CN115143852B - 一种城市隧道减震爆破结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种城市隧道减震爆破结构及施工方法，属于隧道爆破的技术领域，其包括爆破挖掘断面和布置于爆破挖掘断面上的炮眼，每个所述炮眼中均放置有炸药组件，所述炸药组件包括数码电子雷管，所述数码电子雷管包括定向聚能套和位于定向聚能套内的炸药；所述炮眼包括预裂眼，所述预裂眼包括多个第一预裂眼，多个所述第一预裂眼圆心的连线为第一圆弧，所述预裂眼还包括多个第二预裂眼，多个所述第二预裂眼圆心的连线为第二圆弧，所述第二圆弧位于所述第一圆弧的上方，所述第一圆弧与所述第二圆弧之间为预裂减震带。本申请具有降低城市隧道爆破时地面的震动的效果。

Description

一种城市隧道减震爆破结构及施工方法

技术领域

本申请涉及隧道爆破的技术领域，尤其是涉及一种城市隧道减震爆破结构及施工方法。

背景技术

城市地下空间开发工程，如城市轨道交通、市政隧道、城市地下人防等，当隧道围岩较硬且周边存在构筑物时，为保证不给构筑物结构带来影响，开挖工艺工法会选择机械开挖、人工开挖、静态爆破、预裂爆破等。

浅埋隧道侧穿建筑物，常规爆破震动大，严重影响建筑物安全，且隧道岩石硬度系数在120Mpa，为极硬岩，单纯掘进机掘进效率低，且钻头磨损严重，对隧道进行爆破时，地面震动大。

发明内容

为了降低城市隧道爆破时地面的震动，本申请提供一种城市隧道减震爆破结构及施工方法。

一方面，本申请提供的一种城市隧道减震爆破结构采用如下的技术方案：

一种城市隧道减震爆破结构，包括爆破挖掘断面和布置于爆破挖掘断面上的炮眼，每个所述炮眼中均放置有炸药组件，所述炸药组件包括数码电子雷管，所述数码电子雷管包括定向聚能套和位于定向聚能套内的炸药；

所述炮眼包括预裂眼，所述预裂眼包括多个第一预裂眼，多个所述第一预裂眼圆心的连线为第一圆弧，所述预裂眼还包括多个第二预裂眼，多个所述第二预裂眼圆心的连线为第二圆弧，所述第二圆弧位于所述第一圆弧的上方，所述第一圆弧与所述第二圆弧之间为预裂减震带。

通过采用上述技术方案，对爆破挖断面进行爆破时，先在爆破挖断面上布置炮眼，之后将炸药组件放入到炮眼中，第一预裂眼中的炸药组件先逐孔起爆，之后第二预裂眼中的炸药组件再逐孔起爆，第一圆弧和第二圆弧之间形成预裂减震带，当其余在其余炮眼爆破时，向上传播的地震波衰减，达到减震效果。

可选的，所述第一预裂眼中的所述定向聚能套为第一定向聚能套，所述第一定向聚能套上开设有两个第一开口，所述第一开口的长度方向沿着第一定向聚能套的长度方向设置，所述第一开口的开口朝向所述第一圆弧的切线方向。

通过采用上述技术方案，由于第一开口朝向第一圆弧上的切线方向，第一预裂眼中的数码电子雷管爆炸时，爆轰波及爆炸气体沿第一开口的方向聚能切割破碎岩体，形成集中应力，便于岩体破碎，形成减震带，便于岩体的破碎。

可选的，所述第二预裂眼中的所述定向聚能套为第二定向聚能套，所述第二定向聚能套上开设有第二开口，所述第二开口的开口方向垂直与所述第一圆弧。

通过采用上述技术方案，由于第二开口的开口方向朝向第一圆弧，所以第二预裂眼引爆后，增加了第二圆弧下方的岩体破碎程度，使裂缝继续发育，形成预裂减震带，第一预裂眼和第二预裂眼中的炸药组件先后爆破，使爆破应力波效果叠加，预裂效果好，当其余炮眼爆破时，减小了地震波向地面传播。

