穿越柳江航道沟槽水下控制爆破施工技术
唐万里
中铁二十五集团第四工程有限公司
【摘 要】结合成兰铁路13标段工程实例，介绍松潘隧道控制爆破施工技术设计与施工，为其他类似工程的施工供一定的借鉴。
【关键字】成兰 隧道 控制爆破 施工技术
一、工程概况
成兰铁路为国家Ⅰ级电气化铁路，设计时速为200km/h，由中铁二十五局集团承建的成兰铁路13标段站前工程，主要工程为隧道工程，特别是松潘隧道总长为8048m,为加快施工进度，施工分三个隧道口掘进：进口、出口及斜井。施工过程中的难点在于：进口、斜井进洞位置分别在金坑坝村和红花村，最近的离居民房屋为30m，围岩为Ⅳ、Ⅴ级围岩，地质岩性为碳质板岩，该种岩石层理不明显，遇水软化易掉块、坍塌，不利于施工过程开挖断面稳定和超欠挖控制。
因此，制定一套快速、安全的隧道控制爆破施工方案，有效的控制飞石、振动对周围房屋的危害，有效控制隧道断面超欠挖，确保隧道施工质量和施工过程的安全，成为施工中的重难点问题。
二、施工方案 ㈠总体思想
因该隧道斜井、进口进洞位置有民用房屋，且距离最近30m，采用浅孔控制爆破技术进行爆破施工，爆破施工时必须采用分段起爆网路，爆破进洞采用轮胎编织的柔性炮被进行覆盖，进洞后在洞口悬挂炮被门帘，在洞外20m处设置双排钢管竹排架防护，控制飞石和振动的影响范围，确保民房安全。
由于该隧道地质岩性为碳质板岩，围岩差，Ⅳ级以上，所以掘进施工工法采用台阶法，Ⅳ级采用两台阶法、Ⅴ级采用三台阶七步开挖法，为保证掘进断面质量，控制超欠挖符合规范要求，断面轮廓采用光面爆破技术。
为了确保安全，计算装药量是以爆破的岩石破碎而振动不影响为依据；为以防万一，进行安全防护必不可缺，只有这样才能有效地控制飞石。使用轮胎编织的柔性炮被进行覆盖，效果好，施工简便，耐用；而双排钢管竹排架防护能起到防止飞石对房屋破坏的作用。
㈡工程流程
工程流程见图1。
㈢爆破设计
1．设计原则
（1）根据实际地质、地理环境条件，必须严格控制飞石、振动对周围房屋的破坏。 （2）该地段采用非电毫秒微差起爆网路，讲究起爆顺序和微差作用。隧道断面上台阶布置掏槽孔，由中心向外分别设置环向辅助孔、周边孔和底板孔， 断面轮廓按光面爆破设计，起爆顺序为掏槽孔、辅助孔、底板孔和周边孔， 起爆网路的设计应保障炮孔之间有微差作用，提高岩石破碎度，有利于减振，防止飞石。控制一次起爆最大用药量，保证振动效应影响控制在一定的范围内。
（3）选择合理的爆破参数及施工工艺，达到较好的爆破效果，参数选择要符合实际。确定药量计算公式中的单位耗药量q 值要结合岩石地质结构情况，岩石节理裂隙发育、岩性较软的取小值，岩石整体性强、岩性坚硬的取较大值，以爆破的岩石破碎而符合振动效应为标准，结合正式爆破前进行的“试炮”，选定合适的q 值。
（4）选择合理的装药结构，加强堵塞质量，保证堵塞长度。
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（5）安全防护。为确保安全，尤其是保障民房不受损害，爆破施工必须进行安全防护。要求爆破体必须用柔性“炮被”覆盖及挂“门帘”防护，在洞口设置钢管竹排架防护，它是确保安全的最后一道防线，这道防线必须坚固，飞石冲不倒、冲不歪，挡得住飞石。
2．施工方案
为了确保隧道掘进施工安全，施工采用台阶法，Ⅳ级采用两台阶法、Ⅴ级采用三台阶七步开挖法。 3.炮孔布置
32爆破数目 N：数目取决定于断面大小和岩石坚固性系数，按N?3.3fs公式计算，其中f为
岩性坚固性系数，s为隧道掘进断面积。
掏槽孔：采用斜孔双楔形掏槽形式。
辅助孔：间距根据岩石性而定，按0.6-1.0m取值。
底板孔：炮孔间距0.8m.底孔孔口较底板高0.2m，但孔底应低于底板0.2m。
周边孔：在距轮廓线0.2m处,根据设计要求光面爆破，炮孔间距a取400mm，光面层厚度900mm。
按以上原则对断面的掏槽孔、周边孔、辅助孔及底板孔进行布孔，设计总孔数与公式
N?3.33fs22计算后比较合理性。
根据围岩级别Ⅳ、Ⅴ级围岩炮眼布置见图2、图3、图4。 4．爆破参数确定
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⑴炮孔直径d：采用直径32mm的钻头钻孔，炮孔直径为40mm，d=40mm。
⑵炮孔深度L：开挖进尺Ⅳ级为1.6m，炮孔设计深度L=1.8m，掏槽孔L=2.0m（炮孔加深0.2m），Ⅴ级为0.8m，炮孔设计深度L=1.0m。
⑶单位炸药消耗量q(kg/m)：按公式
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q?1.1k0f计算或按延米巷道炸药消耗量经验值取s值，其中，K0为考虑炸药爆力的校正系数，K0=525/p，p为爆力。
