隧道工程控制爆破技術探討與應用

文∕尹加強

1 前言

在隧道施工的過程中，由于受到自然條件或是人為因素的作用，會對施工造成直接影響。在目前對隧道進行挖掘的過程中，控制爆破的方法是最為常用的一種方式，這種方法操作簡單，且能夠取得較好的效果；但是在應用過程中，這種方法會對施工最終的質量產(chǎn)生一定的影響。因此，采用控制爆破法對施工過程中的技術要求也相對較高，我們不僅要研究其本身的物理性質并進行分析，還要選擇適合的爆破技術，做好炸藥的使用量以及爆破的工藝的相應控制，熟練地掌握爆破技術，以此有效保證隧道施工的質量[1]。

2 控制爆破技術概述

2.1 控制爆破技術的概念

根據(jù)隧道工程的爆破環(huán)境以及爆破的規(guī)模等相關因素，利用多種技術全面監(jiān)控和管理爆炸以及介質破碎的過程，將爆破過程中的噪聲影響以及爆破方向控制在安全以及合理范圍內，最終使其與爆破的設計效果相一致。此外，對爆破效果以及危害實施全面的實施控制技術，屬于控制爆破的具體概念。

2.2 控制爆破技術的主要分類

2.2.1 微差爆破技術

微差爆破技術主要采用的是毫秒延時雷管，在爆破的過程中能夠實現(xiàn)延時爆破技術。這種技術最大的優(yōu)點在于能夠有效減少在爆破的過程中地震效果所帶來的沖擊，保證在爆破之后巖石碎塊的大小保持一致；而爆破之后所產(chǎn)生的巖石碎片范圍相對集中，方便爆破后進行清理，通過減少爆破所需要的次數(shù)，能夠有效提升爆破的結果質量[2]。

2.2.2 擠壓爆破技術

擠壓爆破技術是在區(qū)域自由面的前方區(qū)域，提前人為的預留一定數(shù)量的煙扎，從而增加炸藥的利用效率。這種技術的主要優(yōu)點在于能夠有效利用施工的時間，減少在爆破過程中的爆破次數(shù)；利用這種技術時巖石會受到第二次沖擊，能夠加大巖石的爆破的破碎效果，從而減少爆破的次數(shù)。

2.2.3 預裂爆破技術

預裂爆破技術主要是在爆破的區(qū)域進行人為的開挖，預留出一定的裂縫作為在保證圍巖和爆破區(qū)域位置的分割線，利用這種技術能夠對圍巖產(chǎn)生有效的保護作用，減少在爆破發(fā)生過程中地震所造成的影響。在預裂爆破過程中，一般情況下選擇的炮孔直徑相對較小，增加了孔痕率，從而在很大的程度上影響了爆破效果[3]。

3 隧道工程中控制爆破技術分析

3.1 工程概況

工程位于長樂區(qū)的大象山隧道，其出口段位處于鎮(zhèn)塘嶼村西側山坡下，地表的風化層比較厚，屬于節(jié)理裂隙；地下水主要屬于基巖裂隙水，洞口段的圍巖等級屬于Ⅴ級。隧道出口端以及塘嶼水庫之間比較臨近，線位標高和水庫現(xiàn)水面相比較低，塘嶼水庫主要在隧道出口端的西南方向大致203m 處，隧道出口以及水庫之間的地勢存在局部的陡峻現(xiàn)象，坡角大致為10°～30°，且存在一些溝谷。從水庫一直延伸到相應的隧道出口，巖性屬于侏羅系上統(tǒng)的相關南園組凝灰?guī)r，弱風化，呈現(xiàn)棕紅色～青灰色，節(jié)理裂隙不再發(fā)育，巖體比較的完整，巖質非常的硬[4]。

3.2 隧道開挖方法以及爆破施工控制要素

3.2.1 隧道開挖的施工方法。在正式進行隧道開挖之前，務必要利用一定的方式實現(xiàn)地質情況的具體勘測，其中可以包含非常多的方面，主要為：地質素描、超前鉆探、加深炮孔以及地質雷達等。同時，還要實施相應的流程，如鑿眼、爆破、鏟裝以及運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，保障施工過程中相應的施工隊伍具備比較專業(yè)化的能力，在施工過程中不同機械工具之間能夠順利配合；另外，還應結合該隧道設計情況。洞口段為V 級圍巖，采用三臺階臨時仰拱法完成相應的施工。開挖拱部前，一定要完成洞身管棚的超前支護施工，然后按照三臺階臨時仰拱法實施步驟做出相應開挖，同時仍然需要再次強調，開挖之前必須對拱部容易發(fā)生坍塌的區(qū)域進行超前支護[5]。

3.2.2 隧道爆破施工要素控制。在隧道爆破施工過程中，會波及周圍較大的距離范圍，特別是在城市當中實施隧道施工，會產(chǎn)生非常嚴重的影響。除此之外，隧道爆破的施工環(huán)境非常復雜化，在施工當中如果使用鉆爆法，則需要對施工環(huán)境以及地質情況進行考察，重視安全控制。在爆破過程當中，需要把爆破工程進行分段，可以對多個爆破點實施爆破，但要盡量降低爆破炸藥的使用量，這樣就會使得爆破過程中出現(xiàn)的碎石飛濺以及聲響得到降低，從而進一步降低周圍環(huán)境以及居民生活的影響程度。

3.2.2.1 一定要保障地表建筑以及施工人員的安全，在爆破設計過程中要準確計算出爆破振動安全系數(shù)，并按照相應的規(guī)定和標準，提前規(guī)劃好相應的安全防護措施。

