CN102042786A

CN102042786A - 浅埋大断面隧道控制爆破施工方法

Info

Publication number: CN102042786A
Application number: CN201010543286XA
Authority: CN
Inventors: 怀平生; 焦钢; 雷军; 赵香萍
Original assignee: Second Engineering Co Ltd of China Railway 12th Bureau Group Co Ltd
Current assignee: Second Engineering Co Ltd of China Railway 12th Bureau Group Co Ltd
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2010-11-12
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2030-11-12
Also published as: CN102042786B

Abstract

本发明公开了一种浅埋大断面隧道控制爆破施工方法，包括以下步骤：试爆，确定最大装药量；控制爆破方案制定，根据试爆结果每延期雷管最大装药量、隧道断面大小、岩石特性及火工品特性，综合分析，拟定爆破方案，将全断面分成A、B、C三个区域，每个区域设置一个起爆系统，其中B区相对A区延期12.5ms，C区相对A区延期（800+12.5）ms，采用瞬发电雷管起爆方式爆破，通过电子延期起爆器及延期雷管实现全断面爆破；实施爆破；爆破效果及监测结果分析；通风、出碴、支护；测量放样，进行下一循环。本发明具有速度快、结果可靠的优点并解决了爆破振动超标问题。

Description

浅埋大断面隧道控制爆破施工方法

技术领域

本发明涉及控制爆破开挖法，具体是一种浅埋大断面隧道控制爆破施工方法。适用于地质较好(II～III级围岩)位于市区内或建筑物对爆破振动有特殊要求的隧道施工，开挖断面在(70～120)m²，隧道埋深(15～100)m。

背景技术

隧道穿越繁华都市，且隧道埋深较浅，地表建筑物林立，采用爆破法开挖的隧道在确保高质量的开挖断面和进尺的同时，必须将爆破振动控制在允许的范围内，以保证地表及建筑物的安全，同时降低爆破振动对周围人群的影响。爆破振动过大会对建筑物的结构造成危害，甚至威胁到人的生命安全。

现有技术中采用的是普通控制爆破开挖法，运用普通控制爆破开挖法在施工中存在以下问题：

1、普通控制爆破开挖法存在掏槽区空间狭小，开挖循环进尺小等问题；

2、普通控制爆破开挖法由于受非电毫秒延期雷管段数限制，同一断面必须分几个区域单独爆破，工序时间长，进度慢；

3、普通控制爆破开挖法由于缺少必要的爆破前试爆和爆破振动监测，只是通过理论上的计算，对爆破振动没有实时采集数据，在某种意义上讲计算结果是不可靠的；

4、普通控制爆破开挖法往往由于钻孔、装药及连线等工序质量控制得不到位的原因，经常造成爆破振动超标，甚至造成较大经济损失。

发明内容

本发明的目的是针对在浅埋大断面隧道方式过程中，现有爆破方法存在的进度慢、结果不可靠以及经常出现的爆破振动超标问题，提供一种浅埋大断面隧道控制施工方法。

解决上述问题，本发明采用的一种浅埋大断面隧道控制爆破施工方法，包括以下施工步骤：

(1)施工准备；

(2)试爆，确定最大装药量；

(3)控制爆破方案制定，根据试爆结果每延期雷管最大装药量、隧道断面大小、岩石特性及火工品特性，综合分析，拟定爆破方案，将全断面分成A、B、C三个区域，每个区域设置一个起爆系统，其中B区相对A区延期12.5ms，C区相对A区延期(800+12.5)ms。采用瞬发电雷管起爆方式爆破，通过电子延期起爆器及延期雷管实现全断面爆破；

(4)实施爆破；

(5)爆破效果及监测结果分析，如果爆破效果理想、监测结果在允许范围内，进行下一步骤，如果爆破效果不理想或监测结果超标，返回步骤(3)；

(6)通风、出碴、支护；

(7)测量放样，进行下一循环。

本发明是在爆破施工过程中经过认真研究、试验及长期的施工积累、总结而成的。与现有技术相比，本发明具有的有益效果包括：

(1)通过对控制爆破施工过程的严格工序质量及实时监控，从根本上解决了控制爆破振动超标问题，取得了较好的社会效益；

(2)通过试爆方式确定隧道控制爆破每延期雷管最大装药量，并在实施爆破中通过爆破监测结果复核、修正，是做好控制爆破的一种非常行之有效的方法；

(3)在每延期最大装药量4kg条件下实现了II～III级围岩大断面隧道全断面爆破开挖，且循环进尺在3m以上，减少了工序时间，加快了施工进度；

(4)通过实施有效隧道控制爆破技术，隧道的爆破开挖质量、掘进速度、整体结构安全及材料消耗等方面都得到了根本性改变，为隧道施工管理带来了较高的经济效益。

附图说明

图1为隧道控制爆破施工流程图。

图2为全断面控制爆破炮孔布置图。

图3为掏槽孔示意图。

图4为全断面控制爆破网络图。

图5为装药结构图(a为周边炮孔装药示意图，b为其它炮孔装药示意图)。

图中，1-非电毫秒延期雷管；2-瞬时电雷管；3-导爆索；4-电子延期起爆器；5-炮泥；6-炮孔；7-炸药。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明。

