(整理)隧道爆破参考资料

隧道爆破参考资料

3、微振动爆破的减震措施

3.1减小爆破振动的措施

（1）在军管区和接近建筑物基础区段，严格控制一次起爆药量和开挖进尺，危险地段可采用台阶法开挖，爆破孔深甚至可减小到1.0m~1.5m。

（2）当隧道穿越桩基时，对邻近桩基的拱部、侧壁部位，设置超前小导管并注浆加固围岩后，才进行爆破开挖。

（3）采用澳大利亚澳瑞凯公司生产的Exel 高精度延时的非电导爆管雷管（见附件，在某浅埋隧道应用取得了显著的降振效果），或国产MG803-B系列高精度延时的非电导爆管雷管。普通非电毫秒雷管段别一般只用15段以内，特殊情况可用20段，因为高段位普通雷管延时误差太大。而高精度延时雷管可根据需要订购30~40段，延时误差仍然不大于30ms。采用高精度延时雷管可使单段起爆药量减少到最低程度，爆破振动显著降低，但掘进效率仍然较高。

（4）最大爆破振动通常由掏槽爆破引起，应尽可能降低掏槽爆破的振动强度。采用多级楔形掏槽，降低爆破夹制作用，可减小爆破振动。掏槽区设在开挖断面下半部，与桩基相邻隧道段的掏槽区设在远离桩基的一侧，减小掏槽爆破的振动影响，必要时在掏槽区外打一圈炮孔，或进行掏槽区预裂爆破。

（5）爆破作业中一开始就用爆破振动检测仪器进行爆破地震监测，尽早掌握当地爆破振动衰减规律，同时根据爆破振动情况调整和试验

多种爆破方案，如全断面和台阶式爆破方案，不同进尺爆破的对比等。通过检测结果比选出振动轻微、爆破效果好的钻爆方案。

（6）当爆破作业接近保护设施时，一方面采用已经调试成功的最小振动爆破方案，另外随时监测保护点的爆破振动速度。 （7）必要时在周边孔间增加导向空孔，实施周边预裂爆破。 （8）拱墙部和与桩基相邻侧周边孔内侧设1~2排φ38mm 减震孔，孔距与周边孔同，排距10～15cm ，相错布置，孔深较炮孔超深20～50cm ，以减弱爆破振动波的传播。

（9）采用不耦合装药结构：周边眼光爆药卷采用导爆索串接小药卷炸药（φ20mm ）；掏槽孔孔底超深5~10cm ,并采用孔底空气间隔不耦合装药。

（10）钻孔作业采用模板定位、角尺控制方向，提高炮孔的钻眼精度。全部炮孔用机制炮泥堵塞，增加爆炸破岩能量利用率。 3.2确定单响最大起爆允许用药量Q

按《爆破安全规程》中的计算公式：()α3

3K V R Q =进行计算 式中：Q —最大单段允许爆破药量（kg ）； R —爆破点至振动计算点的距离（m ）；

V —根据要求，保护对象的质点振动速度安全允许值，设为2cm/s ；

根据《安全规程》宜设保护对象的振动速度安全允许值为1cm/s ；

K —根据类比工程取经验值100，最后根据试验爆破检测结果来修

正；

α—根据类比工程取经验值1.8，最后根据试验爆破检测结果来修正。

按上述公式，取不同的R值，计算结果列于下表2

表2-1 [V]=2cm/s时，不同的R值对应的最大单段爆破药量计算结果

表2-2 按K=100,α=1.8,Q=2.6kg控制时，不同的R值对应的爆破振动速度计算结果

实际数值以爆破检测结果和实际检测得到的K、α值计算为准，以上均是预估值。因此，前期爆破振动检测工作非常重要。

3、钻爆设计

3.1竖井爆破设计

竖井开挖时，<5－2>以上地层采取机械或人工配合风镐开挖，边开挖边初期支护；<5－2>以下地层为强风化~微风化花岗岩片麻岩，采取微振动控制爆破开挖，爆破设计见图2，中间采取四角锥形掏槽，周边光面爆破，爆破循环进尺1m左右。根据试验效果，如果竖井全断面爆破开挖振动过大，可以改为分步爆破。即先作掏槽和内两圈眼爆破，清理出临空面后进行辅助眼和周边眼圈的爆破。

