CN102506622A - 一种隧道电子毫秒电雷管全断面爆破震动控制施工方法 - Google Patents

一种隧道电子毫秒电雷管全断面爆破震动控制施工方法 Download PDF

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本发明公开的一种隧道电子毫秒电雷管全断面爆破震动控制施工方法，涉及爆破震动控制技术，根据隧道工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破器材结合爆破振动要求进行全断面爆破减震控制钻爆设计；其中，钻爆设计为实现掏槽眼、辅助眼和底板眼单响，对周边眼齐响进行分组，对每个炮眼的雷管延时进行设置，以实现爆破错相减震；设计电子毫秒电雷管使用流程，并按流程使用；施工中根据爆破效果和爆破监测取得的振动波形进行分析，反馈信息指导施工，不断调整爆破参数。该爆破施工方法能够显著降低全断面爆破震动。

Description

一种隧道电子毫秒电雷管全断面爆破震动控制施工方法
技术领域
本发明涉及爆破震动控制技术，具体涉及一种新型隧道电子毫秒电雷管全断面爆破震动控制施工方法，适用于在中硬岩地下工程中爆破震动控制施工。
背景技术
随着我国铁路、公路和城市基础建设步伐的加快，隧道多存在着浅埋下穿城乡构筑物和建筑物的情况，这些地段隧道施工多采用钻爆法施工。为保证地表居民、构筑物和建筑物安全，钻爆法施工必须采用爆破震动控制技术。传统爆破震动控制多采用毫秒延期导爆管雷管分多次爆破等手段进行施工，工效低，振速控制效果时好时坏，影响作业区居民的日常生活；且施工安全保障性差，施工进度影响严重。
如何控制爆破震害，正确处理爆破震动控制与工程效率之间的矛盾，已成为隧道爆破施工的关键问题之一。
电子毫秒电雷管(Electronic Detonator)的研究始于20世纪90年代初期，首先由瑞典诺贝尔公司于1988年推出，本质在于用一个微型电子控制器取代了电雷管中的化学延期药与电点火元件。2009年我国生产出自主知识产权的隆芯1号TM电子毫秒电雷管，具有高安全、高精度、宽延期范围、在线可编程等特点，然而在隧道施工中利用它进行铁路双线隧道全断面爆破震动控制还没有可借鉴的例子。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是应用电子毫秒电雷管提供一种新的、能够显著降低全断面爆破震动的爆破施工方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
根据隧道工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破器材结合爆破振动要求进行全断面爆破减震控制钻爆设计；其中，钻爆设计为实现掏槽眼、辅助眼和底板眼单响，对周边眼齐响进行分组，对每个炮眼的雷管延时进行设置，以实现爆破错相减震；
设计电子毫秒电雷管使用流程，并按流程使用；
施工中根据爆破效果和爆破监测取得的振动波形进行分析，反馈信息指导施工，不断调整爆破参数。
进一步的，实现掏槽眼、辅助眼和底板眼单响，通过炮眼布置、炮眼斜率设置、装药量及起爆顺序实现；其中，炮眼装药量需满足单响所需的爆破能量。
进一步的，每个炮眼装填一发电子毫秒电雷管。
进一步的，炮眼布置时，
