基于数码雷管临近建构物隧道均布主震相微震爆破施工技术研究

王佳辉，刘长文

（浙江交工金筑交通建设有限公司，浙江 杭州 311103）

0 引言

数码雷管是一种新型的电雷管，与传统雷管相比具有显著的优势，摒弃了传统雷管的延期药而采用电子芯片以实现延时起爆。该工艺具有延时精度高、安全可靠、减震效果好等特点[1-6]。从发表的文献看，潘涛等[7]指出了影响数码电子雷管精度的主要因素，并针对性地在主控芯片设计、电子电路设计、起爆药剂、引火头药剂几个方面提出了可靠的技术改进措施。曹杨等、赵永生等[8-9]分析了爆破振速传播规律，通过现场试验提出了减振孔、微差延迟爆破、中空孔爆破等减震技术。罗海鹏[10]基于厦门轨道交通1 号线中山公园站工程，采用减震孔与数码雷管相结合的减震工艺，满足了复杂施工环境下的爆破减振需求， 其施工方案和技术措施可为同类工程提供参考。李志堂等[11]结合工程特点，提出“单次量大，总爆次少”理念，通过采用数码雷管微差降振爆破技术，实现了岩质边坡快速安全爆破开挖。杨译等[12]比较、分析了在马堰高瓦斯隧道爆破开挖过程中使用电雷管起爆系统与数码电子雷管起爆系统的优缺点，验证了数码雷管在高瓦斯隧道应用的可行性。张传军[13]基于毫秒延时数码雷管起爆降低爆破地震效应及减振孔对降低爆破振动影响的原理，通过理论计算与试验研究，总结出台阶浅孔单孔单响逐孔起爆时，在微风化花岗岩中的最佳延期起爆时间。李伟[14]通过对数码电子雷管与高精度导爆管雷管的不同延期时间对比试验，结合振动波形图和测振数据分析，得出最佳降振微差时间，探索出一种保证东川河引水隧洞安全运行的减振控制爆破技术。苏建遥[15]依托新建京张铁路草帽山隧道下穿唐张铁路隧道近接工程，系统研究小净距交叉隧道施工的爆破振动。为新建京张铁路顺利下穿唐张铁路提供必要的理论技术，保障了唐张铁路隧道的运营安全。

本文依托浙江省临金高速公路临安至建德段第TJ04 标段毕浦隧道工程，利用数码雷管延期时间精度高、延期时间灵活、安全可靠等优点，对该隧道爆破施工技术进行了优化，以达到提高爆破效果，降低单响起爆药量，减少爆破对周边建构物的影响，展现了数码雷管在临近建构物等复杂环境爆破施工的应用前景和优势。

1 工程概况

分水互通连接线毕浦隧道起讫桩号为K0+508—K0+878，位于浙江省杭州市桐庐县毕浦村西公殿。隧址地段受区域地质构造影响，次级构造发育。毕浦隧道开挖面积99.2m2，采用矿山法施工，Ⅳ级围岩采用台阶法、Ⅴ级围岩采用留核心土法开挖。由于隧道进出口邻近村庄，与最近房屋距离仅15m，村庄以独栋别墅为主，价值高；前进方向左侧是已运营属于S208 省道的毕浦隧道，二者相距17～26m；右侧进口是AAA 级景区天目溪漂流，出口隶属于水利厅的水文站。前期的隧道开挖施工采用非电毫秒雷管，出现爆破叠加振动大现象，影响了居民的正常生活。因此亟须开展适用的数码雷管爆破施工技术研究，以提高爆破效果，减少爆破对临近建构物的影响。

2 数码雷管均布主震相微震爆破施工技术

为解决爆破施工面临的爆破叠加振动大的工程实际问题，本工程经过方案比选、现场试验、实时监测等方式，总结提出了数码雷管均布主震相微震爆破施工技术，具体的施工工艺流程如图1所示。

图1 施工工艺流程

2.1 施工准备

走访临近构筑物的相关单位及周边居民，签署爆破施工安全协议书。根据规范相关要求，编制隧道爆破施工方案，并进行专家评审。

数码雷管备案。通过浙江省政务服务-民爆信息系统网络服务平台，备案本项目爆破施工的每发数码雷管及起爆器的个体身份信息，如实填写爆破作业地址、爆破半径等。将每发数码雷管个体身份信息编号，与经过备案的起爆器、经备案或许可的项目以及地理位置信息绑定，再通过使用起爆密码和专用起爆器完成起爆作业。

