穿越軍事設(shè)施淺埋隧道微振爆破施工技術(shù)

王萬(wàn)春 WANG Wan-chun

（中鐵十七局集團(tuán)第一工程有限公司，太原 030032）

（CR 17 BG No.1 Engineering Co.，Ltd.，Taiyuan 030032，China）

1 工程概況

成綿樂(lè)鐵路客運(yùn)專線CMLZQ-1標(biāo)千佛山隧道起訖里程DK32+719～DK33+227，全長(zhǎng)508m，為V級(jí)圍巖淺埋隧道，進(jìn)口采用單壓式洞門(mén)，出口采用耳墻式洞門(mén)。DK32+727～DK32+950段采用 CD 法開(kāi)挖，DK32+950～DK33+227段采用大拱腳弧形導(dǎo)坑法開(kāi)挖，進(jìn)、出口各25m范圍內(nèi)采用Φ108大管棚、洞身段采用Φ42小導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù)，由于DK32+850～DK32+950段洞頂有中科院應(yīng)用電子學(xué)研究所2號(hào)，3號(hào)軍事設(shè)施觀測(cè)站，施工中必須采取措施控制爆破振速≤2cm/s。

2 技術(shù)要求及方案選擇

2.1 振動(dòng)要求 千佛山隧道中部穿越軍事觀測(cè)站，要求隧道在爆破開(kāi)挖時(shí)，允許振速必須控制在2cm/s以內(nèi)，X、Y、Z方向振幅必須控制在2mm以內(nèi)。

2.2 方案選擇 根據(jù)圍巖特點(diǎn)選擇周邊眼間距及最小抵抗線，輔助炮眼交錯(cuò)均勻布置，周邊眼與輔助炮眼眼底在同一垂直面上，掏槽眼加深20cm。

嚴(yán)格控制周邊眼的裝藥量，采用間隔裝藥，使藥量沿炮眼全長(zhǎng)均勻分布，導(dǎo)爆索起爆。

2.3 參數(shù)選擇 ①孔深確定：Ⅴ級(jí)圍巖取0.8～1.0m。②周邊光爆孔或預(yù)裂孔孔網(wǎng)確定：根據(jù)a/w=0.7～1.0原則確定，一般 a=45～60cm，取 50cm；w=50～80cm，取 60cm。③周邊眼線裝藥密度確定：q線在硬巖段一般取200～350g/m；Ⅴ級(jí)圍巖，q線=250g/m3。④掘進(jìn)孔孔網(wǎng)參數(shù)確定：掘進(jìn)孔孔網(wǎng)根據(jù)單孔裝藥量負(fù)擔(dān)面積確定：a·w=S=Q單/q·l。Q單—單孔裝藥量；q—單耗；l—孔深；a—孔距；w—抵抗線；S—炮孔負(fù)擔(dān)面積。⑤單耗確定：?jiǎn)魏母鶕?jù)類(lèi)似經(jīng)驗(yàn)確定，Ⅴ級(jí)圍巖周邊眼取0.25kg/m3、斷面開(kāi)挖取0.5～1.94kg/m3。⑥掏槽孔確定：楔形掏槽采用六孔掏槽。直眼掏槽采用五孔掏槽。

2.4 藥量計(jì)算 藥量計(jì)算見(jiàn)圖1（Ⅴ級(jí)圍巖CD法控制爆破炮眼布置方案1）和表1（爆破一循環(huán)裝藥量分配表（掘進(jìn)0.8m））。

2.5 裝藥方法 起爆網(wǎng)絡(luò)采用并簇連法，按如下順序連接：炮眼內(nèi)雷管分組→周邊眼導(dǎo)爆索并接→同段電雷管雙發(fā)簇連→雙發(fā)電雷管起爆。眼內(nèi)采用電毫秒雷管起爆，眼外采用電毫秒雷管傳爆，起爆采用雙發(fā)電雷管起爆。

采用人工用木制炮棍裝藥，起爆體在火工品加工房專人加工，分段存放。周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)為間隔裝藥；掏槽眼和掘進(jìn)眼、底板眼采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。人工采用30厘米粘性土卷堵塞，用木制炮棍壓緊。

3 爆破設(shè)計(jì)

3.1 炮眼布置 根據(jù)本隧道爆破振動(dòng)要求、工程地質(zhì)條件、開(kāi)挖斷面、開(kāi)挖方法、掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺、鉆眼機(jī)具和爆破器材選用等確定炮眼的布置。千佛山隧道Ⅴ級(jí)圍巖中壁（CD）法控制爆破開(kāi)挖炮眼布置見(jiàn)圖1。