a、断面上的炮眼对称布置在隧道中线两侧，掏槽区位于断面的中心，辅助眼围绕掏槽区，辅助扩槽的辅助眼成排布置，其它炮眼环形布置；
b、掏槽采用单级楔形掏槽或采取复式楔形掏槽，炮眼沿竖向线形布置，炮眼竖向间距控制在0.45m至0.55m；其中，炮眼斜率按不超过60°控制。
进一步的，起爆的总体顺序是由内向外逐层起爆，先掏槽，而后辅助眼、周边眼光面爆破，最后底板眼；或者是先掏槽，而后辅助眼、底板眼，最后周边眼光面爆破；其中掏槽眼起爆为隧道中线左右侧呈“Z”字螺旋形交替起爆。
进一步的，隧道大跨高度处炮眼斜率，自掏槽开始向外侧炮眼逐渐调大炮眼斜率，至内圈眼时炮眼方向调整为线路方向；其它辅助眼方向为线路方向；底板眼沿开挖轮廓顺线路方向有±3％外插角。
进一步的，对周边眼每个炮眼装填一发电子毫秒电雷管，将周边眼设置为2-3孔齐响，自隧道拱顶向下成组左右交替起爆。
进一步的，通过对每个炮眼的电子毫秒电雷管延时设置，具体是选择精确的延期时间和合理的微差爆破时间，实现爆破错相减震，实现利用爆炸应力波的叠加；其中，双线隧道电子毫秒电雷管总延期设置在700ms以内，掏槽微差爆破时间3ms～5ms，每批次炮排内炮眼间延期间隔为2ms～3ms，每批次炮排间延期间隔在60ms以内选择。
进一步的，电子毫秒电雷管连线时，以层为单位左右分别扎成束，然后分别以电线连至起爆电线，形成起爆网络。
进一步的，设计电子毫秒电雷管使用流程为：领取电子毫秒电雷管，用铱钵表对电子毫秒电雷管进行注册，电子毫秒电雷管编号，用软件进行电子毫秒电雷管延时设置，用软件进行电子毫秒电雷管起爆顺序演示，对电子毫秒电雷管延时数据导入铱钵表用来控制起爆顺序，装药前对现场工人进行现场交底，按炮眼孔号位置对应装入电子毫秒电雷管，炸药雷管装好后用铱钵表进行网络测试，人员撤至安全距离以外准备用铱钵起爆器起爆；其中，所述电子毫秒雷管是雷管中含有电子毫秒电雷管控制芯片的雷管。
由于采用如上所述的技术方案，本发明创造具有如下积极进步效果：
该方法通过对每个炮眼的雷管延时设置，实现爆破错相减震；通过采用理论分析、工程类比和爆破试验相结合的新型方法，制订精确爆破错相减震参数。电子雷管的起爆时间精度偏差可以达到1‰，为实现利用爆炸应力波的叠加成为可能。从而实现超100m2的全断面隧道爆破减震，并将2～3倍洞径覆盖层厚的地表振速控制在1.0cm/s以下。相比于传统的分部钻爆减震施工方法，在保证减震的前提下，增加了单循环进尺，进尺可达2.7m左右，改善了爆破效果，施工效率及安全性均大大提高。
附图说明
图1是铁路双线隧道全断面爆破震动控制开挖炮眼布置图；
图2是铁路双线隧道全断面爆破震动控制开挖钻孔平面布置示意图；
图3是铁路双线隧道全断面爆破震动控制电子毫秒电雷管延时设置图实例；
图4是铁路双线隧道全断面普通爆破振速效果图；
图5是铁路双线隧道全断面爆破震动控制振速效果图；
图中：1-开挖台架；2-开挖台架一层作业平台；3-开挖台架二层作业平台；4-开挖台架三层作业平台；5-开挖台架顶层作业平台；6-掏槽区开挖区轮廓线；7-掏槽区；8-扩掏槽区；9-底台扩槽区；10-台炮区；11-压顶区；12-扩挖区；13-掘进区；14-周边光爆区；15-底板开挖区。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明创造进一步说明，本示例仅是说明性的，而不是对本发明的限制。
一、隧道情况简介：
