CN103398637B - 高精度数码电子雷管平峰微震精细控制爆破施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度数码电子雷管平峰微震控制爆破施工方法，该方法采用逐孔起爆技术，然后通过优化、调整前后爆孔之间的时间差即起爆延时时间间隔，使波相干涉形成平峰效应，基本消除了延时不当导致爆破地震波的叠加现象，大幅降低了地下和地面控制点的爆破震速，从而减少爆破对爆点周边结构体的影响，有效保证了临近爆点周边结构体的安全。

Description

高精度数码电子雷管平峰微震精细控制爆破施工方法

技术领域

本发明涉及下穿建筑群隧道施工爆破技术领域，具体涉及一种高精度数码电子雷管平峰微震控制爆破施工方法。

背景技术

随着经济的发展，发达城市或省会城市的交通压力越来越大，特别是西南地区大中城市，因城市的拓展及缓解城市交通压力的需要，在综合考虑工程造价、施工周期以及对周边环境影响等因素，城市隧道的建设逐渐受到青睐。但城市隧道建设中受地形地貌、地质及建筑物密集等因素的影响，施工难度进一步增大，如不良地质、穿越密集型住宅区、超浅埋等情况，这就要求我们采取措施确保施工及周边建筑物安全，防止事故的发生，其有效措施之一就是浅埋暗挖下穿建筑群隧道施工必须遵循“微震动”原则。针对大断面小净距、浅埋且地表建（构）筑物密集的城区复杂环境条件下，为保护临近建（构）筑物及相邻隧道结构安全，加快施工进度，对于隧道爆破震速控制精度要求高，爆破难度极大。目前国内外尚无类似环境下隧道的爆破开挖施工技术，可供借鉴的施工方法不多。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种减小爆破地震波对建筑物及相邻隧道结构的影响，保护临近建（构）筑物及相邻隧道结构安全的高精度数码电子雷管平峰微震控制爆破施工方法。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种高精度数码电子雷管平峰微震控制爆破施工方法，包括如下步骤：

步骤一、爆破参数设计：设计炮孔参数及单个炮孔的装药量，单个炮孔的装药量均可按下列公式计算:q=k×a×w×L×λ(kg)，其中q—单孔装药量(kg)，k—炸药单耗(kg/m³)；a—炮孔间距(m)；w—炮孔爆破方向的抵抗线(m)；L—炮孔深度(m)；λ—炮孔部位系数。

步骤二、钻孔施工：隧道开挖前，对隧道中线、开挖轮廓线进行放样，为打孔爆破提供作业范围；钻孔前，将爆破设计参数标识在掌子面上，由施钻人员钻孔成孔，利用钻杆钻进长度确定孔深，孔深满足设计要求后即可终孔。

步骤三：装药：采用乳化炸药和高精度数码雷管，逐孔装药，装药时根据爆破设计图按顺序进行雷管脚线编号。

步骤四：起爆网路连接及检查：根据雷管脚线编号，将各炮孔的脚线通过起爆线联为一体，然后将起爆线与便携式电脑连接。

步骤五：延时设置：步骤四完成后，通过便携式电脑设置起爆处各区域各段位的起爆延时时间使爆破时实现逐孔起爆。

步骤六：起爆：安全警戒后，开始爆破。

其中，步骤三中装药后采用堵孔泥条进行堵孔有效减小爆破时产生的噪声。

步骤六具体为：人工发出“起爆”的语音后，便携式电脑识别该语音信号并立即断开网路电源，由高精度数码雷管内的记忆棒启动爆破程序，开始爆破。

进一步的，在人工发出“起爆”的语音之前需要在便携式电脑上输入起爆密码，有效提高了爆破的安全性。

所述起爆延时时间的确定具体为：正式爆破前，于地表无建筑物且相似地质地段进行试爆，并参照需保护建筑物或设备仪器与爆点之间的距离选点布设两台爆破振动记录仪，通过记录仪对其震速进行监测分析，根据监测分析结果调整爆破延时时间，使测点震速控制在设计数值范围内。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明采用逐孔起爆技术，然后通过优化、调整前后爆孔之间的时间差即起爆延时时间间隔，使波相干涉形成平峰效应，基本消除了延时不当导致爆破地震波的叠加现象，大幅降低了地下和地面控制点的爆破震速，从而减少爆破对爆点周边结构体的影响，有效保证了临近爆点周边结构体的安全。该施工方法适用于隧道工程爆破施工，特别适用于爆破点周边建筑物密集或附近有运营设施对爆破振动要求高的爆破施工。

