微振动爆破施工技术

减震爆破（控制爆破）施工技术

1、概述

控制爆破振动的隧道爆破通常也称为微振动爆破；在城市隧道开挖时为保证安全，除了控制地表沉降，围岩变形稳定外，另外一个主要问题就是控制由于爆破地震动效应所产生的对地表建筑物的影响；有时则主要是为了控制施工爆破不破坏各种地下建筑物或建筑物基础、地下管线等；经过大量的工程实践，在弱震动爆破技术中必须采用综合技术措施，才能得到较理想的效果，如：合理的开挖分部、掏槽技术、使用低爆速炸药、毫秒雷管微差爆破、改善装药结构、控制爆破规模以及每循环进尺。

弱震动爆破通常不对一次爆破的总装药量进行控制，而是对同时起爆的同段药量加以控制；对于爆破振动速度的全程监控是进行弱震动爆破必不可少的环节；而依据工程对象的爆破振动速度安全指标，计算和设计最大共同作用装药量是弱震动爆破的重要环节。

2、爆破技术

2.1计算允许的单段最大共同作用装药量

我国《爆破安全规程》中，对各类建筑物所允许的安全振动速度的规定如下：

(1)土坯房，毛石房屋： 1.0-1.5cm/s

(2)一般砖房，非抗震的大型砌块建筑物：2.0-3.0 cm/s

(3)钢筋砼结构房屋： 3.0-5.0 cm/s

(4)水工隧道：7-15 cm/s

(5)交通隧道：10-20 cm/s

实际应用时，每个工程都要结合其具体情况，做出相应的安全规定。建筑物的质点峰值振动速度安全控制标准如下：

(1)较坚固的建筑＜2.5 cm/s

(2)一般建筑物＜1.5 cm/s

(3)陈旧房屋＜0.8cm/s

(4)隧道：Ⅲ类围岩＜3cm/s；Ⅳ类围岩＜5-6cm/s

对于居民稠密的浅埋隧道，为了避免爆破振动及噪音对居民产生不安和恐惧，一般振动速度应控制在1.5cm/s以下，而且尽量在白天进行爆破；由以上允许的安全振动速度通过以下公式计算最大一段允许装药量：

Q m=R3（V kp/K）3/a

式中Q m—最大一段允许用药量；

V kp—振动速度控制标准；

R—爆源中心至振速控制点距离；

K—与爆破技术、地形有关的系数；通过爆破试验及振动检测得出，一般取150；

a—爆破振动衰减指数；通过爆破试验及振动检测得出，一般取1.8；

由于隧道与既有建筑物/构筑物的距离是变化的，根据以上公式计算同段最大用药量表，见表1；

表1 距离与爆破同段用药量关系表

2.2开挖方案的确定

软弱围岩地段采用半断面微台阶法开挖，每循环进尺以1m为宜；硬岩隧道依据断面大小、埋深及环境情况采用分部分台阶法开挖，循环进尺控制在1-2m,；分部爆破要仔细计算每次爆破的允许一段最大装药量；

2.3爆破器材的选择

无水的隧道选用二号岩石硝铵炸药或乳化炸药；有水隧道选用乳化炸药、水胶炸药或其他防水炸药；此外，应采用低爆速炸药，如爆速2000m/s的品种，或小直径药卷，如直径20mm,或25mm的光面爆破专用炸药。雷管选用多段非电毫秒雷管。

2.4选择合理的起爆段时差

为满足减轻爆破振动的要求，应选用有足够段数的非电毫秒雷管；有条件及要求较高的工地加选100毫秒或200毫秒或半秒级的等差雷管，以进一步改善爆破效果，降低爆破振动速度。

根据已经施工的多个工地实测数据资料，软弱围岩中爆破振动频率比较低，一般多在100Hz一下；振动持续时间大多为100-200ms；为了避免段间振动叠加，段间隔时间应大于100ms,。硬岩隧道的爆破振动频率较高，通常仅几十赫兹，振动持续时间较短，因此一般选用段间隔时间不小于50ms的雷管；