可选的，所述炸药组件还包括水袋和炮泥段，每个所述炮眼的底部和所述数码电子雷管的前后均设置水袋，所述炮泥段安装在所述炮眼最外端。

通过采用上述技术方案，炮眼中内填充水袋，减小爆破压缩空气而消耗的能量，爆破时形成水压爆破，进入节理爆破裂隙更有利于预裂爆破；炮眼中有水可以起到雾化的作用，大大降低了粉尘对环境的污染。

可选的，所述定向聚能套一端的外壁上固定有多个支撑翼，所述定向聚能套另一端的外壁上也固定有多个支撑翼，所述支撑翼远离所述定向聚能套的一端与炮眼的孔壁接触。

通过采用上述技术方案，将定向聚能套放入到炮眼后，支撑翼与炮眼的孔壁接触，支撑翼对定向聚能套进行支撑，使定向聚能套不易发生转动，从而保证了第一开口朝向第一圆弧的切线方向，第二开口的开口方向垂直于第一圆弧，从而使第一预裂眼爆破时，爆轰波沿着第一圆弧的方向切割破碎岩体；第二预裂眼爆破时，爆轰波从第二预裂眼向第一圆弧方向切割破碎岩体。

可选的，所述炮眼还包括掏槽眼、辅助眼和周边眼，所述预裂眼的深度比所述掏槽眼、所述辅助眼和所述周边眼的深度深。

通过采用上述技术方案，预裂眼爆破形成预裂减震带后，由于预裂眼的炮眼比较深，所以预裂减震带的深度比其余的炮眼深，当其余炮眼爆破后，超深预裂减震带能够更好地阻止地震波上传。

另一方面，本申请还公开一种城市隧道减震爆破施工方法，包括如下步骤:

布设爆破挖掘断面的炮眼；

对炮眼进行钻孔，将数码电子雷管、水袋和炮泥段放入炮眼中；

1’-34’号炮眼中的数码电子雷管按照8ms先逐孔起爆，形成预裂减震带；

之后1-46号炮眼按照顺序数码电子雷管8ms逐孔引爆崩落主体岩石；

最后45-57号炮眼起爆崩落预裂减震带岩石，使隧道成型归整。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.对爆破挖断面进行爆破时，先在爆破挖断面上布置炮眼，之后将炸药组件放入到炮眼中，第一预裂眼中的炸药组件先逐孔起爆，之后第二预裂眼中的炸药组件再逐孔起爆，第一圆弧和第二圆弧之间形成预裂减震带，当其余在其余炮眼爆破时，向上传播的地震波衰减，达到减震效果；

2.由于第一开口朝向第一圆弧上的切线方向，第一预裂眼中的数码电子雷管爆炸时，爆轰波及爆炸气体沿第一开口的方向聚能切割破碎岩体，形成集中应力，便于岩体破碎，形成减震带，便于岩体的破碎，由于第二开口的开口方向朝向第一圆弧，所以第二预裂眼引爆后，增加了第二圆弧下方的岩体破碎程度，使裂缝继续发育，形成预裂减震带，第一预裂眼和第二预裂眼中的炸药组件先后爆破，使爆破应力波效果叠加，预裂效果好，当其余炮眼爆破时，减小了地震波向地面传播；

3.支撑翼与炮眼的孔壁接触，支撑翼对定向聚能套进行支撑，使定向聚能套不易发生转动，从而保证了第一开口朝向第一圆弧的切线方向，第二开口的开口方向垂直于第一圆弧，从而使第一预裂眼爆破时，爆轰波沿着第一圆弧的方向切割破碎岩体；第二预裂眼爆破时，爆轰波从第二预裂眼向第一圆弧方向切割破碎岩体。

附图说明

图1是体现本申请中隧道减震爆破结构示意图。

图2是体现本申请中主要炮眼的剖面图。

图3是体现本申请中炸药组件的示意图。

图4是体现本申请中第一定向聚能套的示意图。

图5是体现本申请中第二定向聚能套的示意图。

图6是体现本申请中第一开口与第二开口的开口方向示意图

附图标记说明：100、爆破挖掘断面；200、第一圆弧；300、第二圆弧；400、炸药组件；401、数码电子雷管；4011、定向聚能套；4012、炸药；402、水袋；403、炮泥段；500、支撑翼；600、第一定向聚能套；601、第一开口；700、第二定向聚能套；701、第二开口。

