杨朝洪

随着城市的发展与扩大，城市人口日益增多，为打造更适合人们生活的环境和建造美丽的城市，城市道路体系不得不重新规划、建设。在城市道路新增或改建过程中，城市隧道修建面临的问题越来越多，尤其是在临近居民区隧道，开挖爆破过程中，扰民问题一直无法得到解决，常常遭到投诉现象，既没有达到政府为改善人民生活的目的，又造成了工程工期滞后，施工单位项目的亏损。为避免此类现象的频繁发生，在此通过个人实践经验，分享一下关于静态破碎和控制爆破相结合的方法完成隧道开挖，该方法可有效减少扰民事件发生，同时可加快隧道的掘进进度，减少工期造成的项目损失。

一、工程概况

珠海市横琴新区天羽道隧道横穿小横琴山，天羽道是一条南北向的城市次干路，项目的建设将连接环岛北路与国际居住区，提升国际居住区及天沐河片区与横琴主干路网的联系，完善服务组团内的交通体系，带动区域发展，隧道段全长约720m，隧道分左洞、右洞和人行及非机动车洞（以下简称人非洞），在天羽道隧道人非洞的出口端分布处，有由村民修建的大量建构筑物，最近的民房离隧道出口仅约20m，隧道施工环境复杂。

隧道在城市建筑密集区域进行施工时，为了避免扰民和被民扰，静态爆破和控制爆破被大量使用。静态爆破可以做到无噪声，无振动，无飞石的优点，但是缺点也很明显，那就是施工效率非常低。为确保项目按时完成业主下达的隧道贯通任务，本隧道人非洞临近居民区部分区段采用静态破碎结合控制爆破的施工工艺，既达到了加快施工进度的目的，同时又避免了扰民和附近居民投诉现象。

二、隧道施工方法和工艺

天羽道隧道采用新奥法施工，由北向南单向掘进，当在隧道掘进至离南面洞口200m 处时，开始利用爆破振动监测设备，对南面洞口附近的民房进行爆破振动监测，利用爆破振动监测数据指导爆破施工，在人非洞掘进至离南端洞口150m 范围内时，爆破振动监测数据已临近指标值，并接到南端洞口附近居民的大量投诉，显然传统的新奥法施工已经无法满足施工环境的安全，为保证爆破施工环境的安全，同时尽量减少对掘进速度的影响，以确保在业主要求工期内按时完工。经项目邀请珠海市爆破专家组进行研究后，决定在距离隧道洞口150m 处，开始采用静态爆破结合控制爆破对隧道洞身进行开挖施工。该工法的核心是利用静态破碎进行掏槽，为爆破开创爆破自由面，并让爆破抵抗线方向朝向隧道右侧建筑群，从而达到减小爆破振动的目的。同时隧道明洞部分以及当静态破碎和控制爆破结合满足不了施工时，采用静态（膨胀剂法）爆破施工。

1.静态破碎结合控制爆破施工

（1）静态破碎

①静态破碎掏槽

首先利用施作隧道管棚的潜孔钻在隧道右侧壁轮廓线上钻孔径为d=100 ㎜的直孔，孔深为2.0m ～2.5m，孔间距为2.0m ～2.5m，潜孔钻孔完毕后，用d=40 ㎜的气腿式手风钻沿大孔周围钻孔，小孔间排距为50cm，孔深1.0m，钻孔区域为隧道右侧轮廓线1.0m 范围内。该区域使用液压式分裂机进行破碎开挖，为剩下区域的开挖提供爆破自由面，并可以使右侧的建筑群位于炮口前方，从而最大限度的减小爆破振动。

图1 隧道掏槽开挖图

②达尔文液压分裂机掏槽

液压分裂机在破碎岩石时没有振动和噪声，可以快速破碎小体积的岩石。分裂机由三部分组成：液压动力站，高低压油管，分裂机构成。待钻孔完成后可以将多个插入钻好的孔内，启动液压动力系统，中间的楔块液压力的推动下，迫使夹在两边的一对反向楔块向岩石孔洞的两壁扩张，几秒钟就可以破开岩体。

