控制爆破在隧洞工程中的施工要點(diǎn)

陳敏柏

大廣壩水利水電二期工程是一項(xiàng)具有發(fā)電、灌溉、供水等綜合效益的大型水利工程，那文隧洞工程為大廣壩水利水電二期（灌區(qū)）工程陀興系統(tǒng)的組成部分，主要從昌化江的大廣壩庫區(qū)跨流域調(diào)水解決感恩河下游灌區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水，其工程特點(diǎn)是工期緊、任務(wù)重、施工難度大。由于隧洞長且斷面小，洞、內(nèi)外石方開挖工程量大，為保證那文隧洞工程質(zhì)量、施工安全、工程進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益對其施工要點(diǎn)進(jìn)行探討。

一、開挖方法選擇

本工程進(jìn)口明渠段長202.5m， 隧洞長5207.14m，出口明渠長70m，施工支洞長833.90m（1#支洞長402.25m，2#支洞長431.65m），隧洞采用城門洞型，成洞斷面尺寸3m×3m。根據(jù)那文隧洞工程的隧洞區(qū)、進(jìn)出口明渠段的地質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合隧洞開挖位置、施工長度、斷面尺寸、石方開挖量等情況，確定洞外和隧洞石方開挖采用控制爆破施工方法。

二、鉆爆設(shè)計(jì)

（一）洞外石方爆破

根據(jù)洞外石方開挖工程量大小和開挖部位的要求，為保證進(jìn)出口處洞臉平整巖體完整，防止因爆破施工對洞臉巖石的破壞，洞臉位置采取預(yù)裂與光面爆破相結(jié)合的施工方法。

（二）隧洞石方爆破

根據(jù)隧洞圍巖情況先進(jìn)行爆破試驗(yàn)，為保證那文隧洞開挖一次性爆破成型且洞壁成型光滑，減少超欠挖和對圍巖的擾動(dòng)，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖都采用光面爆破的方式作業(yè)。隧洞開挖過程中，將根據(jù)圍巖條件的變化隨時(shí)調(diào)整鉆孔和爆破方式，Ⅳ、Ⅴ類圍巖段巖性軟弱，巖體破碎，成洞條件差，施工采用一次開挖短進(jìn)尺弱爆破。由于隧洞結(jié)構(gòu)斷面尺寸較小，在洞身開挖時(shí)全斷面開挖，若遇較差圍巖，則采用階梯法進(jìn)行開挖以保證該工序安全系數(shù)。隧洞進(jìn)出口洞臉開挖見圖1。

圖1 隧洞進(jìn)出口洞臉開挖圖

三、施工要點(diǎn)

（一）爆破器材選用

1.炸藥

（1）按照爆破設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合不同控制爆破區(qū)及開挖部位的要求，合理選用不同直徑的炸藥卷。

（2）低爆速炸藥可以更好提高光面爆破效果，降低爆破振動(dòng)。

（3）應(yīng)用弱裝藥結(jié)構(gòu)（導(dǎo)爆索間隔裝藥），確保一次性爆破成型且洞壁成型光滑。

2.雷管

為減少裝藥量，特別減少最大一段裝藥量，雷管使用非電毫秒雷管。

（二）鉆孔及爆破參數(shù)匹配

1.鉆孔

（1）影響爆破開挖效果的重要因素為炮孔孔徑、深度、位置間距和外插角，鉆孔選取合適的鉆機(jī)設(shè)備嚴(yán)格按鉆爆設(shè)計(jì)布置圖及爆破參數(shù)布孔。

（2）根據(jù)圍巖地質(zhì)情況，選用淺或深循環(huán)進(jìn)尺深度及單、復(fù)式楔形掏槽方法，特別是這兩種掏槽形式合理使用，有效降低爆破振動(dòng)影響，爆破效果最佳。

2.爆破參數(shù)

（1）鉆爆設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)工程地質(zhì)圍巖等級(jí)、開挖部位、隧洞斷面以及機(jī)械設(shè)備等因素取得，爆破參數(shù)匹配恰當(dāng)是控制爆破的關(guān)鍵，施工過程中綜合考慮動(dòng)態(tài)調(diào)整。

（2）爆破設(shè)計(jì)一般是參考經(jīng)驗(yàn)、類比和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，爆破參數(shù)的基本依據(jù)是地質(zhì)條件，但地質(zhì)條件隨開挖掘進(jìn)不斷變化，觀測描敘開挖面圍巖，而最關(guān)鍵是對圍巖節(jié)理裂隙作出預(yù)測，對爆炸參數(shù)和施工工藝快速調(diào)整或采取局部空孔不裝藥、內(nèi)移炮眼、起爆順序調(diào)整等措施。