竖井爆破一开始就开展爆破振动检测，爆破振动检测点安排成一

条测线，每次不少于5个测点，以便于确定真实的爆破振动衰减规律，同时每次爆破振动检测结果都反馈于设计方案的修正。竖井爆破开挖阶段振动监测主要目的是根据爆破振动检测结果确定本地区爆破振动衰减规律、优化调整爆破方案和进尺，既有利于竖井施工，更为后期复杂环境的爆破振动控制提供试验依据。

竖井爆破

测点 1 测点 2 测点 3 测点 4

◎◎◎◎◎

10m 20m 30m 50m 70m

3.2 横通道爆破设计

由于横通道位置处围岩状况主要为坚硬花岗岩，且环境条件上距离地面建筑物较远，因此，横通道在开挖可采取全断面爆破，爆破炮眼和网路见上图3。

横通道区段爆破开挖还可以进行直眼掏槽和楔形掏槽的降振效果对比。直眼掏槽可利用空眼作临空面，在掏槽区域实现逐孔起爆，最大限度降低掏槽爆破单响药量，降振效果显著，但直眼掏槽对钻孔精度要求较高，钻孔数较多，适合小断面隧道爆破掘进。楔形掏槽爆破夹制作用较小，但一般是成对炮眼同时起爆，因此掏槽爆破单响药量较大，为降低爆破振动可采用孔外短延时接力，错开同段爆破振动峰值；也可以用单楔形掏槽，减小掏槽段爆破单响药量。双楔形掏槽适合大断面隧道爆破，单楔形掏槽适合小断面隧道爆破。

双楔形掏槽单楔形掏槽

横通道开挖仍然应做好爆破振动检测，测点可安排在原来测线上，每次不少于5个测点，根据检测结果确定爆破振动衰减规律、优化调整全断面控制爆破方案和合理进尺。

3.3军事区前隧道爆破

军事区前隧道可分为特别复杂环境和一般复杂环境两种爆破方案。特别复杂环境指爆破掌子面距离桩基底面距离在30m以内，其

他为一般复杂环境。初步设想特别复杂环境段采用台阶式开挖方案，一般复杂环境可用全断面短进尺爆破开挖。具体情况可根据振动检测结果来确定。

(1) 全断面钻爆设计图（直眼掏槽形式）

全全全全全全全全

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全全全全全cm 全

全全全

直眼掏槽比较适合这种中小断面隧道爆破开挖，它对钻孔精度要求较高，但利用逐孔起爆顺序可最大限度降低爆破单响药量，降振效果显著。关于爆破分段数达30多段，可以采用澳瑞凯生产的Exel 高精度雷管或国产MG803-B 系列高精度延时导爆管雷管来实现。这一钻爆方案在初期可以进行试验对比，作为通过复杂环境段备选方案之一，甚至为了最大限度降低掏槽段的爆破振动，可在掏槽区外打一圈密集炮眼，先进行掏槽区预裂爆破，阻隔掏槽区爆破振动向外传播。最后将根据爆破效果和振动检测值来调整和比选。

图4

根据最严格的振动要求控制，初步试验以单响药量2.6kg作为控制标准, 装药量计算结果如下（表3）:

总装药量69kg 比装药量1.99kg/m3

总炮孔数118个（不计空眼）比钻孔数3.4个/m2

(2) 全断面钻爆设计图（斜眼掏槽形式）

全断面斜眼掏槽钻爆设计图如图5，将根据爆破振动检测结果，设计钻孔深度可在1.0~1.5m调整，由于采用Exel 高精度长延时雷管或国产MG803-B系列高精度延时导爆管雷管，通过孔外短延时(17ms 或25ms)接力，首先使得对称的另一半炮眼错开起爆时差，相当于分段数增加一倍。特别在掏槽部位利用孔外短延时，既保证了成对掏槽眼的楔形爆破抛掷力，又错开了爆炸振动峰值，加之分级掏槽减弱爆破夹制力，降振效果明显。

实践证明掏槽爆破产生的振动影响最严重，楔形掏槽的夹制作用比直眼掏槽相对较小，并且这一掏槽形式和网路设计在某浅埋隧道应用，取得了十分满意的爆破降振效果，同时保证了施工进度不受影响。某浅埋隧道采用这种多层分级楔形掏槽和高精度延时雷管起爆网路，在炮眼深度达4.0m时顶部20m地表的振动速度仅3.0cm/s，特别是掏槽爆破振动显著减小，其最大振动只有常规爆破振动量的0.37倍。见下图示比较。按此计算，当炮眼深度减小到1.0~1.5m时，顶部12m 的振动速度控制在2.0cm/s以内完全可能。

