一种小净距近接既有隧道爆破施工方法

技术领域

本发明属于施工技术领域，具体涉及一种小净距近接既有隧道爆破施工方法。

背景技术

我国国土面积的三分之二是山地和丘陵，因而在铁路与公路建设中隧道众多，据最新资料统计，我国隧道总数已达10000座，总长达550KM，分别是改革开放之初的90.8倍，是世界上隧道最多的国家。随着市场经济和科技水平不断发展的影响，我国在交通运输方面取得了前所未有的进步，进而也大大增加了公路隧道的数量。随着我国公路建设的快速发展，隧道数量和总长不断增加。据统计，截至2020年我国公路隧道数量突破两万处，达到21316处，总长度突破两千万米，达到2199.9万米。出于节地等绿色施工方面的考虑，隧道净距也越来越小，采用现有的爆破方法进行隧道爆破存在较多限制和施工缺陷，譬如施工工艺复杂、工期慢、施工难度大以及施工安全难以得到有效地保障。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种小净距近接既有隧道爆破施工方法，通过采用不同段位的电子雷管，实现分段起爆，同时通过振动波峰与波谷的叠加，实现减小爆破震速的目的，并且随着爆破方案的优化，在确保爆破震速不增加的情况下，将单次开挖炸药用量增加，在安全的前提下大幅提升施工进度。

本发明提供一种小净距近接既有隧道爆破施工方法，包括以下步骤：

S1，在待爆破隧道内合理布置炮眼，并控制炮眼的位置、眼深和数量，所述炮眼包括施工出的掏槽眼、扩槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼；

S2，在所述炮眼内装入电子雷管和炸药；

S3，所述炸药分段间隔装填时，用竹片固定药卷，每分段需单独设置电子雷管，避免拒爆，电子雷管方向与炸药爆炸方向必须一致；

S4，所述电子雷管脚线与起爆器母线采用并联连接，所述起爆器为所述电子雷管专用的起爆器；

S5，通过起爆器对电子雷管进行起爆；

S6，对起爆爆点里程的炸药量、断面号、断面里程、频率和幅值进行监测。

在上述技术方案中，本发明还可以做如下改进。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：所述掏槽眼为多个且沿着所述待爆破隧道的横截面的竖直中心线左右对称设置。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：所述扩槽眼为多个且沿着所述待爆破隧道的横截面的竖直中心线左右对称设置，并且所述扩槽眼位于同侧的所述掏槽眼的外侧。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：所述辅助眼包括第一辅助眼、第二辅助眼、第三辅助眼和第四辅助眼，所述第一辅助眼为多个，所述第一辅助眼为多个且沿着所述待爆破隧道的横截面呈弧形线状间隔设置，所述第二辅助眼为多个且沿着所述待爆破隧道的横截面呈弧形线状间隔设置，多个所述第二辅助眼位于多个所述第一辅助眼的内侧，多个所述第二辅助眼位于所述掏槽眼和扩槽眼的外侧，所述第三辅助眼为多个且沿着所述横截面的左右方向水平间隔设置，所述第四辅助眼为多个，部分所述第四辅助眼沿着所述待爆破隧道的左下部横截面呈弧形线状间隔设置，余下所述第四辅助眼沿着所述待爆破隧道的右下部横截面呈弧形线状间隔设置。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：所述周边眼包括第一周边眼、第二周边眼和第三周边眼，所述第一周边眼为多个且沿着所述待爆破隧道的横截面呈弧形线状间隔设置，所述第一周边眼位于所述第一辅助眼的外侧，所述第二周边眼为多个且沿着所述待爆破隧道的左下部的横截面呈弧形线状间隔设置，所述第二周边眼位于所述第三辅助眼和第四辅助眼的外侧，所述第三周边眼为多个且沿着所述待爆破隧道的右下部的横截面呈弧形线状间隔设置，所述第三周边眼位于所述第三辅助眼和第四辅助眼的外侧。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：所述底板眼包括第一底板眼、第二底板眼和第三底板眼，所述第一底板眼为多个且沿着所述待爆破隧道的横截面的左右方向间隔设置，所述第一底板眼位于所述掏槽眼和扩槽眼的下方，并且所述第一底板眼位于所述第三辅助眼的上方，所述第二底板眼为多个且沿着所述待爆破隧道的左下部的横截面呈弧形线状间隔设置，所述第二底板眼位于所述第二周边眼和第四辅助眼的下方，所述第三底板眼为多个且沿着所述待爆破隧道的右下部的横截面呈弧形线状间隔设置，所述第三底板眼位于所述第三周边眼和第四辅助眼的下方。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：在所述步骤S2中，电子雷管和炸药一同装入炮眼(起爆药包)，装入起爆药包，不得刮破、对折、打结导爆管，以免影响传爆。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：在所述步骤S2中，电子雷管方向与炸药爆炸方向必须一致，装药采用带有刻度的木棍或竹棍缓慢匀速推入，不得拧插；孔底炸药要与孔底接触，不可有空腔，连续装药时炸药与炸药必须密贴，孔口距岩面50cm不装炸药，采用黏土封孔。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：在所述步骤S2中，采用数码电子雷管的前提下，由多孔一响，调整为一(二)孔一响，减少单响炸药量，降低爆破振速峰值。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：在所述步骤S5中，起爆器控制电子雷管引爆炸药，远离既有隧道一侧先响，距既有隧道较近一侧后响，微差连续引爆，有利于爆破作用力往远离既有隧道一侧释放，降低既有隧道爆破振速。