2.2 炮孔施工

采用山特维克DT821-SC 型凿岩台车钻孔，台车就位后与隧道走线保持平行，风、水管线、照明设施齐全，规范布置。钻炮孔时严格按钻爆设计实施，确保周边孔、掏槽孔位置和角度正确。钻楔形掏槽孔时外插角必须控制好，严禁相互交错穿孔。掏槽孔选择两级复式掏槽技术，降低单孔装药量。

周边孔数量、间距要严格按照钻爆设计施作，开口时慢慢钻进，保证周边孔钻进的方向与隧道中线夹角符合设计外插角。钻孔完成后，装药前必须将所有炮孔内泥浆、石屑用高压风和水吹洗干净。

2.3 雷管注册与装药

在数码雷管控制设备“主菜单”界面，查看“雷管类型”是否正确。每次新的起爆工程注册前，需要删除上次工程使用的雷管数据，可以选择删除雷管功能。采用接触注册的方式进行雷管注册，将雷管逐发接入设备进行注册，同步完成雷管的功能合格性检查。雷管每注册1 发可按一定规律对应进行编号，如001、002、003…

选用Ф32mm，300g的2号岩石乳化炸药，将数码雷管装入乳化炸药内，严格按照设计的装药结构和药量进行装药。按照《爆破安全规程》（GB 6722—2014）规定的使用方法操作，保证装药时不损坏雷管脚线。周边孔的药包用竹片固定，并用垫块支撑使药包居中，已装好药的炮孔要及时用炮泥封堵，周边孔封堵长度不小于40cm，封堵材料选用黄泥与砂拌和制成。周边孔装药结构见图2。周边孔采用不耦合装药和空气间隔装药，并在孔底留设空气柱，实现了每卷炸药都被空气层包裹，可显著降低爆轰作用于孔壁的压力，降低振速。

图2 周边孔装药结构

2.4 延期设置与组网

对掏槽孔、辅助孔、周边孔数码雷管分别进行延期间隔设置，以控制爆破精度，减少爆破振动。利用数码雷管延期时间精度高、灵活等优势，将雷管分段起爆，设定合理的毫秒延期使先后起爆炸药的主震相错开，实现主震相分布较均匀，避免主震相叠加导致振速增大，爆破延期参数见图3。本工程单响起爆药量控制在18kg以内，取得良好效果。

图3 起爆顺序与延期设置示意图

合理布置爆区线。打开线卡子，将爆区母线平行放置于线卡子的凹槽内，合上线卡子，卡紧。逐个连接，全部卡完后，爆区内网路连接完成。进入设备的组网测试功能，测试起爆网路连接的可靠性。若网路存在错误，必须设备关机、爆破主线短路，由爆破技术人员进行排查。

爆破总线采用多股铜芯双绞线，每米电阻小于0.03Ω。进入设备的网路测试界面，采用点火头微电流检测的方式逐发检测接入网路雷管的合格性，判断雷管能否正常起爆。若爆破网路中存在错误雷管，在设备上查看错误雷管的信息。

2.5 炸药起爆

实施爆破前，将网络总线延伸至安全距离外，指挥所有人员撤离至安全区域。通过手机蓝牙授权起爆。点击设备高压按钮，完成高压充电，随后同时点击设备1、3双键完成起爆。

在每次放炮后必须排除粉尘和烟雾后方可进入施工。采用压入式通风，压入风管口距工作面约15m。起爆完成后进行数据回传操作，做好爆破记录的上报。

3 施工效果分析

本工程于2020 年10 月16 日开始采用基于数码雷管临近建构物隧道均布主震相微震爆破施工技术施工，于2021 年4月7日贯通，剔除春节假期，实际爆破开挖时间为5 个月，比计划提前2 个月贯通。实现了隧道爆破施工的安全性，有效降低爆破单耗，减少了爆破振动，保护周边环境。节省了材料设备、人力资源的投入，共计节约成本249 万元，社会效益与经济效益显著，可为同类工程施工提供借鉴。

4 结论

本文依托临建第TJ04 标毕浦隧道工程，总结了数码雷管在隧道工程施工的优点，对数码雷管邻近建筑物隧道均布主震相微震爆破施工关键技术进行研究，证明了该施工技术在隧道工程应用的可行性。总结得出：

（1）本工程单响起爆药量控制在18kg 以内，应用效果良好。

（2）周边孔采用不耦合装药和空气间隔装药，并在孔底留设空气柱，实现了每卷炸药都被空气层包裹，可显著降低爆轰作用于孔壁的压力，降低振速。

（3）数码雷管延期设置是爆破施工的关键环节，设定合理的毫秒延期，使先后起爆炸药的主震相错开，实现主震相分布较均匀，避免主震相叠加导致振速增大。