附图说明：

图1是本发明中小净距浅埋隧道CRD法开挖步序示意图。

图2是图1中掏槽孔布置大样示意图。

图3是图1中掏槽孔、主爆孔和底板孔装药结构示意图。

图4是图1中周边光面炮孔装药结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

本发明的高精度数码电子雷管平峰微震控制爆破施工方法，包括如下步骤：

步骤一、爆破参数设计：设计炮孔参数及单个炮孔的装药量，单个炮孔的装药量均可按下列公式计算:q=k×a×w×L×λ(kg)，其中q—单孔装药量(kg)，k—炸药单耗(kg/m³)；取值0.35kg/m³；a—炮孔间距(m)；取值0.5m；w—炮孔爆破方向的抵抗线(m)；取值0.6；L—炮孔深度(m)；λ—炮孔部位系数，取值1.5。具体爆破参数见下表：

爆破参数一览表

参看图1，本发明中采用小净距浅埋隧道CRD法开挖隧道，图1中的小圆圈均为炮孔。图1中六个区域①②③④⑤⑥均为掏槽区域，掏槽孔布置时，掏槽孔选择夹角较小、最小抵抗线较小、无夹制的楔形掏槽形式（参看图2），先爆为后爆增加临空面，从而减轻爆破地震效应，确保建筑物的安全。炮孔深度L根据爆破部位不同进行调整，结合每循环进尺为0.5m考虑，炮孔深度取值0.7m。炮孔直径采用Φ42mm，每次开挖面积约为30m²。炮孔布置：周边炮孔布置采用经验公式和工程类比法确定。按规定炮孔间距(E)=(8～12)d(d为炮孔直径)；抵抗线：W=(1.0～1.5)E。故炮孔间距取值0.5m，最小抵抗线取值0.6m。本发明中根据上述取值计算，单孔装药量计算见下表。

各循环进尺孔装药量理论计算表

步骤二、钻孔施工：隧道开挖前，对隧道中线、开挖轮廓线进行放样，为打孔爆破提供作业范围；钻孔前，将爆破设计参数标识在掌子面上，由施钻人员钻孔成孔，利用钻杆钻进长度确定孔深，孔深满足设计要求后即可终孔。具体的，包括施工准备：作业人员、机具等按时到位，达到开工条件。测量放样：主要指在隧道开挖前，由测量技术人员对隧道中线，开挖轮廓线等进行放样，为打孔爆破提供作业范围。钻孔布点：钻孔前，根据爆破设计参数用红油漆根据周边孔、掏槽孔、底板孔等的炮孔间距标识在掌子面上，便于施钻人员进行炮孔间距的控制。台架就位：采用可移动平台，平台供人员操作。打孔、验孔及终孔：由施钻人员利用风钻在风力的作用下钻进成孔，成孔直径为42mm，利用钻杆钻进长度确定孔深，孔深满足要求后即可终孔。

步骤三：装药：采用乳化炸药和高精度数码雷管，逐孔装药，装药时根据爆破设计图按顺序进行雷管脚线编号。具体的，参看图3和图4，包括清孔：在高压风的作用下利用吹枪将孔内的细渣吹出孔外，便于炸药的填塞。炸材准备：为规范炸材的使用，每次爆破前均由专业人员将计划炸材用量运至爆破点。装药：相对于硝铵炸药易受潮而言，炸药采用乳化炸药，雷管采用高精度数码雷管，装药时，根据爆破设计图按顺序进行雷管脚线编号，便于网路检查。堵孔：为减小爆破时的噪声，现场采用炮泥机制作堵孔泥条，提高堵孔质量，可有效减小爆破时产生的噪声。