本发明所述的一种浅埋大断面隧道控制爆破施工方法，如图1所示，包括以下步骤：

1.施工准备

主要是简易钻孔台车的加工。根据隧道开挖断面尺寸及施工习惯现场加工全断面简易钻孔台车。要求将高压风管、高压水管安装到台车上，便于直接通过闸阀、连接软管与风枪连接；台车上配置配电箱及照明灯具等设备，方便施工时使用。

2.试爆

试爆的最终目的是确定不同区域内的每延期雷管最大装药量，为爆破设计提供依据。试爆由有资质的爆破公司组织实施，根据现场及隧道附近相关建筑物结构及人等因素，确定最小爆破振动频率。通过在现场的爆破试验获取相关数据，经计算分析，最终确定每延期雷管最大装药量。

试爆频率：根据围岩变化情况、地表建筑物、岩石走向及隧道埋深等多方面因素，一般情况下隧道每200m需做一次试爆，之间的数据由试爆试验通过计算获得，并由每次爆破监测结果复核、修正。

试爆程序：试爆准备→制定试爆方案→现场实施→收集数据→计算分析→确定每延期雷管最大装药量。

3.控制爆破方案制定

(1)设计依据：根据试爆结果每延期雷管最大装药量、隧道断面大小、岩石特性及火工品特性，综合分析，拟定爆破方案。以基于德国地面振动控制标准DIN4150，用于住宅及相关目的的建筑物最高层水平板所有频率振动的速度参数v₁＝5mm/s及爆破振动对人的影响，及一定的安全系数的试爆结果，以每延期雷管最大装药量4.0kg为例，进行全断面控制爆破设计。

(2)设计原理

全断面控制爆破设计，将全断面分成A、B、C三个区域，每个区域设置一个起爆系统，其中B区相对A区延期12.5ms，C区相对A区延期(800+12.5)ms。采用瞬发电雷管起爆方式爆破，通过电子延期起爆器及延期雷管实现全断面爆破。将非电毫秒延期雷管的段数由原来的26段增加到78段，实现了增加非电毫秒延期雷管段数的目的，从而满足了控制爆破对雷管段数的需求。通过5km隧道1500余次爆破，实践证明12.5ms微差爆破的振动波不相互叠加。

掏槽方式采用大断面楔形掏槽，掏槽面积15m²，掏槽孔数量16个，掏槽孔倾角60°，掏槽孔净深3.2m，循环进尺3.0m，掏槽体积45m³左右(图3)。采用大断面楔形掏槽的优点是掏槽面积大，夹制力小，成功率高。

(3)设计相关图表：全断面控制爆破炮孔布置见图2，全断面控制爆破网络见图4，装药结构见图5，全断面控制爆破炮孔药量分配见表1，全断面控制爆破经济技术指标见表2。

表1：全断面控制爆破炮孔药量分配表

注：非电毫秒雷管延期时间参照德国ORICA厂家生产的非电毫秒延期雷管。

表2：全断面控制爆破经济技术指标表

序号	项目	单位	数量
				1	开挖断面积	m²	90.7
2	平均循环进尺	m	3.0
				3	每循环爆破石方(实方)	m³	272.1
4	炮孔总数	个	128
				5	钻孔总长	m	418.4
6	雷管用量(包括电雷管)	发	106
				7	炸药用量	kg	194.75
8	比钻孔数	个/m²	1.41
				9	比钻孔量	m/m³	1.53
10	比装药量	kg/m³	0.72
				11	单位体积岩体耗雷管量	发/m³	0.39
12	预计炮孔利用率	％	95.0

(4)爆破器材

①炸药：采用硝酸铵炸药(32mm*200mm*200g、27mm*225mm*150g)，周边孔采用Φ27mm小药卷，其它炮孔采用Φ32mm标准药卷。

②雷管：分非电毫秒延期雷管1和瞬发电雷管2，非电毫秒延期雷管1延期采用25ms～800ms不等，共26个段别，瞬发电雷管2零延期。

③导爆索3：周边炮孔采用间隔装药，由导爆索(Riocord 10)传爆。

④电子延期起爆器4：能够实现任意毫秒级延期爆破的一种爆破起爆装置。

4.实施爆破

(1)钻孔

钻孔用YT-28风动凿岩机，Φ40钻头。风枪手要求按照爆破炮孔布置图中的要求定岗定位，责任明确。掏槽孔、底板孔、辅助孔、周边孔都需专人负责。严格控制钻孔位置、间距及角度。禁止将相邻孔“打通”，如出现偏差，由现场技术人员确定取舍，必要时应弃孔重钻。

