一种浅埋隧道控制振动影响的爆破施工方法与流程

本发明涉及隧道掘进爆破领域，具体涉及一种浅埋隧道控制振动影响的爆破施工方法。

背景技术：

1、城市地铁与道路隧道施工，广泛采用新奥法与矿山法施工，其掘进开挖主要手段为爆破施工，爆破施工会产生的冲击波，过大冲击波会造成周边一定范围内的地下管道和地上建筑物发生振动破坏。

2、二氧化碳爆破是利用一定压力和温度下的液态二氧化碳(当温度超过31.1℃且压力超过7.38mpa，二氧化碳变为超临界状态)，通过发热管快速加热使其快速膨胀，产生强大物理压力，从而达到破岩的效果。相比炸药爆破，二氧化碳爆破威力小、作用时间长，在爆破过程中不会产生短波，对周围环境影响小，二氧化碳爆破技术已经越来越多地应用于隧(巷)道掘进、煤层增透、地铁站基坑开挖等领域。

3、传统雷管炸药爆破参数设计中炸药量加大虽能提高施工效率，但是会造成振动影响过大，若为了控制振动影响减小炸药量，又会使得爆破掘进效果差。综合二氧化碳爆破和雷管炸药爆破的各自特点，利用二氧化碳爆破不产生短波与环境振动小的特点，作为掏槽眼区和周边眼区的爆破方式先行爆破，并作为减振隔离带，辅助眼的主爆区采用雷管炸药爆破方式，提高若仅采用二氧化碳爆破的效率低的问题。

技术实现思路

1、为解决上述背景中的技术问题，本发明综合二氧化碳爆破和雷管炸药爆破的各自特点，利用二氧化碳爆破不产生短波与环境振动小的特点，作为掏槽眼区和周边眼区的爆破方式先行爆破，并作为减振隔离带，辅助眼的主爆区采用雷管炸药爆破方式，提高若仅采用二氧化碳爆破的效率低的问题，从而提出了一种浅埋隧道控制振动影响的二氧化碳与雷管炸药混合爆破施工方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种浅埋隧道控制振动影响的爆破施工方法，步骤包括：

3、基于待爆破隧道掌子面的岩石物理力学参数，设计爆破参数；

4、基于所述爆破参数，确定爆破孔布局；

5、基于所述爆破孔布局，进行爆筒安放并完成爆破。

6、优选的，所述岩石物理学参数包括：岩石密度、单轴饱和抗压强度、泊松比、弹性模量；所述爆破参数包括：药量，包括单位耗药量及单孔装药量、孔数、孔间微差、排间微差。

7、优选的，基于所述微差爆破模型，分别确定掏槽眼区、周边眼区和辅助眼区的所述爆破参数：

8、辅助眼区雷管炸药爆破的主爆孔雷管炸药爆破参数包括：单位耗药量为qm＝0.45～0.7kg/m3；孔深lm＝(1.05～1.15)h；孔距排距炮孔堵塞长度ls＝w；抵抗线n为孔距为排距的系数，取n＝1.2～2；d为装药密度，单位kg/m3；r为炮孔半径，单位m；h为掌子面单一爆破掘进深度；q为炸药单耗；

9、辅助眼区雷管炸药爆破的缓冲孔雷管炸药爆破参数包括：单孔装药量为主爆孔的40～50％；缓冲孔的最小抵抗线为主爆孔的最小抵抗线的0.5～0.7倍，即0.5～0.7w；缓冲孔孔间距为0.8w；缓冲孔排间距为0.9w；缓冲孔孔深为l＝h/sin 18°。

10、优选的，周边眼区二氧化碳爆破参数包括：二氧化碳致裂器长度为1.2m，直径为50mm，在致裂器内注入0.4～0.8kg液态二氧化碳，致裂压力达到200mpa；致劣器封孔长度为0.1～0.2l；钻孔直径为60～80mm；爆破孔孔深为l＝h/sin 18°；孔间距ap，根据围岩岩体抗拉强度与泊松比以及爆破参数，按照下式计算：

11、

12、式中，ad为应力波作用下产生裂纹的长度；as为二氧化碳气体准静态爆破下裂纹扩展长度；db为爆破孔直径；v为岩石泊松比；p为二氧化碳爆破筒设计压力；λ为孔壁冲击压力与爆破筒设计压力之比，取0.3～0.6；α为应力波衰减系数；σt为岩石抗拉强度；v0为二氧化碳充装体积；v为爆破孔与爆破筒之间空隙的体积；γ为二氧化碳的绝热指数，取1.3。

13、优选的，周边眼区二氧化碳爆破参数包括：掏槽眼区二氧化碳爆破参数包括：二氧化碳致裂器长度为1.2m，直径为50mm，在致裂器内注入1.0～1.5kg液态二氧化碳，致裂压力达到400mpa；致劣器封孔长度为0.1～0.2l；钻孔直径为60～80mm；爆破孔孔深为l＝h；孔间距为at取值在0.8～1.3m之间。

14、优选的，所述爆破孔布局包括：掏槽眼区设置于隧道掌子面爆破区中部，掏槽眼区布置横纵两排“十字”状分布的爆破孔；爆破孔均为与隧道掌子面法向中心线呈夹角的对称斜孔，孔内布置十字切缝管，十字切缝管的十字型必须正向规则布置；周边眼区设置于隧道掌子面爆破区边缘，按照爆破区轮廓布置一排爆破孔，爆破孔为相对隧道掌子面的垂直孔，孔内布置一字切缝管，一字切缝管的缝方向与局部爆破区轮廓线平行；辅助眼区设置于掏槽眼区与周边眼区之间，爆破孔包括：主爆孔和缓冲孔，缓冲孔为布置在靠近周边眼区的两排爆破孔，爆破孔布置在缓冲孔与掏槽眼区之间；爆破孔起爆采用微差延时爆破，爆破孔的孔间微差为10ms～20ms，排间微差为50ms～70ms，爆破顺序为掏槽眼爆破—周边眼爆破—辅助眼爆破。