长洪岭隧道(13299m)为渝利铁路第二特长隧道，隧道出口位于重庆市丰都县江池镇。该隧道于DK183+050～DK183+350段下穿江池镇，埋深较浅，地表房屋密集。DK183+000～DK183+400段施工采用控制爆破，地表振速按不大于1.5cm/s进行控制。控爆段地质为<8-2>J3s砂岩，地层总体上单斜，岩层倾角较小，节理间距0.5～2m，延伸长度2～5m；断面跨度为13.82m，高11.82m；全断面开挖高度为9.98m(边墙脚以上部分)，开挖断面面积116.82m2。
DK183+033处覆盖层厚为32.87米，循环进尺2.7m。
施工钻爆作业利用人工手持风钻在全断面多功能开挖台架上进行。
二、炸药和雷管的选择
2号岩石乳化炸药，药卷直径32mm；采用隆芯1号电子毫秒电雷管进行全断面爆破减震控制。
三、隧道全断面爆破减震控制钻爆设计方案。炮孔直径42mm。
为提高工效，全断面各区利用全断面多功能作业台架一次打眼。开挖的施工顺序为：利用开挖台架1，人员在地面及开挖台架作业平台2～5上进行钻孔作业，按照下大导坑开挖轮廓线6，进行掏槽区7，扩槽区8，底台扩槽区9，抬炮区10，压顶区11，扩挖区12，掘进区13，周边光爆区14及底板开挖区15钻孔。根据钻爆设计进尺L、掏槽区炮眼斜率α及钻孔开挖面间距B，孔底间距A尺寸要求进行钻孔；钻孔后按爆破参数装药爆破。
1、钻爆设计
铁路双线隧道全断面爆破震动控制隧道出口全断面开挖炮眼布置图如图1所示。
(1)掏槽眼、辅助眼和底板眼设置为单响
炮眼单响通过炮眼布置、斜率设置、装药量、起爆顺序等进行实现。
①每个炮眼装填一发电子毫秒电雷管。每个掏槽眼、辅助眼、底板眼设置为单响。
②炮眼布置：根据单响原则进行炮眼布置，炮眼密度较普通爆破适当加大。
A、断面上的炮眼对称布置在隧道中线两侧，左右侧对称炮眼位于同一水平线上。掏槽区7基本位于断面的中心。辅助眼围绕掏槽区，以掏槽区形成的临空面，按持续扩槽由中心向开挖轮廓方向布置，辅助扩槽的辅助眼成排布置，其它炮眼环形布置；
B、掏槽采用单级楔形掏槽。16个掏槽眼，每侧8个。炮眼沿竖向线形布置，炮眼竖向间距0.5m。炮眼斜率α按57°控制。铁路双线隧道全断面爆破震动控制全断面开挖钻孔布置形式图如图2所示；
C、炮眼的排(圈)距和间距A、B需控制适当。辅助掏槽的辅助眼排距，以及与掏槽眼间的排距取小值。掏槽区至底板眼间炮排间距因向上抛掷石砟而取小值。掏槽区至拱顶间炮排间距因向下抛掷石砟而适当取大值。炮排(圈)内炮眼间距一般控制在1.0m左右。在隧道大跨位置隧道中线左右侧各七排炮眼。根据地表振速要求开挖进尺L在1.5～2.8米之间
③药量
为实现单响和掏槽成功，炮眼装药量需满足单响所需的爆破能量。掏槽眼和辅助掏槽的辅助眼装药量要适当加大，一般情况下药卷装填长度占炮眼深度的50％左右。其它辅助炮眼药卷装填长度占炮眼深度的40％左右。
④起爆顺序
起爆的总体顺序是由内向外逐层起爆，先掏槽，而后辅助眼、周边眼光面爆破，最后底板眼。或者是先掏槽，而后辅助眼、底板眼，最后周边眼光面爆破。
a.断面中间区域部分具体为：掏槽眼→一次扩槽眼→压顶眼→二次扩槽眼→一抬眼→二抬眼；
b.掏槽眼：隧道中线左右侧“Z”字螺旋形交替起爆；
c.辅助眼起爆顺序：一层至三层竖向炮排炮眼起爆顺序为自上而下，左右侧炮排交替起爆；掏槽区下部炮眼抬炮从中间向周边方向起爆；四层及以上炮眼自顶部向下成组左右交替起爆；