圖1 CD法控制爆破炮眼布置方案一

3.2 爆破參數(shù) 為減輕爆破對(duì)軍事觀測(cè)站的振動(dòng)影響及圍巖擾動(dòng)，爆破前在拱部180°范圍內(nèi)施作1排Φ50鉆孔，鉆孔長(zhǎng)4m，環(huán)向間距0.2m，采用控制爆破進(jìn)行開(kāi)挖。采用高精度毫秒雷管，適當(dāng)增加低段位之間的延時(shí)差，增加雷管段數(shù)，雷管總段數(shù)為17段。同時(shí)根據(jù)爆破振動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及時(shí)修正爆破參數(shù)，以期滿足爆破振動(dòng)要求。爆破一循環(huán)裝藥量分配表見(jiàn)表1。

表1 方案優(yōu)化前裝藥量分配表（掘進(jìn)0.8m）

4 振動(dòng)監(jiān)測(cè)

施工過(guò)程中，采用TC-4850爆破測(cè)振儀進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)。通過(guò)測(cè)振儀的液晶顯示屏，現(xiàn)場(chǎng)可直接快速瀏覽最大值、頻率、電量等參數(shù)指標(biāo)；高精度記錄。該爆破測(cè)振儀自帶液晶屏可在現(xiàn)場(chǎng)直接設(shè)置各項(xiàng)采集參數(shù)；儀器無(wú)需設(shè)置量程，預(yù)覽振動(dòng)波形及最大值、頻率等信息，而無(wú)需外接電腦。同時(shí)，測(cè)振儀配備X,Y,Z三矢量一體的速度傳感器，系統(tǒng)測(cè)試頻帶5Hz至500Hz，系統(tǒng)誤差小于5%，精度誤差小于0.5%，讀數(shù)精度達(dá)到1‰，可在-10℃～75℃溫度下工作。

在隧道頂，軍事觀測(cè)站四周設(shè)置6個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，在隧道進(jìn)洞開(kāi)始后對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了不間斷觀測(cè)，關(guān)注爆破震動(dòng)源距觀測(cè)點(diǎn)的距離，在觀測(cè)點(diǎn)上震動(dòng)的影響，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)。

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，現(xiàn)場(chǎng)的X、Y、Z振幅小于2mm的要求，振速最大為2.28cm/s。需進(jìn)一步優(yōu)化方案、降低振速。

5 方案優(yōu)化

5.1 增加掏槽眼 在原方案的掏槽眼處各增加2個(gè)掏槽眼，并減少掏槽眼裝藥量至0.45kg/孔。炮眼布置見(jiàn)圖2。

檢測(cè)結(jié)果顯示振速最大為1.58cm/s。

5.2 增加掘進(jìn)眼 在方案二炮眼布置 3、5、7、9、11段增密炮眼、減少單孔裝藥量以降低振速。炮眼間距由110～120cm加密90～100cm。斷面共增加掘進(jìn)眼12個(gè)，彈孔裝藥量由0.60kg/孔減為0.45kg/孔。炮眼布置見(jiàn)圖3。

檢測(cè)結(jié)果顯示振速最大降為1.17cm/s。

圖2 CD法控制爆破炮眼布置方案二

圖3 CD法控制爆破炮眼布置方案三

圖4 CD法控制爆破炮眼布置方案四

5.3 增設(shè)預(yù)裂孔 在方案三的拱部180°范圍內(nèi)增設(shè)1排Φ50鉆孔，鉆孔長(zhǎng)4m，環(huán)向間距0.2m，上下兩排交錯(cuò)布置。炮眼布置如圖4，藥量計(jì)算如表2。

表2 方案優(yōu)化后裝藥量分配表（掘進(jìn)0.8m）

圖5 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)圖

振動(dòng)監(jiān)測(cè)部分結(jié)果見(jiàn)圖5爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)圖。振速最大為0.75cm/s。達(dá)到理想結(jié)果，按照方案四進(jìn)行施工。

6 體會(huì)

爆破振動(dòng)控制因掌子面圍巖性質(zhì)不同而具有不可完全預(yù)測(cè)性，是動(dòng)態(tài)施工過(guò)程，對(duì)施工要求極高，需要不斷優(yōu)化施工方案。在各循環(huán)施工過(guò)程中根據(jù)當(dāng)前掌子面巖體走向和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)初步判斷前方巖層性質(zhì)以此指導(dǎo)下一循環(huán)的進(jìn)尺和各個(gè)炮眼裝藥量。同時(shí)施工過(guò)程中要求對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)處理并用于指導(dǎo)下一循環(huán)爆破施工。

[1]TB1 0003-99，鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，1999.

[2]易萍麗.現(xiàn)代隧道設(shè)計(jì)與施工[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1997.

[3]鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)·隧道[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1995.

[4]王廷武.地面與地下工程控制爆破[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1990.

[5]李世輝.隧道圍巖穩(wěn)定系統(tǒng)分析[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1991.