具体实施方式

以下结合附图1-附图6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种城市隧道减震爆破结构。参照图1和图2，城市隧道减震爆破结构包括爆破挖掘断面100，爆破挖掘断面100上设置有炮眼。炮眼包括预裂眼、掏槽眼、辅助眼和周边眼。

图1中，1’-34’号炮眼为预裂眼，预裂眼包括第一预裂眼和第二预裂眼，1’-22’号炮眼为第一预裂眼，23’-34’号炮眼为第二预裂眼；1-14号炮眼为掏槽眼，15-38号炮眼为辅助眼，39-57号炮眼为周边眼。

1’-22’号第一预裂眼的圆心连线和23’-34’号第二预裂眼的圆心连线在爆破挖掘断面100均为一段弧线。1’-22’号第一预裂眼圆心的连线为第一圆弧200，23’-34’号第二预裂眼的圆心的连线为第二圆弧300，第二圆弧300位于第一圆弧200的上方。第一圆弧200与第二圆弧300之间为预裂减震带，预裂减震带位于靠近拱顶的位置。为了减小地面的震动，在靠近隧道拱顶的位置设置预裂减震带。

图2中除了角度单位，其余数字单位均为mm，根据图2和表1可知，1’-34’号预裂眼的深度为2200mm，比其他炮眼的深度深。1’-34’号预裂眼爆破形成预裂减震带后，由于预裂眼的炮眼比较深，所以预裂减震带的深度比其余的炮眼深，当其余炮眼爆破后，超深预裂减震带能够更好地阻止地震波上传。

表1上台阶爆破参数表(孔深1.8m)

参照图3和图4，每个炮眼中均设置有炸药组件400，每个炸药组件400均包括数码电子雷管401、水袋402和炮泥段403，每个炮眼的底部和数码电子雷管401的前后均设置水袋402，数码电子雷管401位于两个水袋402之间，炮泥段403安装在炮眼的最外端。两个相邻的数码电子雷管401之间连接有导爆索，靠近炮泥段403的数码电子雷管401上雷管线，雷管线伸出炮泥段403。

对隧道进行爆破时，1’-34’号预裂眼中的数码电子雷管401按照顺序间隔8ms先逐孔起爆，1’-34’号预裂眼爆破后形成预裂减震带。1-46号炮眼中的数码电子雷管401按照顺序并且间隔8ms逐孔起爆，崩落主体岩石。1-46号炮眼起爆产生的地震波在传递的过程中经过上方预裂减震带时变小，达到减震效果。47-57周边眼最后起爆，崩落预裂减震带岩石，使隧道成型归整。

数码电子雷管401包括定向聚能套4011和炸药4012，炸药4012位于定向聚能套4011内部。定向聚能套4011一端的外壁上固定有四个支撑翼500，定向聚能套4011另一端的外壁上也固定有四个支撑翼500，支撑翼500远离定向聚能套4011的一端与炮眼接触，从而增加定向聚能套4011在炮眼中的稳定性，使定向聚能套4011在炮眼中不易发生转动。

参照图1、图3和图4，1’-22’号第一预裂眼中的定向聚能套4011为第一定向聚能套600，第一定向聚能套600采用一字型定向聚能套4011，第一定向聚能套600上设置有两个第一开口601，第一开口601为腰型孔，两个第一开口601关于第一定向聚能套600的轴线对称设置，第一开口601的开口方向朝向第一圆弧200的切线方向。

当1’-22’号第一预裂眼中的数码电子雷管401爆炸时，爆轰波及爆炸气体沿第一开口601的方向聚能切割破碎岩体，形成集中应力。聚能定向切割使中间岩石破碎形成空隙，便于预裂减震带的形成。

参照图1、图5和图6，23’-34’号第二预裂眼中的定向聚能套4011为第二定向聚能套700，第二定向聚能套700中开设有一个第二开口701，第二开口701为腰型孔，第二开口701的开口方向垂直与第一圆弧200。第二定向聚能套700增强下方岩石破碎，使裂缝继续发育，形成预裂减震带，同时减少47-57号周边眼起爆时的影响。

电子数码雷管延时设定为8ms，使爆破时应力波破坏效果叠加，预裂效果好，在地层传播的地震波减小。水袋402在爆炸气体膨胀作用下产生水楔效应，有利于岩石进一步破碎；在炮眼中内填充水袋402，减小爆破压缩空气而消耗的能量，爆破时形成水压爆破，进入节理爆破裂隙更有利于预裂爆破；炮眼中有水可以起到雾化的作用，大大降低了粉尘对环境的污染。

