淺埋輸水隧洞穿越高速公路施工爆破控制技術(shù)

韓明友

（遼寧省水文局，遼寧 沈陽 110003）

淺埋輸水隧洞穿越高速公路施工爆破控制技術(shù)

韓明友

（遼寧省水文局，遼寧 沈陽 110003）

文章結(jié)合工程實例，提出了淺埋輸水隧洞穿越高速公路施工鉆爆參數(shù)、鉆爆作業(yè)工藝流程、爆破的優(yōu)化設(shè)計、減震爆破控制及爆破的注意事項等。通過取得的爆破監(jiān)測結(jié)果，證實淺埋輸水隧洞成功通過了軟弱圍巖淺埋段。

淺埋隧洞，鉆爆參數(shù)，鉆爆作業(yè)，減震控制，爆破監(jiān)測

1 概況

某大型輸水工程施工過程中輸水隧洞需穿越高速公路，隧洞斷面為平底馬蹄形，成洞洞徑為7.28m。線路與公路夾角 51°。根據(jù)《中華人民共和國公路保護條例（征求意見稿）》的規(guī)定，高速公路用地外緣起控制區(qū)范圍的限值不得小于 30m，確定穿越長度 125m。

該處隧洞穿越段地質(zhì)條件極差，該段屬軟弱圍巖淺埋段，穿越結(jié)構(gòu)物多。隧洞埋深在 10.8～15.8 m，其中凝灰質(zhì)砂巖、凝灰?guī)r層厚度為 2.9～8.5m，圍巖破碎，地下水豐富，全部為Ⅴ類圍巖。隧洞施工時控制隧洞變形、坍塌、地表沉降，確保地表公路運營安全是該段施工的重點和難點。

2 工程總體施工方案

隧洞采用 Φ42小導(dǎo)管超前支護，小導(dǎo)管間距0.3m。隧洞開挖采用臺階分步法開挖，開挖的循環(huán)進尺 0.6m。初期支護采用型鋼鋼架 HW150，間距 0.6m；錨桿采用 Φ25L4000@1000×1000，鋼筋網(wǎng)采用 Φ8@150×150，噴射混凝土 C30 厚度 250 mm。二次襯砌為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土襯砌采用 C35 厚 0.7m，分縫長度為 12m，縫間止水采用高性能橡膠止水帶。

根據(jù)地勘資料，施工時嚴(yán)格按照“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”的原則組織施工。采用減震控制爆破技術(shù)，穿越段施工采用微臺階法，臺階長度控制在 3～5m，采用 YT28 氣腿鑿巖機鉆孔，光面爆破，下臺階左右錯開接長鋼架，隨后進行初期支護施工。墊層緊跟下臺階施作，采用棧橋法施工，及早對初期支護進行封閉成環(huán)。出碴采用無軌運輸，采用濕噴工藝施工，施工通風(fēng)采用壓入式通風(fēng)方案；施工排水采用自然排水與定點抽排結(jié)合的方案。

3 爆破技術(shù)控制要點

此段特殊隧洞的爆破施工必須在確保高質(zhì)量的隧洞開挖斷面和進尺的同時，將爆破震動控制在盡可能小，以保證爆破對自身、地表既有道路、地表建（構(gòu)）筑物的安全。

3.1 鉆爆參數(shù)的確定

1）爆破試驗。根據(jù) GB6722-2003《爆破安全規(guī)程》對建構(gòu)筑物質(zhì)點振動速度的控制標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)薩道夫斯基控制爆破震動速度公式，反推確定最大允許起爆藥量（齊發(fā)爆破時為爆破總藥量，微差爆破為最大一段裝藥量），經(jīng)爆破試驗計算，控制最大一段藥量在 0.54kg 以內(nèi)，爆破振動不會對距爆區(qū) 10.8m 以外的建筑物或設(shè)施造成危害；最大一段藥量在 6.75kg 以內(nèi)可確保 25m 以外的建筑物安全；最大一段藥量在 27.65kg 以內(nèi)可確保 50m以外的建筑物安全。控制最大一段藥量在 6.08kg以內(nèi)，爆破振動不會對距爆區(qū) 10.8m 以外的公路設(shè)施造成危害；控制最大一段藥量在 16.30kg 以內(nèi)，爆破振動不會對距爆區(qū) 15m 以外的公路設(shè)施造成危害。

2）掏槽方式。采用楔形掏槽,根據(jù)實際進尺長度控制傾角大小。

3）裝藥結(jié)構(gòu)及堵塞方式。輔助眼、內(nèi)圈眼、底板眼采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，周邊眼采用小直徑藥卷間隔裝藥。所有裝藥炮眼均采用炮泥堵塞，堵塞長度不小于 30cm。