⑷列表计算每孔装药量：单孔装药量按公式Q1= q线 L×装药系数计算。根据经验取线装药密度为q线=0.5（单位kg/m），掏槽孔的装药系数为1.0，辅助为0.8，底板孔为0.6，周边孔为0.4，汇总所有炮孔装药量总装量Q，按q=Q/V得取值（L为炮孔长底）。爆破参数见下表（仅列Ⅳ级围岩上台阶）。
⑸每循环所使用的总药量Q：按公式Q=qV=qsLη计算与列表计算总药量比较合理性。其中q为单位炸药消耗量，V为每循环爆破岩石体积，s为隧道掘进断面面积，L为炮孔深度，η为炮孔利用率，一般取0.8～0.95。
5.起爆网路
起爆网路联接采用簇联，用电雷管起爆导爆管非电起爆系统。起爆网路采用孔内微差起爆网路，其起爆顺序根据不同的围岩级别设置,且起爆电雷管、传爆非电雷管必须采用双发雷管，确保起爆的可靠性。
6.爆破振动安全检算
根据隧道进洞时民房距洞口边界线最近距离为30米，一般砖砌结构，确定一次允许起爆药量（单段别装药总量），按《爆破安全规程》推荐公式Q?V???R?m???R???m，确保民房不受爆破振动影响。其
中R为爆破区至保护物之间的距离(m)，V为质点振动速度(cm/s)，K—介质系数，中硬岩石为150～250；α为衰减系数，是硬岩石为1.5～1.8，Q为一次起爆最大装药量（kg），m—药量指数，取1/3。
㈣施工组织
以工程量和施工工期为依据确定施工组织。爆破施工需配置的机械设备和劳力与所采用的开挖方式、开挖长度及每天完成的工程量有关，根据实际配置。
㈤施工工艺要求
1．搭设防护排架。在洞口外侧20m处搭设，高度大于18m，排架用ф50 钢管，竖杆间距1m，横杆问距1.2～1.5m，，在排架靠洞口一侧绑扎竹脚板，形成全封闭防护体系。
2．爆破前的现场试验。在爆破前应进行现场试验，以便确定爆破参数是否准确，如果达不到设计要求，则要分析原因，并进行适当的调整，主要是调整孔深、孔距和排距（圈距）、单位用药量、线装药量以及单孔装药量。根据试验结果给出使用的爆破参数。在试验爆破时，必须做好爆破施工防护。
3．布孔和打孔。按设计的孔距和排距进行布孔，边炮孔量测必须准确，炮孔位置应用红油漆标出。
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4．装药与堵塞。装药前要对每个炮孔的孔距、排距和孔深测量核对，逐孔计算装药量，把药放在炮孔口旁边。炮孔回填堵塞长度不得小于1m，堵塞材料不应使用打孔粉渣，应选取一定湿度的砂粘土。边回填边捣实，要注意不损坏导爆管。
5．连接起爆网路及覆盖爆破体。各个炮孔置放的毫秒雷管段别必须“对号入座”，孔外串联的雷管要有醒目的标志，连线和覆盖时应当小心。用炮被将爆破体覆盖时。炮被是用废旧轮胎加工制作，尺寸2m×2.5m。
6．安全警戒防护。装药前人员及机具撤离到安全区，安全警戒人员到位警戒。最后连接起爆雷管，指挥人员下达起爆命令后，方可起爆。
三、质量控制标准
隧道爆破开挖后，断面、底板标高、轮廓要符合设计要求。爆破后隧道断面轮廓线上半孔痕保留率应达90％以上，平整度±10mm。
四、安全措施
除爆破器材的购买、运输、使用和保管按有关爆破规定执行外，还应做到： 1.排架搭设系空中作业，工人必须佩戴安全带。
2.炮孔装药量既不能过小，更不能过大，按计算严格控制。
五、施工效益及认识体会
目前松潘隧道施工已进入正洞500m，从施工技术方案的使用效果来看，取得了较为明显的工期效益和经济效益。
㈠用控制爆破技术施工方法，合理选择爆破参数、装药量和装药结构，达到了预期的效果。 ㈡采用孔内微差起爆网路，按爆破顺序每排（圈）起爆都有一定时间间隔微差时间，有利岩石的破碎，便于机械清碴。
㈢架设炮被防护，能可靠有效地阻挡飞石，确保民房安全。
实践证明，我们所采取的施工工艺、施工方法和技术处理措施，能够保证施工安全、工程质量以及施工进度，对类似工程具有一定的借鉴意义。
参考文献
1．《高速铁路隧道施工技术指南》（铁建设[2010]241号），中华人民共和国铁道部,2010。 2．《爆破设计与施工》，中国爆破协会，2012。 3．《爆破安全规程》GB6722-2011；国家标准出版社，2012。
作者简介：唐万里，1976年10月出生，工作单位：中铁二十五集团第四工程有限公司，工程师，1996年7月毕业于衡阳工程学校铁道工程专业，中专；2004年6月毕业于中南大学土木工程专业 专科；2007年5月毕业于中南大学土木工程专业，本科。
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