3.2.2.2 要保障空孔的布置具備大直徑，這樣在進行臺階位置的開挖時就可以很好地形成相應的爆破臨空面，從而防止在爆破振動發(fā)生時影響到所要保護的建筑物。

3.2.2.3 加大鉆眼的數(shù)量，可以降低掘進尺；與此同時，還要對爆破的規(guī)模進行控制，嚴格控制每一個孔的裝藥量以及單段起爆的最大藥量，使爆炸區(qū)域內掩體的炸藥均勻分布；并根據(jù)設計規(guī)范完成對爆破振動速度的相關控制，從而使爆炸爆破程序與相關規(guī)定相符合。

3.2.2.4 要對鉆爆參數(shù)的具體設計以及爆破振動的具體監(jiān)測重視起來，保證這些數(shù)據(jù)都處于合理范圍之內。在爆破參數(shù)選擇的過程中，務必選擇能夠滿足爆破區(qū)域實際情況的數(shù)據(jù)，例如在地表建筑物的情況以及爆破中，周邊區(qū)域內的環(huán)境狀況是否穩(wěn)定[6]。

3.3 隧道工程控制爆破技術分析

3.3.1 確定炮孔數(shù)量和直徑。在爆破前，要對施工周圍的實際環(huán)境，包含：區(qū)域巖石的具體成分數(shù)據(jù)等利用爆破原理進行理論化的分析，同時按照公式實施具體的計算，從而使得爆破的炮孔數(shù)量計算準確。

N=3，3(f×s2)1/3

其中N 代表的是炮孔的數(shù)量，S 是斷面積，f 為巖石的堅固度。

3.3.2 計算裝藥量，并進行分配。爆破的主要效果和裝藥量之間有非常大的影響，如果炸藥量比較少，就不可能達到一種預期的效果；而如果裝填過度，那么在爆炸之后產(chǎn)生的沖擊波會影響到整個工程最終的質量。因此，所需的炸藥數(shù)量必須經(jīng)過嚴格的計算。在隧道施工過程中由于不同地質因素的影響，會出現(xiàn)很多的不確定性因素，因此在計算藥量的過程中可以利用以下的公式，計算公式如下：

Q=q×v

在公式中，Q 主要代表爆破需要的具體裝藥量，q主要代表的是每立方米爆破所需要的炸藥消耗量，V主要代表循環(huán)進尺當中所需要爆破的具體巖石總體積。

3.3.3 炮眼的直徑造成的影響。如果炮眼比較大，那么裝入的炸藥量就比較多，這樣爆炸的效果就會比較顯著；如果把炮眼持續(xù)擴大，那么就會降低碎石的碎裂度，從而給巖石碎裂質量以及斷面平整線造成影響。比如：炮孔擴大之后要想加強爆破瞬間，巖石的碎裂程度就會下降；同時由于爆炸而出現(xiàn)的碎石在形狀上也會具備不規(guī)則性。關于炮眼位置的確定，一定要綜合考慮施工環(huán)境以及相應的施工設備等，經(jīng)過準確科學的計算和分析之后再確定炮眼以及各個炮眼之間所需要距離；在經(jīng)過相關施工人員的工作總結，詳細分析現(xiàn)場的施工環(huán)境后，最終計算出炮眼的合理直徑范圍。炮孔對炸藥以及巖石間的具體縫隙，一定要保持大于1/10 的直徑距離，只有這樣才可以保障因素之間具備準確性，施工效果才會更加良好。

4 爆破安全施工管理措施

在爆破過程中，一定要對施工中的安全問題進行考慮。

4.1 首先，在技術方面要保證設計爆破方案的可行性。爆破的設計過程必須要符合工程的實際情況，細致考慮各種因素，同時還要對所消耗的藥量以及最小抵抗線方向進行考慮。特別是爆破點周邊環(huán)境復雜時，一定要堅持試爆方案。

4.2 相關人員要嚴格控制地震波沖擊波等，以免由于控制不到位而產(chǎn)生一定危害，保證爆破結果的安全性。爆破體上鋪竹笆，再壓上沙袋進行覆蓋防護，必要時搭設防爆排架，嚴格控制爆破飛石。

4.3 在領取炸藥之前，工作人員要根據(jù)現(xiàn)場爆破員及安全員的監(jiān)控狀況，注意爆破過程中周邊環(huán)境是否出現(xiàn)異常，避開重點要保護的目標，同時一定疏散要安全距離以內的全部人員，高度重視警戒，無關人員不可以進入爆破區(qū)內。另外，詳細掌握所需爆破的區(qū)域情況，嚴格按照設計執(zhí)行，施工過程中不能夠擅自改動施工方案，應按照實際情況進行調整，最終確定所需的具體藥量。

4.4 正式施工時要嚴格按照方案中的炸藥用量、鉆孔深度、孔間距等實施，并且將所要使用炸藥量的情況報告給現(xiàn)場的負責人，由現(xiàn)場的負責人進行簽字后領取相應的炸藥。在炸藥領取中，爆破員以及安全員一定要到庫房進行領取，且人工搬運，裝藥的過程由安全員進行詳細檢查。

5 結語

隨著我國技術的發(fā)展，交通行業(yè)也迅速前進；與此同時，隧道工程的修建越來越多，因此我們要對項目中的所有技術進行必要的加強。通過研究隧道爆破控制技術，能夠有效加強施工質量，保證爆破工作順利進行；同時，合適的方法也能夠有效減少成本支出，并推動我國經(jīng)濟快速發(fā)展。