城市复杂环境下人防隧洞静态爆破施工技术

技术

摘要：城市人防隧洞主要是指在城市地下开挖的防空洞，其主要功能是用于城市战时掩蔽人员、存储物资、保护人民生命财产安全等，现在一般都进行平战结合设计综合利用地下空间。传统隧洞开挖主要采用钻爆法施工，而在城市复杂环境下，由于传统爆破作业产生的有害效应十分明显，对隧洞穿越区域周边结构物及其他保护对象的影响及损伤是客观存在的。因此，在城市复杂环境下的地下隧洞岩体开挖施工中，常采用静态破碎施工技术，静态破碎包括机械破碎、水磨钻取芯及静态爆破等，由于机械破碎及水磨钻取芯受隧洞施工作业面及开挖进尺较大，因此，一般主要采用静态爆破施工。

关键词：城市复杂环境；人防隧洞；静态爆破 引言

目前，我国是世界上修建隧道数量及总长最多的国家。如此众多的隧道工程绝大多数均采用钻爆法施工完成。顾名思义，隧道钻爆法施工是利用钻孔机具进行围岩钻孔，然后在孔中装填炸药及起爆器材，堵塞后起爆，依靠炸药爆轰气体压力及冲击波破碎围岩，从而达到隧道掘进之目的。与盾构法施工相比，钻爆法具有对复杂地质条件的适应性强，施工成本较低，前期投入少等特点，是目前和将来一段时期内隧道掘进的主要手段。

1工程概况

青岛市某地下人防工程，位于市中心一重要医院下方，设计考虑平时作为地下停车场使用，开挖面顶拱距医院地坪深度仅为10m。该隧洞开挖断面变化较大，面积从29.6~90.32m不等，主洞室内为花岗岩且岩体完整强度高，设计图中进出口区域为Ⅳ类围岩、其余区域为II、Ⅲ类围岩。为避免传统爆破产生的噪声、振动和飞石对医院内的精密仪器、心脑血管科室等极为敏感的目标的影响，消除市

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区使用炸药带来的安全隐患，设计采用静态爆破工艺进行隧洞开挖施工。本工程隧洞施工为其他多项施工内容的紧前工程，因此，对施工工期要求较高。

2技术应用管理流程

在实践过程中，对于工程施工中隧洞钻孔爆破技术的应用管理工作，应做到与时俱进，实现管理的系统化，从而强化相关技术的应用效果，积累经验。具体操作时，可以设置“事前—事中—事后”的技术应用管理路径。“事前”是对工程具体情况详细了解，针对性选择技术，并制订相应的方案，在这一环节，应考虑安全、质量、可行性、成本投入等情况，并做好准备工作，包括相应的材料、设备、人员、防护措施等。“事中”则是严格按照相关要求进行操作，实施爆破，在这一环节必须加强监督，保证流程、操作等合规，并及时处理一些突发情况。“事后”是对爆破效果进行检查，分析其是否达标，总结经验和不足。

3施工工法 3.1选择临空面

将隧洞断面分为左右2个开挖部分，用水磨钻在掌子面正中间钻孔掏槽，制造临空面，在槽两侧钻孔，破碎两侧岩体并开挖出碴。

3.2掏槽孔

在平硐掘进爆破时，由于只有一个自由面，四周岩石夹制力很大，想要获得较大的进尺极为困难。掏槽孔的作用就是在工作面上首先创造一个槽腔作为第二自由面，能否成功创造第二自由面是爆破掘进能否成功的关键。针对掏槽孔的几种布置形式，选用平行空孔及直线掏槽中的桶形掏槽。一般掏槽孔分为开槽孔和扩槽孔，开槽孔数目9个，中间1个孔装药孔，周边8个为空孔，周边的8个孔呈正方形排列。开槽孔周边布置了扩槽孔4个，掏槽及扩槽孔深2.3m。这种布置方法的优点在于中间的一个装药孔周边均为临空面，孔内爆炸以后，能形成较大的临空面，中间的9孔爆炸以后，又为周边的4个扩槽孔提供了临空面，实现了深掏槽的效果。