本发明的有益效果为：本发明通过设置通过对炮眼进行合理布局，采用不同段位的电子雷管，实现分段起爆，同时通过振动波峰与波谷的叠加，实现减小爆破震速的目的，并且随着爆破方案的优化，在确保爆破震速不增加的情况下，将单次开挖炸药用量增加，在安全的前提下提升施工进度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明实施例的一种小净距近接既有隧道爆破施工方法的布眼 (孔)示意图。

图2是常规的隧道爆破施工方法的布眼(孔)示意图。

图3是本发明实施例的III级围岩台阶法爆破参数表

图4是本发明实施例的扩建隧道与既有隧道净距示意图

图5是本发明实施例的周边眼装药结构示意图。

图6是本发明实施例的掏槽眼、辅助眼和底板眼的装药结构示意图。

图7是本发明实施例的起爆器与电子雷管的连接示意图。

图8是本发明实施例的隧道爆破震速监测数据表。

图9是本发明实施例的隧道爆破震速监测数据图。

图中，各个标记的表示含义如下：

1、掏槽眼；2、扩槽眼；3、辅助眼；31、第一辅助眼；32、第二辅助眼； 33、第三辅助眼；34、第四辅助眼；4、周边眼；41、第一周边眼；42、第二周边眼；43、第三周边眼；5、第一底板眼；52、第二底板眼；53、第三底板眼。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并详细说明如下：

请参阅图1至图9，本实施例的隧道扩建隧址区主要地貌形态为构造剥蚀残丘地貌，其中构造剥蚀残丘山体地势起伏较大，植被茂盛，主要堆积了第四系残坡积层(Q4el+dl)及燕山期侵入全风化～微风化花岗岩(γ52(3))，局部发育不稳定斜坡及崩塌等不良地质现象。根据区域地质资料，场地内无活动断裂通过，土层层位尚稳定，工程地质条件总体一般。

本隧道地表水及地下水较贫乏，下雨时V级围岩(长度30m)可见淋雨状或涌流状出水，涌水量不大，其余IV、III、II级围岩(长度550m)岩体透水性较差雨时可见潮湿或点滴状出水。

根据《爆破安全规程》规定，据《公路隧道设计规范》JTG 3370.1— 2018-17.5.5应根据既有隧道运营要求、结构现状、与既有隧道净距、围岩级别等因素，考虑增建隧道爆破施工对相邻既有隧道结构的影响。条文说明如下： 17.5.5，为确保增建隧道施工过程中相邻既有隧道和洞室的安全，把爆破震动对相邻既有隧道的影响作为监测的重要内容，按现行《爆破安全规程》(GB6722) 的要求，运营中的隧道安全允许临界振速一般为10～20cm/s。

常规爆破开挖方式位先掏槽，后压顶。本实施例则提供一种小净距近接既有隧道爆破施工方法，包括以下步骤：

S1，在待爆破隧道内合理布置炮眼，并控制炮眼的位置、眼深和数量，所述炮眼包括施工出的掏槽眼1、扩槽眼2、辅助眼3、周边眼4和底板眼5；

S2，在所述炮眼内装入电子雷管和炸药；

S3，所述炸药分段间隔装填时，用竹片固定药卷，每分段需单独设置电子雷管，避免拒爆，电子雷管方向与炸药爆炸方向必须一致；

S4，所述电子雷管脚线与起爆器母线采用并联连接，所述起爆器为所述电子雷管专用的起爆器；

S5，通过起爆器对电子雷管进行起爆；

S6，对起爆爆点里程的炸药量、断面号、断面里程、频率和幅值进行监测。

请参阅图1，所述掏槽眼1为8个且沿着所述待爆破隧道的横截面的竖直中心线左右对称设置。

在本实施例中，掏槽眼1以隧道中心线为对称轴，左右两边分别为4个。

请参阅图1，所述扩槽眼2为36个且沿着所述待爆破隧道的横截面的竖直中心线左右对称设置，并且所述扩槽眼2位于同侧的所述掏槽眼1的外侧。

在本实施例中，扩槽眼2以隧道中心线为对称轴，左右两边分别为18个。

请参阅图1，所述辅助眼3包括第一辅助眼31、第二辅助眼32、第三辅助眼33和第四辅助眼34，所述第一辅助眼31为多个，所述第一辅助眼31为 19个且沿着所述待爆破隧道的横截面呈弧形线状间隔设置，所述第二辅助眼 32为13个且沿着所述待爆破隧道的横截面呈弧形线状间隔设置，13个所述第二辅助眼32均位于19个所述第一辅助眼31的内侧，13个所述第二辅助眼32 位于所述掏槽眼1和扩槽眼2的外侧，所述第三辅助眼33为8个且沿着所述横截面的左右方向水平间隔设置，所述第四辅助眼34为7个，4个所述第四辅助眼34沿着所述待爆破隧道的左下部横截面呈弧形线状间隔设置，3个所述第四辅助眼34沿着所述待爆破隧道的右下部横截面呈弧形线状间隔设置。

