杨颖岚

(辽宁省观音阁水库管理局，辽宁 本溪 117100)

隧洞下穿村庄段的减震爆破控制

杨颖岚

(辽宁省观音阁水库管理局，辽宁 本溪 117100)

介绍了在建隧洞下穿村庄段的减震爆破控制。在地表房屋测试、爆破参数的确定、施工减震措施及地表震动测试4个方面作了具体介绍，并列表说明隧洞轴线范围房统计评估情况，地质岩性、爆破参数及爆破测试结果等。

下穿村庄；房屋测试；爆破参数；爆破震动测试；减震措施

1 工程概况

某在建隧洞工程下穿黏土矿村，该区域地表属山区地貌，地势较陡，民房多依地势建造，民房密集区位于山谷较平缓地段，房屋结构多为砖木、土坯房，且年久失修，抗震性能极差。隧道距地表房屋垂直距离约为65～95 m，村子经济较落后，村民以农耕为主。根据前期地勘资料，洞室岩性为混合花岗岩、弱风化，节理微张、夹泥，地下水多呈滴水，该段洞室为Ⅲ、Ⅳ类围岩。隧洞与黏土矿村平面位置如图1所示。

图1 主洞与黏土矿村平面位置关系图

2 地表房屋测试

黏土矿村共计87户人家，房屋102栋，房屋多为砖木、土坯房，且年久失修，抗震性能极差。

在进入该段施工之前，我方联系沈阳房屋鉴定中心对隧洞洞轴线左右50 m范围内的地表房屋进行了评估，评估结果见表1。

表1 隧洞洞轴线左右50 m房屋评估情况

根据评定结果，对房屋不能继续使用的住户进行了暂时搬离并妥善安排，对于观察使用的住户在施工过程中随时观察房屋受损情况，如有发现房屋开裂或低级下沉等现象，立即通知其撤离。

3 钻爆设计

此段特殊隧洞的爆破施工必须在确保高质量的隧洞开挖断面和进尺的同时，将爆破震动控制在尽可能小，以保证爆破对自身、地表既有道路、地表建(构)筑物的安全，并尽量较少的干扰居民生活。

3.1 设计原则

根据隧洞开挖技术特点，以及为使隧洞开挖成形良好，尽量减少超挖量，减少爆破对围岩的扰动深度和破坏，确保地表建筑物、公路以及铁路安全，在开挖中采用减震控制爆破技术。

1)在确保高质量的隧洞开挖断面和进尺的同时,将爆破震动控制在允许范围，以保证爆破对后部支护结构、对地表建筑物、既有道路的安全，并尽量减少对居民生活的干扰。

2)采取有效的控制爆破技术，减少振动与降低噪音，同时要求成形效果好，采用光面爆破。根据地质条件，开挖断面、开挖进尺、爆破器材、振速要求等条件编制爆破设计[1]。

3)根据围岩特点合理选择周边眼间距E及周边眼的最小抵抗线W，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上。

4)根据《爆破安全规程》(GB6722—2003)的规定，下穿既有道路和房屋时为保证地表及建筑物的安全和减小周围环境的影响，爆破施工时爆破震动波速控制在2.0 cm/s；下穿铁路时爆破震动波速控制在10 cm/s。

5)周边眼炸药选择低爆速、低猛度、高爆力的炸药。

6)雷管选用微差毫秒雷管，每段间隔>50 ms，避免震动波的叠加，减轻震动。

7)严格控制周边眼的装药量，借助导爆索、竹片进行间隔装药，使药量沿炮眼均匀分布，以确保隧洞周边成形良好，并减少对围岩的扰动。

8)根据爆破效果，调整掏槽眼形式及爆破参数，并适当加深掏槽眼深度(比其它眼深约20～30 cm)，以保证掏槽效果。合理分布辅助眼，以达到炮眼数量最少、材料最省、同时渣块又不致过大。

9)合理选择循环进尺：不同级别的围岩根据结构安全要求及循环施工能力等因素来综合考虑。严格控制单循环进尺长度，爆破开挖采用上、下台阶开挖，以减小每循环进尺装药量[2]。

3.2 钻爆参数的选择

3.2.1 爆破震动控制的允许药量

根据《爆破安全规程》(GB6722—2003)对建构筑物质点振动速度的控制标准，根据萨道夫斯基控制爆破震动速度公式反推确定最大允许起爆药量(齐发爆破时为爆破总药量，微差爆破为最大一段装药量)：

(1)

式中：Q为炸药量，kg，齐发爆破取总药量，微差爆破取最大一段药量；R为到需要保护建(构)筑物或设备设施的距离，m；V为地震安全速度，cm/s；一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物2 cm/s；下穿铁路10 cm/s；K，α为与爆破地形、地质条件有关的系数和衰减指数，见表2。