3.3孔位布置

炮孔布置主要包括区域确定和布孔2方面工作。在具体布置过程中，需要考虑对后期施工的影响，尽量减少炮孔移动次数和频率。与此同时，炮孔放线和岩层的层里应相互垂直，保证布置方式与轮廓图一致。其中，掏槽孔最后布设，应合理控制其深度，具体应大于崩落孔深度的15%左右。在开展钻爆工作时，施工人员应详细了解超前钻探情况、围岩完整程度、软硬度等相关内容，从而合理选择开挖模式，保证爆破具有可行性和针对性，高效利用炮孔。对于断面开挖方法选择时，应准确确定隧洞出口位置的围岩级别，同时对掏槽眼、辅助眼、周边眼、底板眼等的数量、位置、深度等应加强管控，并合理进行爆破器材选择，按照要求准确填装药量，保证装药结构、起爆的方法和顺序合理。例如，Ⅲ级围岩在全断面开挖炮孔设计时，周边孔间距可以设置为40.0cm，外插脚为2°~3°，辅助孔间距最大不超过120.0cm，最小不小于80.0cm，并布置多排楔形掏槽。

3.4搅拌与装灌

选择的水灰比为：水∶破碎剂=0.3∶1。如果使用环境稳度过低，需将水加热至40℃左右，能加快反应速度；水温也不能过高，温度过高易冲孔。将破碎剂质量比为30%的水倒入容器中，然后倒入破碎剂，操作人员戴好橡胶手套，将混合物搅拌成为粘稠的具有流动性的均匀浆体。由于钻孔具有一定倾角，可直接采用灌壶将浆体灌入孔中，搅拌好的破碎剂浆体，必须在10min内用完，否则流动性和破碎效果将会降低。由于破碎剂具有一定腐蚀性，在搅拌和灌注过程中，施工人员必须佩戴橡胶手套和护目镜，且不得直视炮孔口，以防发生喷浆伤害眼睛，浆体碰到皮肤和眼睛时，要立即用大量清水冲洗。

3.5质量检查

（1）按照炮眼布置图正确钻孔。（2）炮眼眼口间距误差和眼底间距误差不大于5cm。（3）当开挖面凹凸面较大时，应按实际情况，调整炮眼深度，使所有炮眼眼底在同一垂直面上。（4）钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查，并做好记录，有不符要求的炮眼须重新钻，经检查合格后，才能装药起爆。

3.6爆破参数修正

（1）爆破振速增大或超限，可采取减小装药量、增加分段、减小最大单次齐爆量等措施。（2）断面超欠挖，可采取调整孔深、孔间距、增加欠挖或减小超挖部位的装药量。（3）爆破飞石较多，可采取减小装药量、调整爆破最小抵抗线距离、炮被压载等措施。

3.7隧道爆破技术

如果不进行大的创新，提高隧道施工速度将会是一句空话。目前采用的楔形掏槽技术受控于隧道断面宽度，一次爆破进尺有限；另外，由于钻爆法多工序作业，工序之间的快速无缝衔接需要较高的隧道施工管理水平。如隧道钻爆施工中施工准备、台车就位及撤离等工序占用了大量循环时间。工序转换耗时是钻爆法施工速度难以快速提高的主要原因。直孔掏槽不受控于断面宽度，可采用直孔掏槽加大循环进尺；一次性超长超深钻孔、一次性多节段装药、多节段分次爆破的方式减少工序转换等以提高综合掘进速度。目前的凿岩台车钻孔设备已能一次性钻进15m超长炮孔，采用直孔掏槽方式，考虑到一次爆破掏槽深度（约4～5m），可分三节段利用无线遥控雷管进行起爆。每节段爆破完毕后出渣，后即起爆第二节段。依次完成第三节段爆破。

结束语

对工程在实际爆破开挖时基坑邻近市政管线、构建筑物的爆破振速开展现场试验、监测。将数值计算结果与实测振动数据的对比分析，初步获得的地表振动参数的数值、炮孔直径、炮孔深度、炮孔间距和排距以及装药量等基本设计参数，爆破参数及施工方法可为类似工程提供宝贵经验。

参考文献

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