（2）控制爆破

控制爆破是指严格控制爆破有害效应，消除或削弱爆破有害效应对周围环境的危害，对于此隧道主要是控制爆破振动对隧道南端民房的危害，在隧道贯通前需要着重爆破振动监测数据。为削弱爆破有害效应，现场施工采用多种措施，如优化爆破参数、改变装药结构和调整抵抗线方向等，同时要求严控单段起爆药量，引进了电子雷管起爆系统。在施工过程中实时监测爆破振动数据，当采取相应措施也无法满足施工时，隧道采用静态（膨胀剂法）爆破施工。

爆破振动参数选择：

炸药在岩体中爆炸后，爆炸能量一部分用作破碎岩体，另一部分即产生爆破有害效应，爆破地震波是一种弹性波，包括在介质内部传播的体波，以及沿分层岩石层面传播的面波。爆破地震波随着传播距离的增加逐渐衰减，地震波传递至建构筑物时若仍然足够大，则可导致建构筑物产生一定的损伤。影响爆破振动的主要决定性因素是：药量，距离和地质地形条件。爆破振动速度可以采用苏联萨氏公式计算：

式中： Q 为炸药量 kg（齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量）；

V 为保护对象所在地质点振动安全允许速度，本工程取1cm/s；

R 为爆破振动安全允许距离 m；

K、α 为与爆破点至计算保护对象间的地形、地质等条件有关的系数和衰减指数。对于中硬岩石K=150～250，α=1.5～1.8，本工程K 取160，α 取1.5。

2.静态（膨胀剂法）爆破施工

（1）隧道明洞部分

布眼前首先要确定至少有一个以上临空面，钻孔方向尽量做到与临空面平行；横向布置孔距25cm，排距以30cm 左右为宜，必须采取逐排作业，不得多排同时作业，钻眼深度2 ～4m。

（2）隧道掏槽眼

掏槽眼采用混合掏槽眼，孔长2.5m 左右，即在二级复试掏槽眼基础上增加3 ～4 个中空直眼，为楔形掏槽眼进一步创造一个自由面，从而增加爆破效果。钻眼时先楔形后直眼，以免卡钻。

（3）隧道周边眼

周边眼按照30cm 间距布置，孔长2m 左右，环间距按照40cm 布置。在施工的同时，结合现场实际的围岩裂隙及破碎情况进行调整，致使达到最佳的爆破效果。

三、本隧道削弱爆破振动和加快进度的措施

1.利用隧道断面右侧壁的静态破碎掏槽作为隔振沟槽

隔振沟槽对爆破主振频率影响作用明显，在距爆源较近地方，地震波的能量主要集中在频率较高的范围。在距爆源较远地方，地震波的能量主要集中在低频率带内。本隧道采用隔振沟槽，对爆炸应力波实现了有效的阻隔和削弱。经研究和实践表明，隔振沟槽可以明显的削弱地震波的传播，天羽道隧道在施工过程中，隔振沟槽能削弱爆破地震波的强度约为40%～50%。

2.优化爆破参数

为了尽量削弱爆破振动，本隧道布孔采用小抵抗线，小孔深，小药量的爆破参数，严格控制单段起爆药量，以及一次起爆药量，爆破过程中对南端洞口周边的民房进行爆破振动实时监测，通过监测数据来指导现场爆破施工。本隧道控制爆破施工爆破炮孔孔深严格限制在1.8m以下，爆破抵抗线控制在0.8m 左右，所有炮孔沿静态破碎开挖的槽腔为自由面层层布置，排距控制在0.8m，间距控制在1.0m，装药结构采用分段装药结构。

3.采用电子雷管起爆系统

由于导爆管雷管的分段受到限制，通常段别数为1 ～15 段，随着隧道的掘进，离南端洞口的居民建筑群越来越近，单段起爆药量受到严格控制，最后不得不使用单孔单响进行爆破，若再继续使用非电导爆管雷管，则一次起爆规模受到严格的控制，为了保证项目的进度，使隧道早日贯通，最后引进了电子雷管起爆系统，从而有效的解决了雷管分段的限制，增加了一次起爆的规模，有效提高了开挖速度，加快隧道的掘进进度。

四、结语

珠海市横琴新区天羽道隧道在掘进至南端出口附近时，受限于爆破有害效应的影响，项目掘进进度和安全管控受到了相当大的影响。在部分区段采用了静态破碎和控制爆破相结合的施工方法，并引进了电子雷管起爆系统后，大大削弱了爆破有害效应对周边环境的影响，不仅有效减少扰民事件发生，同时又保证了施工进度，最后比业主要求工期提前一个多月完成隧道三线贯通。