2.5掏槽形式的选定

从已有的隧道开挖爆破振动速度观察资料来看，一般情况下，掏槽爆破的地震动强度比其他部位炮眼爆破时的都要大；因此，从减少掏槽爆破的地震动强度出发，一般选用楔形掏槽；有足够多段数雷管时，掏槽采用分层分次起爆，以最大限度使掏槽

区炮眼最大共同用药量减少，降低振动强度；浅埋隧道的掏槽眼尽量布置在隧道底部，以尽量增大震源至地面的距离。

2.6确定整个爆破设计

隧道其他部位的炮眼应尽量按照浅、密原则布置；一次爆破的深度不宜过大；炸药尽可能均匀地分布在布置较密的炮眼中，这样可以避免装药过于集中。周边眼要按照光面爆破设计，炮眼间距E=50cm、最小抵抗线W=60cm，周边眼装药集中度小于0.15kg/m；必要时在两个装药孔间打空眼以减震；周边眼还应采用小直径药卷不耦合装药或间隔装药结构；在施工条件允许的情况下，尽量采用预留光面层的光面爆破技术。

所有炮眼均应在炮眼口堵塞不少于20cm长的炮泥。

2.7爆破技术措施

爆破震动强度主要与爆破器材、岩石波阻抗、地形地貌条件、爆破方式及爆心与震动测点的间距等因素有关，因此，降低爆破震动将从以下几个方面入手：

(1)选择合理的炸药品种。炸药品种与炸药的爆破震动速度有直接影响，根据工程地质和水文地质条件，施工中采用在掏槽眼和辅助眼部位尽量选用防水效果好的乳化炸药，在周边眼部位选用小直径低爆速的光爆炸药。

(2)选择合理的雷管起爆时差。设计爆破网络为孔内微差，孔外同段的非电微差起爆技术。导爆管一般跳段使用，使段间间隔时间大于50ms，防止地震波相叠加而产生较大的震动。

(3)选择合理的掏槽形式。掏槽是隧道爆破成败的关键，也是产生最大爆破震动速度的主要震源。为了达到减震的目的，选用楔形+密排监控眼混合掏槽法，即充分利用楔形掏槽的易抛掷和减震作用与贯通掏槽的贯通临空面来最大限度地减轻地震

动。

(4)选择合理的钻爆参数。根据开挖断面的大小、部位、工程地质情况、周边环境条件等，选择合理的炮眼深度、间距、掏槽形式、装药量、起爆顺序等钻爆参数，炮眼采用线形布孔、线形起爆，注意提高装药质量和炮口堵塞质量，达到减震、提效的预期目的。

2.8减震爆破作业方法

减震爆破施工工艺流程：放样布眼→定位凿眼→钻眼→连接起爆网络→装药→清孔→瞎炮处理→检查。

(1)根据测量的中线、标高按照设计断面划出开挖轮廊线，并根据钻爆设计标出炮眼位置，经检查符合设计要求后方可钻眼。

(2)炮眼间距偏差要求掏槽眼不大于2cm，周边眼与内圈眼不大于3cm，周边眼眼底不得超出外轮廓5cm，其他眼不大于5cm。

(3)爆破作业装药前应将炮眼内泥浆、石粉吹洗干净，经检查合格后方可装药。方法如下：

a.周边眼采用不耦合装药，使爆力均匀分散炮孔壁，有利于保护围岩；其余炮眼采用集中装药。

b.起爆药包位置确定：置于孔底，雷管穴能穴朝孔口，即采用底部反向起爆。若岩体渗水或湿度大，孔底先置乳化炸药，倒数第二个药卷作为起爆药包。

c.堵塞长度：装药完毕炮眼堵塞长度不宜小于200mm，采用预裂爆破时，应从药包顶端起堵塞，不得只堵塞眼口。堵塞物为1:3配比的粘土与砂子混合而成的炮泥。

(4)起爆网络按钻爆设计的形式连接，主爆网络采用双管双索，以确保可靠起爆。

3、爆破震动监测