通过数码电子雷管401精确设定起爆时间，第一定向聚能套600和第二定向聚能套700控制预裂方向，在爆破挖掘断面100爆破前拱顶形成预裂减震带，使下方爆破时向上传播的地震波衰减，达到减震效果。

依靠数码电子雷管401精准控制预裂减震带中炮眼起爆时间与岩体正常炮眼起爆时间差，预裂减震带炮眼定向聚能爆破切割成破碎带，正常起爆时产生的地震波在通过拱顶预裂减震带时减弱，从而降低地面震动，加快掘进速度。

本申请还公开一种城市隧道减震施工方法，包括如下步骤:

S1、布设爆破挖掘断面100的炮眼，炮眼包括1’-34’号预裂眼、1-14号掏槽眼、15-38号辅助眼和39-57号周边眼；

S2、对炮眼进行钻孔，将数码电子雷管401、水袋402和炮泥段403放入炮眼中；

S3、1’-34’号炮眼中的数码电子雷管401按照8ms间隔先逐孔起爆，形成预裂减震带；

S4、之后1-46号炮眼按照顺序数码电子雷管401按照8ms间隔逐孔引爆崩落主体岩石；

S5、最后45-57号炮眼起爆崩落预裂减震带岩石，使隧道成型归整。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种城市隧道减震爆破结构，其特征在于，包括爆破挖掘断面（100）和布置于爆破挖掘断面（100）上的炮眼，每个所述炮眼中均放置有炸药组件（400），所述炸药组件（400）包括数码电子雷管（401），所述数码电子雷管（401）包括定向聚能套（4011）和位于定向聚能套（4011）内的炸药（4012）；

所述炮眼包括预裂眼，所述预裂眼包括多个第一预裂眼，多个所述第一预裂眼圆心的连线为第一圆弧（200），所述预裂眼还包括多个第二预裂眼，多个所述第二预裂眼圆心的连线为第二圆弧（300），所述第二圆弧（300）位于所述第一圆弧（200）的上方，所述第一圆弧（200）与所述第二圆弧（300）之间为预裂减震带；

所述第一预裂眼中的所述定向聚能套（4011）为第一定向聚能套（600），所述第一定向聚能套（600）上开设有两个第一开口（601），所述第一开口（601）的长度方向沿着第一定向聚能套（600）的长度方向设置，所述第一开口（601）的开口朝向所述第一圆弧（200）的切线方向；

所述第二预裂眼中的所述定向聚能套（4011）为第二定向聚能套（700），所述第二定向聚能套（700）上开设有第二开口（701），所述第二开口（701）的开口方向垂直与所述第一圆弧（200）。

2.根据权利要求1所述的一种城市隧道减震爆破结构，其特征在于，所述炸药组件（400）还包括水袋（402）和炮泥段（403），每个所述炮眼的底部和所述数码电子雷管（401）的前后均设置水袋（402），所述炮泥段（403）安装在所述炮眼最外端。

3.根据权利要求2所述的一种城市隧道减震爆破结构，其特征在于，所述定向聚能套（4011）一端的外壁上固定有多个支撑翼（500），所述定向聚能套（4011）另一端的外壁上也固定有多个支撑翼（500），所述支撑翼（500）远离所述定向聚能套（4011）的一端与炮眼的孔壁接触。

4.根据权利要求3所述的一种城市隧道减震爆破结构，其特征在于，所述炮眼还包括掏槽眼、辅助眼和周边眼，所述预裂眼的深度比所述掏槽眼、所述辅助眼和所述周边眼的深度深。

5.一种根据权利要求4所述的城市隧道减震爆破结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤:

布设爆破挖掘断面（100）的炮眼；

对炮眼进行钻孔，将数码电子雷管（401）、水袋（402）和炮泥段（403）放入炮眼中；

1’-34’号炮眼中的数码电子雷管（401）按照8ms先逐孔起爆，形成预裂减震带；

之后1-46号炮眼按照顺序数码电子雷管（401）8ms逐孔引爆崩落主体岩石；

最后45-57号炮眼起爆崩落预裂减震带岩石，使隧道成型归整。