请参阅图1，所述周边眼4包括第一周边眼41、第二周边眼42和第三周边眼43，所述第一周边眼41为37个且沿着所述待爆破隧道的横截面呈弧形线状间隔设置，所述第一周边眼41位于所述第一辅助眼31的外侧，所述第二周边眼42为3个且沿着所述待爆破隧道的左下部的横截面呈弧形线状间隔设置，所述第二周边眼42位于所述第三辅助眼33和第四辅助眼34的外侧，所述第三周边眼43为3个且沿着所述待爆破隧道的右下部的横截面呈弧形线状间隔设置，所述第三周边眼43位于所述第三辅助眼33和第四辅助眼34的外侧。

请参阅图1，所述底板眼5包括第一底板眼51、第二底板眼52和第三底板眼53，所述第一底板眼51为13个且沿着所述待爆破隧道的横截面的左右方向间隔设置，所述第一底板眼51位于所述掏槽眼1和扩槽眼2的下方，并且所述第一底板眼51位于所述第三辅助眼33的上方，所述第二底板眼52为 5个且沿着所述待爆破隧道的左下部的横截面呈弧形线状间隔设置，所述第二底板眼52位于所述第二周边眼42和第四辅助眼34的下方，所述第三底板眼53为多个且沿着所述待爆破隧道的右下部的横截面呈弧形线状间隔设置，所述第三底板眼53位于所述第三周边眼43和第四辅助眼34的下方。

在本实施例的所述步骤S2中，电子雷管和炸药一同装入炮眼(起爆药包)，装入起爆药包，不得刮破、对折、打结导爆管，以免影响传爆。

在本实施例的所述步骤S2中，电子雷管方向与炸药爆炸方向必须一致，装药采用带有刻度的木棍或竹棍缓慢匀速推入，不得拧插；孔底炸药要与孔底接触，不可有空腔，连续装药时炸药与炸药必须密贴，孔口距岩面50cm不装炸药，采用黏土封孔。

在本实施例的所述步骤S2中，采用数码电子雷管的前提下，由多孔一响，调整为一(二)孔一响，减少单响炸药量，降低爆破振速峰值。

在本实施例的所述步骤S5中，起爆器控制电子雷管引爆炸药，远离既有隧道一侧先响，距既有隧道较近一侧后响，微差连续引爆，有利于爆破作用力往远离既有隧道一侧释放，降低既有隧道爆破振速。

请参1和图3，并结合图8至图9，相比于传统的隧道爆破，本实施例布眼(孔)数量由开始的109孔左右，增加至126孔左右；并且每条炸药0.3kg，每条长度30cm，炸药从孔底开始连续放置，周边眼4间隔放置；电子雷管放眼底，每个眼一个电子雷管，周边眼4根据炸药段数设置电子雷管。随着炸药量逐步增加，爆破震速则明显降低。由于单次爆破炸药用量的增多，从而提高了施工速度。

在本实施例中，爆破是破碎岩石最经济、快捷的方法，但爆破过程中，可能产生爆破震动、爆破飞石、有毒气体等有害效应，当这些爆破危害失控时，可能对爆破点周围环境、人员或设备造成影响。

因为能够通过一定的技术措施严格控制爆炸能量和爆破规模，控制爆破目前在工程施工中得到广泛应用。控制爆破可分为定向爆破、预裂爆破、光面爆破、静态爆破等，而且由爆破作用引起的危害有更加严格的控制，如：①控制爆破破坏的范围，只爆破被爆破对象需要被破坏、破碎的的部位，保留其余部分的完整性；②爆破后建构筑物的倾倒方向和坍塌范围；③控制爆破时产生的飞散物的飞散距离；④空气冲击波强度和噪音的强度；⑤控制爆破所引起的震动及其对附近建筑物的震动影响，也称爆破地震效应；⑥粉尘；⑦水下冲击波；⑧涌浪等。

钻爆开挖时，要防止爆破震动引起地层的坍塌，危及施工安全和地面安全。由于新建隧道左、右线与既有隧道间距较小，现有隧道易受后开挖隧道爆破震动的影响。为避免震动对隧道的危害，可采用减震、光面爆破。爆破作业遵循浅孔密布的原则：少装药、短进尺、多循环、分台阶开挖。

左右线隧道同时施工时，严格控制炮眼间距和装药量，尽可能的减少对隧道和周边地层的扰动。同时可采用如下技术措施：

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，选用对周边建筑与底层影响小的炸药品种。

2)选择合理的电子雷管起爆时差。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。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材物或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材物或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。