爆破作业的负责人做好准备工作，组织人员研讨爆破计划方案、安全措施并提前分工。

4）运输、搬运炸药和雷管时不能出现混合现象，而且应避免意外碰撞，注意动作的轻柔。

5）当加工药包或者装药时现场不得出现引火物品，还需禁止明火，严禁吸烟。

6）在木质炮棍的协助下填充、装药，如果发生药包堵塞时可利用木制长杆解决。在装设爆药柱时不能发生冲击。

7）禁止使用石块（块度＞30 mm）和易燃材料填塞炮孔；填塞要十分小心，不得破坏起爆线路；禁止捣固直接接触药包的填塞材料或用填塞材料冲击起爆药柱。对于炮孔，不能使用容易燃烧的材料或者直径＞30 mm的石块进行填塞，应绕过起爆线路。

8）每个炮孔使用2只非电毫秒雷管组成复式网路，在连接爆破网路时防止塑料导爆管拉细、拉断、变形和打死结。

3.5 堵塞

在遵守聚能水压爆破的条件下完成装药，堵塞炮孔则采用到的是预制炮，进行捣实，为了更好地堵塞炮孔，堵塞长应达到60 cm[4]。

3.6 连线及起爆

1）连线、起爆方式。起爆方式选择为簇联网络反向起爆，起爆还采取非电毫秒雷管延期进行，选取脉冲式起爆器。

2）连线作业安全操作细则，当导爆管网路被起爆时，注意控制导爆管捆扎端端头和雷管的间距要超过15 cm，为了避免导爆管被雷管聚能穴炸断，提前在雷管附近处敷设好导爆管，为了更加牢固需用胶布捆扎好。按照从里到外的方式连接网路。

4 震速分析

2016年7月12日包山隧道出口震速保持在1.193 cm/s，剩余时间爆破震速都在1 cm/s以下，符合TB 10313—2019《铁路工程爆破振动安全技术规程》4.6.3中地震安全速度＜5 cm/s的规定，见表1。

表1 铁路隧道爆破振动安全允许值 cm/s

针对包山隧道出口进行施工时，周围既有的杭深铁路九牛山隧道在2月12日震速达到了1 cm/s，其余时期均处于稳定状态，一般在0.2 cm/s～0.8 cm/s内波动，并没有失控。

5 结语

当前，铁路建设行业正在快速发展，在建设新铁路时难免会和既有或邻近线路发生重合，本文结合实例，提出了具体的爆破方案，并分析了聚能水压爆破施工技术，通过震速分析，本工程震速符合相关的技术要求，确保了施工的安全，期望为相关工程提供实践经验。