d.底板眼：自底部一侧周边向另一侧方向依次起爆。
⑤炮眼斜率
二、三层炮眼斜率，自掏槽开始向外侧炮眼逐渐调大炮眼斜率，至内圈眼时炮眼方向调整为线路方向。其它辅助眼方向为线路方向。底板眼沿开挖轮廓顺线路方向有一定外插角。
(2)周边眼减震光面爆破
①每个炮眼装填一发电子毫秒电雷管。
②为保证周边眼光面爆破需要足够的能量，又能减震，将周边眼设置为二孔以上齐响，不超过三孔。
③起爆顺序：自隧道拱顶向下成组左右交替起爆。
(3)雷管延时进行设置，实现爆破错相减震
通过对每个炮眼的雷管延时设置，具体是选择精确的延期时间和合理的微差爆破时间，实现爆破错相减震，实现利用爆炸应力波的叠加。双线隧道电子毫秒电雷管总延期设置693ms，掏槽微差爆破时间3ms，每批次炮排内炮眼间延期间隔为2ms～3ms，每批次炮排间延期最大间隔为54ms，其它小于此间隔。铁路双线隧道全断面爆破震动控制电子毫秒电雷管延时设置图如图3所示。
(4)连线
以层为单位左右分别扎成束，然后分别以电线连至起爆电线，形成起爆网络。
2.根据爆破效果和爆破监测取得的振动波形进行分析，反馈信息指导施工，不断调整爆破参数。
四、隧道全断面爆破减震控制爆破参数如下：
DK183+033长洪岭隧道下穿江池爆破参数表(2010年2月10日12点)
Figure BDA0000104731030000071
Figure BDA0000104731030000081
Figure BDA0000104731030000091
说明：“TC”指掏槽眼，“KC”指辅助扩槽眼，“YD”指压顶辅助眼，“YT”指一抬辅助眼，“ET”二抬辅助眼，“JJ”指掘进辅助眼，“NQ”指内圈辅助眼，“DB”指底板眼，“ZB”指周边眼。
2月10日减震爆破试验参数汇总表
Figure BDA0000104731030000092
Figure BDA0000104731030000101
五、电子毫秒雷管使用流程是：领取电子毫秒电雷管，用EBR-812铱钵表对数码子雷管进行注册，雷管编号，用EBtronic Plus软件进行雷管延时设置，用EBtronic Plus软件进行电子毫秒电雷管起爆顺序演示，对数码雷管延时数据导入EBR-812铱钵表用来控制起爆顺序，装药前对现场工人进行现场交底，按炮眼孔号位置对应装入电子毫秒电雷管，炸药雷管装好后用EBR-812铱钵表进行网络测试，人员撤至安全距离以外准备用铱钵起爆器起爆。
六、爆破振速监测数据
2月10日爆破地表振速监测数据
Figure BDA0000104731030000102
七、与非电毫秒雷管爆破相比
(1)、降震：覆盖层厚50多米时，全断面非电毫秒雷管爆破振速为4.123cm/s，铁路双线隧道全断面普通爆破振速效果图如图4所示。采用隆芯1号电子毫秒电雷管进行全断面爆破减震控制，在覆盖层30多米时，可将振速控制在1.0cm/s以下，铁路双线隧道全断面爆破震动控制振速效果图如图5所示。
(2)、采用隆芯1号电子毫秒电雷管进行全断面爆破减震控制，施工用时270分钟。采用非电毫秒雷管分部开挖爆破减震三部开挖施工用时450分钟。
文中未详尽叙述部分为公知技术。

Claims (10)

1.一种隧道电子毫秒电雷管全断面爆破震动控制施工方法，其特征是：根据隧道工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破器材结合爆破振动要求进行全断面爆破减震控制钻爆设计；其中，钻爆设计为实现掏槽眼、辅助眼和底板眼单响，对周边眼齐响进行分组，对每个炮眼的雷管延时进行设置，以实现爆破错相减震；