表2 K、α与岩性的关系

当R=15m，V=2 cm/s，K=250，α=1.8计算，Q=1.08 kg；当R=25 m，按V=2 cm/s，取K=250，α=1.8计算，Q=5 kg；当R=50 m，按V=2 cm/s控制，取K=250，α=1.8计算，Q=40 kg。

当R=15 m，V=10 cm/s，K=250，α=1.8计算，Q=15.77 kg。

从上述计算可以看出，控制最大一段药量在1.08 kg以内，爆破振动不会对距爆区15 m以外的建筑物或设施造成危害；最大一段药量在5 kg以内可确保25 m以外的建筑物安全；最大一段药量在40 kg以内可确保50 m以外的建筑物安全。

控制最大一段药量在15.77 kg以内，爆破振动不会对距爆区15 m以外的房屋设施造成危害。

3.2.2 初拟钻爆参数

通过爆破试验确定爆破参数，试验时参照表3光面爆破参数表。

表3 光面爆破参数表

3.3 掏槽方式

采用楔形掏槽,根据实际进尺长度控制倾角大小。

3.4 装药结构及堵塞方式

辅助眼、内圈眼、底板眼采用连续装药结构，周边眼采用小直径药卷间隔装药。所有装药炮眼均采用炮泥堵塞，堵塞长度≥30 cm。

4 施工减震措施

施工过程中采用综合减震措施，降低振动速度，减小对地表房屋的震动影响。

4.1 分部分台阶开挖，多次装药爆破

由于采用上下阶法施工，上台阶进行短进尺控制，台阶长度控制在3～5 m，进行微台阶开挖，爆破顺序依次是下、上台阶。上台阶爆破时，将掏槽区域靠近台阶底部布置，以增大掏槽爆破时爆源至地表的距离，减轻掏槽爆破对地表房屋、拱顶围岩的震动影响。

4.2 掏槽爆破

掏槽爆破控制对爆破震动控制影响较大，掏槽爆破若失败，爆渣未抛掷出去，绝大部分能量以地震波的形式传播出去，则隧洞掘进无进尺，爆破震动量大。另外，采用水平楔形掏槽、合理布置掏槽孔位，能够起到控制爆破震动的作用。

4.3 光面爆破

周边眼间距35 cm，眼深1.2～1.3 m，装药集中度控制在0.3 kg/m，采用半片药卷+竹片+导爆索空气间隔装药的结构，详见图2。

图2 装药结构图

4.4 爆破震动监测

沿爆破区域径向或环向布置1条测线，测点应放置在地表房屋基础上。

待爆破即将开始时，启动检波器、测震仪，数据记录后进行分析处理。

采用萨道夫斯基公式及一元回归分析法所测的数据进行回归分析，得到与介质、地形有关的系数K、a，从而可得到质点振速的衰减规律，然后再根据建筑物允许最大震动速度、爆心距R，由公式反算出单段最大装药量Q，优化爆破设计参数。

5 地表振动测试及参数优化

进入该段施工后，联系大连理工大学进行了地表震动测试。

5.1 测点布置

9月14日08：00爆破地表测点布置图见图3、图4。

9月14日08：00炮眼布置图见图5、图6。

9月14日08：00围岩爆破装药参数表见表4、表5。

图3 9月14日08:00爆破地表测点布置

5.2 爆破参数

图4 9月14日13:00爆破测点布置

图5 9月14日08:00炮眼布置图(埋深58m)

图6 9月14日13:00炮眼布置图(埋深58m)

表4 9月14日08:00围岩爆破装药参数表

表5 9月14日13:00围岩爆破装药参数表

5.3 测试结果

爆破测试结果见表6。

5.4 爆破方案优化

根据地表爆破震动测试的结果，我们对爆破参数进行了优化：

1)上下台阶同时起爆时，上下台阶延时隔开，下台阶先行起爆。

2)爆破开挖进尺控制在1.2 m。

3)上台阶掏槽采用复式楔形方式，内掏槽4个孔(单孔≤0.6 kg乳化炸药)、外掏槽6个孔(单孔≤0.5 kg乳化炸药)，其他掘进眼单段起爆药量控制在5 kg以下。

表6 爆破测试结果表

[1]赵建寰.桥头镇供水工程输水隧洞光面爆破及初期支护[J].甘肃水利水电技术,2010(02):63-64.

[2]钟世华.浅谈红岩水库除险加固中引洪隧洞的设计[J].新疆农垦科技,2010(05):55-57.

1007-7596(2014)12-0072-04

2014-06-14

杨颖岚(1971-)，女，辽宁锦州人，高级工程师，从事水利工程施工管理工作。

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