某隧道常规爆破振动峰值达7.9cm/s

某浅埋隧道新掏槽爆破方案

全断面爆破开挖将在一般复杂环境段采用，结合爆破振动检测，逐步调整钻爆进尺。根据现有设计，钻爆进尺在1.0~1.5m ,每个起爆段别时段不超过4个炮眼，起初掏槽眼最大同时起爆药量控制在2.5kg 内，当爆破掌子面至保护物距离增大后，钻爆进尺可适当增加。随后根据爆破振动检测结果，掏槽眼最大同时起爆药量可以调整到超过2.5kg ，其它炮眼的单段药量甚至可以比掏槽眼稍大，但需要保证

振动检测值处于安全范围内。

图5 全断面斜眼掏槽钻爆设计图图6 上台阶半断面斜眼掏槽钻爆设计图

图7 多级楔形掏槽断面图

(3)上台阶半断面钻爆设计图（斜眼掏槽形式）

当隧道穿越特别复杂环境条件，如燕岭大厦C幢宿舍桩基底与隧道顶净距为12.5m、军事区防护设施下部，应将全断面爆破开挖调整为上台阶半断面钻爆开挖，钻爆设计示意图见上图6、7。钻爆施工中应结合爆破振动检测，逐步调整钻爆进尺。根据现有初步设计，每个起爆段别时段控制在1~3个炮眼，台阶半断面钻爆进尺控制在1.0~1.5m,最复杂段掏槽眼最大同时起爆药量控制在2.0kg以内，当爆破掌子面至保护物距离增大后，在保证振动检测值处于安全范围内的前提下，钻爆进尺可适当增加，最大同时起爆药量逐渐增大。为了出碴方便和保证安全，上下台阶掌子面相距在3~5m较合适。见图8

图8 台阶式开挖断面图

3.4 军事区段隧道爆破

根据军事区前隧道爆破的实践，并经过特别复杂区段的成功爆破经验积累，基本可以摸索到一套完善的微振动控制爆破方法。为了保证军事区段的安全，将采用前面对比得出的爆破扰动最轻微的钻爆方案。初步设想，军事区段仍然采用上台阶半断面钻爆开挖、配合高精度导爆管雷管和跟踪爆破振动监测，可以达到前面特别复杂环境段的微振动要求，满足隧道外围12m的爆破振动速度小于2cm/s，隧道外围60m的爆破振动速度甚至能小于1cm/s，确保军事区段的高标准安全控制要求。军事区段的爆破进尺完全根据振动检测结果随时调整，在保证安全的前提下尽可能增大循环进尺，加快施工进度，一般情况下单循环进尺控制在1.0~1.5m。争取每天一炮，爆破时间需要与军方协商，尽可能选择对上部设施影响最小的时段爆破。在爆破设计中除了严格控制掏槽眼的单响最大药量外，还应根据检测结果随时调整其它段别的炮眼数。有了跟踪监测，爆破效果和改进措施就能有保证。

3、爆破参数的确定

（1）爆破参数的理论计算

①洞室断面钻孔数量N

根据泽波尔建议公式计算:

N=a1+a2S

a1、a2——为岩体可爆程度确定的系数。经查a1=20.9, a2=1.5

则N=20.9+1.5×151=248，取N=230~255个。

由于采取分区开挖，单区最多炮孔数为76个，一般在40~60个。

②周边孔平均炸药用量q p

根据公式q p=awl p(0.5~0.9)q计算。

q p——周边孔平均炸药用量kg

a——周边孔孔距m

W——周边孔最小抵抗线cm

L p——周边孔孔深

q——单位岩体耗药量kg/m3

取a=0.3~0.5m

W=0.6m

L p=1.0~1.5m

q=0.8kg/m3

则q p=0.2~0.4kg。

③辅助孔平均炸药用量q p

式中：q p————辅助孔平均炸药用量，kg

N P————周边孔数

q N_____ 周边孔装药量，kg

Q——一次循环开挖炸药用量，kg

辅助孔药量q p=0.5~1.0 kg。

④掏槽孔的药量约为辅助孔装药量的1.2~1.5倍，经计算掏槽孔的药量为0.8~1.5 kg。

各部分掏槽孔、辅助孔、周边孔的药量计算结果如表2、3所示。Ⅳ级围岩、Ⅴ、Ⅵ级围岩隧道开挖炮眼布置如图1、2所示。具体的各炮孔装药量以及炮孔间距和炮孔深度，都将根据前期试验结果进行优化调整。

表2 Ⅳ级围岩分部台阶开挖光面爆破参数

图1 Ⅳ级围岩开挖炮眼布置图