3.2 鉆爆作業(yè)施工工藝流程

鉆爆作業(yè)施工工藝流程：測量放線→鉆孔→清孔裝藥→聯(lián)網(wǎng)爆破→欠挖處理。

其中，掏槽孔孔口和孔底的間距誤差不大于5 cm，輔助孔孔口的排距和行距誤差不大于 5cm，如采用人工鉆孔的周邊孔沿隧洞設(shè)計斷面輪廓線上的間距誤差不得大于 5cm，外斜率不得大于規(guī)定 5cm/m，孔底不超出開挖斷面輪廓線 10cm，內(nèi)圈炮孔至周邊孔的排距誤差不得大于 5cm，并與周邊孔采用相同的斜率。

3.3 爆破設(shè)計優(yōu)化

每次爆破后檢查爆破效果，分析原因及時修正爆破參數(shù)，提高爆破效果，改善技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。根據(jù)巖層節(jié)理裂隙發(fā)育、巖性軟硬情況，修正眼距，用藥量，特別是周邊眼；根據(jù)爆破后石渣的塊度修正參數(shù)。石渣塊度小，說明輔助眼布置偏密；塊度大說明炮眼偏少，用藥量過大。根據(jù)爆破振速監(jiān)測，調(diào)整單段起爆炸藥量及雷管段數(shù)；根據(jù)開挖面凹凸情況修正鉆眼深度，眼底基本上落在同一斷面上。

3.4 減震爆破控制

施工過程中采用綜合減震措施，降低振動速度，減小對地表建筑物的震動影響。

1）由于采用上下臺階法施工，上臺階進行短進尺控制，臺階長度控制在 3～5m，進行微臺階開挖，爆破順序依次是上、下臺階。下臺階采取左右分部交替爆破開挖方式進行施工，盡量減少單次起爆量。

2）上臺階爆破時，采用雙掏槽型式，增加兩排掏槽眼，并減少掏槽眼單孔裝藥量，最大限度的削弱掏槽爆破產(chǎn)生的震動，以減輕對地表房屋產(chǎn)生的爆破影響。掏槽形式采用雙掏槽、合理布置掏槽孔位，能夠起到控制爆破震動的作用。

3）光面爆破周邊眼間距 40cm，眼深 0.6～0.8 m，裝藥集中度控制在 0.2kg/m，采用半片藥卷+竹片+導(dǎo)爆索空氣間隔裝藥的結(jié)構(gòu)。

3.5 減震爆破注意事項

1）選擇合理的雷管起爆時差。設(shè)計爆破網(wǎng)絡(luò)為孔內(nèi)微差，孔外同段的非電微差起爆技術(shù)。導(dǎo)爆管一般跳段使用，使段間間隔時間大于 50ms，防止地震波相疊加而產(chǎn)生較大的震動。

2）選擇合理的鉆爆參數(shù)。根據(jù)開挖斷面的大小、部位、工程地質(zhì)情況、周邊環(huán)境條件等，選擇合理的炮眼深度、間距、裝藥量、起爆順序等鉆爆參數(shù)，炮眼采用線形布孔、線形起爆，注意提高裝藥質(zhì)量和炮口堵塞質(zhì)量，達(dá)到減震、提效的預(yù)期目的。

3）地表爆破震動量大時，可沿輪廓線周邊或斷面上部設(shè)置深約 15m 的 Φ100mm 減振孔，間距40～60cm。

4）嚴(yán)格按照設(shè)計及方案執(zhí)行臺階法開挖，嚴(yán)禁采用全斷面法。

5）嚴(yán)格控制開挖循環(huán)進尺，在未得到試驗數(shù)據(jù)前，開挖進尺嚴(yán)格按照方案執(zhí)行。

6）嚴(yán)格控制單段起爆炸藥用量，不允許超過設(shè)計炸藥用量。7）盡量增加分段起爆次數(shù)，減少單段起爆藥量。8）鉆孔作業(yè)時，在掏槽區(qū)增加空眼，及周邊眼每隔 60cm 增加一個空眼，進行減震。

9）穿越施工時，對穿越段兩百米范圍內(nèi)限速80km/h，并根據(jù)穿越部位進行單側(cè)通行限制，以保證高速公路的安全運營。

4 結(jié)語

通過爆破震動監(jiān)測，沿爆破區(qū)域徑向或環(huán)向布置 1條測線，測點放置在地表房屋基礎(chǔ)上。爆破即將開始時，啟動檢波器、測震儀，數(shù)據(jù)記錄后進行分析處理。采用薩道夫斯基公式及一元回歸分析法所測的數(shù)據(jù)進行回歸分析，得到與介質(zhì)、地形有關(guān)的系數(shù) K,a，從而可得到質(zhì)點振速的衰減規(guī)律，然后再根據(jù)建筑物允許最大震動速度、爆心距R，由公式反算出單段最大裝藥量 Q，優(yōu)化爆破設(shè)計參數(shù)。爆破震動監(jiān)測結(jié)果表明，監(jiān)測數(shù)據(jù)均在預(yù)計范圍值內(nèi)。

TV542

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2014-06-20