（3）掏槽眼段裝藥量最大，其爆破振動(dòng)速度值測得最大，掏槽眼段裝藥量也是爆破參數(shù)匹配的重要控制關(guān)鍵。

（4）為使裝藥的掏槽、擴(kuò)槽各段能獨(dú)立作用，合理時(shí)差可以降低爆破振動(dòng)速度值及疊加現(xiàn)象。

（三）強(qiáng)化組織管理

1.信息反饋體系

（1）現(xiàn)場人員動(dòng)態(tài)了解隧洞開挖效果，可以及時(shí)調(diào)整施工工藝及控制爆破參數(shù)，最大程度地控制超挖、欠挖量。

（2）及時(shí)探明未施工部位情況，并隨著圍巖地質(zhì)條件的變化對鉆爆參數(shù)跟進(jìn)調(diào)整。

2.安全保障體系

（1）監(jiān)督鉆爆過程控制，實(shí)施按爆破設(shè)計(jì)方案執(zhí)行，檢查各項(xiàng)工作的規(guī)范安全性并予以評價(jià)。

（2）用電及火工材料管理：采用總配電箱、分配電箱、開關(guān)箱的三級(jí)配電、總配電箱和開關(guān)箱兩級(jí)保護(hù)的電氣系統(tǒng)保護(hù)措施，火工材料集中管理、嚴(yán)格分庫、專人負(fù)責(zé)、隨用隨領(lǐng)原則，并和生活區(qū)隔離。

（3）爆破：嚴(yán)格按施工技術(shù)及國家規(guī)范進(jìn)行爆破，作業(yè)時(shí)洞內(nèi)安全距離無人，專職人員檢查爆破效果。

（4）安全教育：經(jīng)常對職工進(jìn)行必要的安全教育，各施工點(diǎn)均有兼職安全員負(fù)責(zé)安全工作。

3.質(zhì)量控制

（1）健全的施工組織及質(zhì)量控制體系是隧洞順利施工的保障，要做好炸藥等敏感器材的管理，鉆孔、爆破等施工環(huán)節(jié)交底，對爆破人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高質(zhì)量安全意識(shí)。

（2）測量控制：經(jīng)常復(fù)核軸線和高程，及時(shí)調(diào)整偏差使貫通誤差在允許的范圍內(nèi)。

（3）開挖爆破：合理掌握開挖進(jìn)度，避免因強(qiáng)爆破或裝藥過多引起強(qiáng)烈震動(dòng)引發(fā)塌方，分?jǐn)嗝骈_挖并在開挖成洞后加強(qiáng)量測校核。

（4）天氣預(yù)報(bào)：及時(shí)收集天氣情況，爆破要根據(jù)天氣預(yù)報(bào)提前做好預(yù)案，及時(shí)調(diào)整相關(guān)爆破參數(shù)。

四、控制爆破效果

（一）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1.采用1.0～2.5m 淺孔循環(huán)的爆破開挖方式，每循環(huán)的進(jìn)尺分別為0.90～2.20m，炮眼利用率達(dá)到90%～95%，巖石炸藥消耗量分別為0.60～1.00kg/m3。

2.由于采用操作簡便的淺孔單式、復(fù)式的楔形掏槽方式，為掘進(jìn)眼創(chuàng)造了有利的臨空面，使爆破塊度均勻便于裝碴，從而加快了施工進(jìn)度。

3.微振動(dòng)控制爆破運(yùn)用使鄰兩孔間的巖面爆破后平整，減少了對圍巖擾動(dòng)及隧洞超挖現(xiàn)象，開挖控制在允許范圍內(nèi)。

4.周邊由于采用了導(dǎo)爆管間隔裝藥結(jié)構(gòu)，不僅保證了圍巖穩(wěn)定，控制了爆破振動(dòng)效應(yīng)，同時(shí)還取得了較完整的周邊，炮眼痕跡在開挖輪廓面上均勻分布，炮眼痕跡保存率：完整巖石在80%以上，較完整和完整性差的巖石在50%以上，較破碎和破碎巖石在20%以上。

5.孔壁無明顯的爆震裂隙且相鄰兩茬炮之間的臺(tái)階或預(yù)裂爆孔的最大外斜值在15cm 以內(nèi)。

（二）爆破振動(dòng)影響

按照薩道夫斯基公式計(jì)算，在陀興系統(tǒng)那文隧洞工程控制爆破設(shè)計(jì)施工中，爆破振動(dòng)速度量測在3.0cm/s 以內(nèi)，控制爆破達(dá)到了預(yù)期要求。

五、結(jié)語

大廣壩水利水電二期（灌區(qū)）陀興系統(tǒng)那文隧洞工程中所進(jìn)行的控制爆破，其圍巖的炮眼間距、孔深和裝藥量等參數(shù)選定合理，順利保證了隧洞開挖的進(jìn)度要求，同時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，爆破效果明顯■