步骤四：起爆网路连接及检查：根据雷管脚线编号，将各炮孔的脚线通过起爆线联为一体，然后将起爆线与便携式电脑连接。

步骤五：延时设置：步骤四完成后，通过便携式电脑设置起爆处各区域各段位的起爆延时时间使爆破时实现逐孔起爆。

步骤六：起爆：安全警戒后，开始爆破。利用便携式电脑给网路中的数码雷管内的记忆电容充电，起爆前输入密码，起爆人员人工倒数5个数发出“起爆”的语音命令后，便携式电脑识别该语音命令后立即断开网路电源，数码雷管内的电容（记忆棒）启动爆破程序，开始爆破。

上述起爆过程中，段位多时，通过便携式电脑设置起爆处各区域各段位的起爆延时时间使爆破时逐孔起爆；段位较少时，还可通过起爆器设置各区域、各段位的起爆延时时间，爆破网路与起爆器连接，可输入密码激活起爆器，由起爆器接通直流电源开始爆破。

所述起爆延时时间的确定具体为：正式爆破前，于地表无建筑物且相似地质地段进行试爆，并参照需保护建筑物或设备仪器与爆点之间的距离选点布设两台爆破振动记录仪，通过记录仪对其震速进行监测分析，根据监测分析结果调整爆破延时时间，使测点震速控制在设计数值范围内。

本发明采用高精度数码雷管平峰微震动爆破，主要体现在“平峰微震动”上。该爆破方法主要采用逐孔起爆技术，然后通过优化、调整前后爆孔之间的时间差即起爆延时时间间隔，使波相干涉形成平峰效应，基本消除了延时不当导致爆轰波的叠加现象，大幅降低了地中和地面控制点的爆破震速，从而减少爆破对爆点周边结构体的影响，确保爆点周边结构体的安全。易于控制爆破振速，减少爆破对周边环境的影响，采用电子数码雷管平峰微震动爆破的延期精度比常规雷管爆破的精度高，量差小于1ms，且最小时间间隔可达1ms；同时最小时间间隔即延时毫秒可在线设置，通过延时毫秒的不断优化调整，使各爆孔震动波形成屏峰状态，从而使孔间干扰减震效果达到最佳状态，有效降低爆破振动速度，减少爆破对周边环境的影响。采用电子数码雷管平峰微震动控制爆破时网络可在线检测，且其抗电性能强，输入密码后方可起爆，起爆网路的准爆性高，有效防止瞎炮和盲炮事故的发生。另外本发明加快了施工速度，采用电子数码雷管平峰微震动控制爆破，可大大提高爆孔的一次装药量，改变炮孔间距和爆破的循环进尺，提高爆破效率及爆破粉碎程度，有效加快施工进度，确保建筑物安全。在爆破施工中，实际使用的普通雷管段位为单段或双段，其段位各为10段，若一次起爆孔数超过10个，必然形成多孔同时起爆，即便前后爆孔形成干扰，但因延时时间间隔长，波峰、波谷反相叠加即平峰效果差，致使振动大。而采用高精度数码雷管微震动爆破，根据不同岩性通过试验后，采用逐孔起爆，并合理设置延时时间间隔，使前后爆孔的峰谷叠加形成平峰效果，从而达到干扰减震爆破的目的，大大降低爆破震速，加快施工进度。

工程实例：贵阳市北京东路A标狮子山隧道位于贵阳市市区，隧道单洞全长1455m，净高8.01m，单洞净宽14.79m，断面积171m²，隧道进口段净距设计为1.89m，出口净距为4.89m；隧道埋深在5.4m～19m之间。隧道下穿贵阳万东花园、文联仓库、贵开路拆迁安置房、金狮小区2#和3#楼、贵乌变电站、金狮中学、贵阳市精神病院、金狮游泳馆，金狮小区17#、18#、20#、21#楼、百花山民房等大量地面构筑物，这些建筑物建成年代相差近60年，有砖砼结构，框架结构和砖木结构，基础有条型基础、扩大基础以及桩基础等。隧道爆破震速控制精度要求高，爆破难度极大。为确保建筑物安全，加快施工进度，采用电子数码雷管微震动爆破技术，使爆轰波相干涉形成平峰效应，有效地控制爆破震速，达到减小爆破冲击波对建筑物及相邻隧道结构的影响。在该实例中起爆延时时间时差调试与定值为：

爆破监测：正式爆破前，于地表无建筑物且相似地质地段即隧道进口K0+400左线中上台阶掌子面进行了38次试爆，并参照需保护建筑物或设备仪器与爆点之间的距离选点布设两台四川拓普5016爆破振动记录仪，通过记录仪对其震速进行监测分析，调整爆破延时时间，使测点震速控制在要求范围内。