(2)装药

装药前应将炮孔内的岩屑、积水等杂物用高压风清理干净，并仔细检查炮孔的位置、深度、角度是否满足设计要求，装药时应严格按照设计装药量及装药方式进行，严格装药质量，把装药作为一道关键工序来控制。各孔位的装药结构参照图4，周边孔采用反向空气间隔装药结构，其它炮孔采用反向连续装药结构，以上两种装药方式均为不偶合装药。

每个炮孔装药结束后需用炮泥堵塞炮孔，炮孔堵塞的作用是使炸药在受约束条件下能充分爆炸以提高能量利用率，一般堵塞长度不小于30cm，要求堵塞密实，不能有空隙。

(3)起爆网络连线

爆破网络是隧道控制爆破成败的关键，它直接影响爆破效果和爆破质量，爆破网络必须保证每个药卷按设计的起爆顺序和起爆时间起爆。按图3爆破网络图进行爆破网络连线，在所有线连接好起爆之前用爆破欧姆表检查起爆网络，确定起爆网络完好。

(4)起爆

人员撤到安全区域，关闭爆破区域所有电源，连线电子延期起爆器，充电后起爆。

5.爆破效果及监测结果分析

成立专门的爆破监测机构，该机构需被国家相关部门认证授权，并受业主、市政等有关部门的监督。根据现场及隧道爆破点附近相关建筑物结构及人等因素，设置监测站，爆破监测机构成员到爆破现场实时监督钻孔、装药及连线等工序，有权对其质量存在问题的环节提出停工整改。每次爆破前通知监测站做好爆破监测，监测站及时将监测结果出具报告，发给业主、市政、施爆现场等单位。对于超出振动允许范围的爆破，责令施爆单位立即停止爆破，待爆破方案调整经论证合理后方可进行再次爆破。

(1)爆破效果分析

隧道爆破质量直接影响隧道的施工安全、掘进速度及经济效益。一般情况下爆破结束后按照隧道爆破质量检验标准进行爆破效果检查，检查内容主要包括：隧道平均线性超挖、最大超挖、两炮衔接错台尺寸、局部欠挖、炮眼残痕率、炮眼利用率等。对超标的项目根据岩性、施钻质量、爆破方案等多方面原因综合分析，找到根源，提高爆破效果。

(2)监测结果分析

根据实时监测报告分析监测结果，如果每延期雷管均在爆破振动允许范围内，说明爆破钻孔、装药、连线等工序质量控制得到位。如果某段或某些延期雷管引爆的炸药爆破振动超标，需立即停止再次爆破，认真分析超标原因并提出科学合理整改方案，然后落实实施。

6.通风、出碴、支护。

7.测量放样，进行下一循环。

施工过程中涉及的其它问题：

(一)施工过程中要点控制

1、隧道全断面控制爆破施工必须从布孔、钻孔、装药到爆破网路连接等工序层层把关，责任到人，并根据爆破效果进行考核等一系列措施入手，才能确保控制爆破效果。

2、过程控制：(1)孔深：根据总体爆破设计，钻孔深度及角度严格按照设计进行施钻。(2)装药连线：按照图2所示方法进行分部装药及起爆网路连接，由专人负责。(3)爆破：装药及连线结束，经技术人员检查合格后，人员、机械、物资等撤离到安全距离，最后引爆。

3、作业环境控制：抓好通风系统方案设计及通风管理。

(二)劳力组织

所有施工人员经培训合格后持证上岗，单口作业面施工需要59人。单口作业面施工作业人员配备见表3，可根据现场实际情况调整。

表3单口作业面施工作业人员配备表

(三)机具设备配备

施工中所使用的主要施工机具名称、型号、性能、能耗及数量见表4单作业面施工机具配备，可根据施工现场情况酌情调整。

表4单作业面施工机具配备

Claims

1.一种浅埋大断面隧道控制爆破施工方法，其特征在于包括以下施工步骤：

施工准备；

（1）试爆，确定最大装药量；

（2）控制爆破方案制定，根据试爆结果每延期雷管最大装药量、隧道断面大小、岩石特性及火工品特性，综合分析，拟定爆破方案，将全断面分成A、B、C三个区域，每个区域设置一个起爆系统，其中B区相对A区延期12.5ms，C区相对A区延期（800+12.5）ms，采用瞬发电雷管起爆方式爆破，通过电子延期起爆器及（3）延期雷管实现全断面爆破；

（4）实施爆破，包括钻孔、装药、起爆网络连线和起爆；

（5）爆破效果及监测结果分析，如果爆破效果理想、监测结果在允许范围内，进行下一步骤，如果爆破效果不理想或监测结果超标，返回步骤（3）；

（6）通风、出碴、支护；

（7）测量放样，进行下一循环。