设计电子毫秒电雷管使用流程，并按流程使用；
施工中根据爆破效果和爆破监测取得的振动波形进行分析，反馈信息指导施工，不断调整爆破参数。
2.根据权利要求1所述的隧道电子毫秒电雷管全断面爆破震动控制施工方法，其特征是：实现掏槽眼、辅助眼和底板眼单响，通过炮眼布置、炮眼斜率设置、装药量及起爆顺序实现；其中，炮眼装药量需满足单响所需的爆破能量。
3.根据权利要求2所述的隧道电子毫秒电雷管全断面爆破震动控制施工方法，其特征是：每个炮眼装填一发电子毫秒电雷管。
4.根据权利要求2所述的隧道电子毫秒电雷管全断面爆破震动控制施工方法，其特征是：炮眼布置时，
a、断面上的炮眼对称布置在隧道中线两侧，掏槽区位于断面的中心，辅助眼围绕掏槽区，辅助扩槽的辅助眼成排布置，其它炮眼环形布置；
b、掏槽采用单级楔形掏槽或采取复式楔形掏槽，炮眼沿竖向线形布置，炮眼竖向间距控制在0.45m至0.55m；其中，炮眼斜率按不超过60°控制。
5.根据权利要求2所述的隧道电子毫秒电雷管全断面爆破震动控制施工方法，其特征是：起爆的总体顺序是由内向外逐层起爆，先掏槽，而后辅助眼、周边眼光面爆破，最后底板眼；或者是先掏槽，而后辅助眼、底板眼，最后周边眼光面爆破；其中掏槽眼起爆为隧道中线左右侧呈“Z”字螺旋形交替起爆。
6.根据权利要求2所述的隧道电子毫秒电雷管全断面爆破震动控制施工方法，其特征是：隧道大跨高度处炮眼斜率，自掏槽开始向外侧炮眼逐渐调大炮眼斜率，至内圈眼时炮眼方向调整为线路方向；其它辅助眼方向为线路方向；底板眼沿开挖轮廓顺线路方向有±3％外插角。
7.根据权利要求2所述的隧道电子毫秒电雷管全断面爆破震动控制施工方法，其特征是：对周边眼每个炮眼装填一发电子毫秒电雷管，将周边眼设置为2-3孔齐响，自隧道拱顶向下成组左右交替起爆。
8.根据权利要求1所述的隧道电子毫秒电雷管全断面爆破震动控制施工方法，其特征是：通过对每个炮眼的电子毫秒电雷管延时设置，具体是选择精确的延期时间和合理的微差爆破时间，实现爆破错相减震，实现利用爆炸应力波的叠加；其中，双线隧道电子毫秒电雷管总延期设置在700ms以内，掏槽微差爆破时间3ms～5ms，每批次炮排内炮眼间延期间隔为2ms～3ms，每批次炮排间延期间隔在60ms以内选择。
9.根据权利要求1所述的隧道电子毫秒电雷管全断面爆破震动控制施工方法，其特征是：电子毫秒电雷管连线时，以层为单位左右分别扎成束，然后分别以电线连至起爆电线，形成起爆网络。
10.根据权利要求1所述的隧道电子毫秒电雷管全断面爆破震动控制施工方法，其特征是：设计电子毫秒电雷管使用流程为：领取电子毫秒电雷管，用铱钵表对电子毫秒电雷管进行注册，电子毫秒电雷管编号，用软件进行电子毫秒电雷管延时设置，用软件进行电子毫秒电雷管起爆顺序演示，对电子毫秒电雷管延时数据导入铱钵表用来控制起爆顺序，装药前对现场工人进行现场交底，按炮眼孔号位置对应装入电子毫秒电雷管，炸药雷管装好后用铱钵表进行网络测试，人员撤至安全距离以外准备用铱钵起爆器起爆；其中，所述电子毫秒雷管是雷管中含有电子毫秒电雷管控制芯片的雷管。
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