地质情况的确定：隧道贵乌变电站段主要地质为三叠系大冶组石灰岩，隧道围岩为Ⅳ、Ⅴ级。本工程实例中确定的延时参数适用于隧道为石灰岩，围岩级别为Ⅳ、Ⅴ级的石灰岩地段，其他围岩级别及地质地段的延时参数需爆破试验确定。

延时时间的确定：除延时时间外在相同参数的情况下，通过对试爆后的监控量测数据统计分析，当延时时间间隔在3ms以下或10ms以上时，爆破振速均大于1.2cm/s，但当延时时间间隔控制在5～8ms之间时测点振速均在1.2cm/s以内。试验爆破振速统计分析见下表。

试验爆破振速统计分析表

根据隧顶建筑物情况，最终确定一般房屋地段爆破振速控制标准为1.2cm/s，过贵乌变电站时爆破振速控制标准为0.5cm/s,延时时间间隔为5～8ms。采用高精度数码雷管微震动爆破，逐孔起爆，延时时间间隔5～8ms，该实例达到了预期的目标，前后爆孔的峰谷叠加形成平峰效果，达到干扰减震爆破的目的，大大降低爆破震速，加快施工进度。

针对该隧道浅埋（5～20米）、且下穿建筑物密集区，爆破周边环境复杂的特点，本发明提供了一种全新的爆破开挖技术，该方法施工工艺简单、施工进度快，而且在爆破施工过程中能有效降低爆破振动速度，减少爆破对周边环境的影响。通过该工程实例的成功应用，对类似环境条件下隧道的爆破开挖施工具有重要的指导意义。

上面结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。

Claims (4)

1.一种高精度数码电子雷管平峰微震控制爆破施工方法，该方法用于城市隧道建设面对的地表建筑物密集区域地下施工中，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、爆破参数设计：设计炮孔参数及单个炮孔的装药量，单个炮孔的装药量均可按下列公式计算:q=k×a×w×L×λ(kg)，其中q—单孔装药量(kg)，k—炸药单耗(kg/m³)；a—炮孔间距(m)；w—炮孔爆破方向的抵抗线(m)；L—炮孔深度(m)；λ—炮孔部位系数；

步骤二、钻孔施工：隧道开挖前，对隧道中线、开挖轮廓线进行放样，为打孔爆破提供作业范围；钻孔前，将爆破设计参数标识在掌子面上，由施钻人员钻孔成孔，利用钻杆钻进长度确定孔深，孔深满足设计要求后即可终孔；

步骤三：装药：采用乳化炸药和高精度数码雷管，逐孔装药，装药时根据爆破设计图按顺序进行雷管脚线编号；

步骤四：起爆网路连接及检查：根据雷管脚线编号，将各炮孔的脚线通过起爆线联为一体，然后将起爆线与便携式电脑连接；

步骤五：延时设置：步骤四完成后，通过便携式电脑设置起爆处各区域各段位的起爆延时时间使爆破时实现逐孔起爆；

所述起爆延时时间的确定具体为：正式爆破前，于地表无建筑物且相似地质地段进行试爆，并参照需保护建筑物或设备仪器与爆点之间的距离选点布设两台爆破振动记录仪，通过记录仪对其震速进行监测分析，根据监测分析结果调整爆破延时时间，使测点震速控制在设计数值范围内;所述延时时间间隔为5-8ms；

步骤六：起爆：安全警戒后，开始爆破。

2.根据权利要求1所述的高精度数码电子雷管平峰微震控制爆破施工方法，其特征在于，步骤三中装药后采用堵孔泥条进行堵孔。

3.根据权利要求1所述的高精度数码电子雷管平峰微震控制爆破施工方法，其特征在于，步骤六具体为：人工发出“起爆”的语音后，便携式电脑识别该语音信号并立即断开网路电源，由高精度数码雷管内的记忆棒启动爆破程序，开始爆破。

4.根据权利要求3所述的高精度数码电子雷管平峰微震控制爆破施工方法，其特征在于，在人工发出“起爆”的语音之前需要在便携式电脑上输入起爆密码。