15、优选的，进行爆筒安放并完成爆破的步骤包括：

16、二氧化碳爆破筒组装，爆破筒装入加热棒、定压片、密封圈，然后将端头密封头旋紧，依次将爆破筒有序排放放到充装架上，按照爆破筒的填充量要求，准备液态二氧化碳；

17、二氧化碳爆破筒安放，在掏槽眼区与周边眼区内测量放线，根据放线布置导线，将二氧化碳爆破筒运至爆破孔后依次串联连接起爆路线，经查起爆路线完好后，二氧化碳致裂器置于钻孔内，插至孔底，向各二氧化碳致裂器内注入液态二氧化碳，采用膨胀水泥堵住爆破孔；

18、二氧化碳爆破，设置发爆器，连接导线，使用发爆器启动加热器，按照爆破次序依次二氧化碳爆破，使加热二氧化碳致裂器内部的液态二氧化碳为气体，致裂器中压力达到200mpa，使得定压剪切片破断。

19、通风、清渣与回收爆破筒。

20、优选的，在进行二氧化碳爆破结束之后，进行雷管炸药爆破筒布置，在辅助眼区的主爆孔采用管装2#岩石粉状乳化炸药，缓冲孔采用膨化硝铵炸药或铵松蜡炸药，起爆雷管使用毫秒导爆管雷管，主爆孔采用连续耦和装药结构形式，缓冲孔采用不耦合装药的结构形式；

21、雷管炸药爆破，爆破孔外的脚线连接采用专用四通管连接，用电雷管起爆汇集成束的干线导爆管，按照爆破次序采用微差爆破，一次点火，多段起爆，完成爆破。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

23、本发明解决了山区城市建设中浅埋隧道施工掘进爆破振动会对周边建筑物安全产生严重影响的问题；同时还具有施工过程简单，施工成本低，所使用到的施工设备较少和减震隔离效果好等优点。

技术特征：

1.一种浅埋隧道控制振动影响的爆破施工方法，其特征在于，步骤包括：

2.根据权利要求1所述的浅埋隧道控制振动影响的爆破施工方法，其特征在于，所述岩石物理学参数包括：岩石密度、单轴饱和抗压强度、泊松比、弹性模量；所述爆破参数包括：药量，包括单位耗药量及单孔装药量、孔数、孔间微差、排间微差。

3.根据权利要求1所述的浅埋隧道控制振动影响的爆破施工方法，其特征在于，分别确定掏槽眼区、周边眼区和辅助眼区的所述爆破参数：

4.根据权利要求3所述的浅埋隧道控制振动影响的爆破施工方法，其特征在于，周边眼区二氧化碳爆破参数包括：二氧化碳致裂器长度为1.2m，直径为50mm，在致裂器内注入0.4～0.8kg液态二氧化碳，致裂压力达到200mpa；致劣器封孔长度为0.1～0.2l；钻孔直径为60～80mm；爆破孔孔深为l＝h/sin18°；孔间距ap，根据围岩岩体抗拉强度与泊松比以及爆破参数，按照下式计算：

5.根据权利要求3所述的浅埋隧道控制振动影响的爆破施工方法，其特征在于，周边眼区二氧化碳爆破参数包括：掏槽眼区二氧化碳爆破参数包括：二氧化碳致裂器长度为1.2m，直径为50mm，在致裂器内注入1.0～1.5kg液态二氧化碳，致裂压力达到400mpa；致劣器封孔长度为0.1～0.2l；钻孔直径为60～80mm；爆破孔孔深为l＝h；孔间距为at取值在0.8～1.3m之间。

6.根据权利要求3所述的浅埋隧道控制振动影响的爆破施工方法，其特征在于，所述爆破孔布局包括：掏槽眼区设置于隧道掌子面爆破区中部，掏槽眼区布置横纵两排“十字”状分布的爆破孔；爆破孔均为与隧道掌子面法向中心线呈夹角的对称斜孔，孔内布置十字切缝管，十字切缝管的十字型必须正向规则布置；周边眼区设置于隧道掌子面爆破区边缘，按照爆破区轮廓布置一排爆破孔，爆破孔为相对隧道掌子面的垂直孔，孔内布置一字切缝管，一字切缝管的缝方向与局部爆破区轮廓线平行；辅助眼区设置于掏槽眼区与周边眼区之间，爆破孔包括：主爆孔和缓冲孔，缓冲孔为布置在靠近周边眼区的两排爆破孔，爆破孔布置在缓冲孔与掏槽眼区之间；爆破孔起爆采用微差延时爆破，爆破孔的孔间微差为10ms～20ms，排间微差为50ms～70ms，爆破顺序为掏槽眼爆破-周边眼爆破-辅助眼爆破。

7.根据权利要求1所述的浅埋隧道控制振动影响的爆破施工方法，其特征在于，进行爆筒安放并完成爆破的步骤包括：

8.根据权利要求7所述的浅埋隧道控制振动影响的爆破施工方法，其特征在于，在进行二氧化碳爆破结束之后，进行雷管炸药爆破筒布置，在辅助眼区的主爆孔采用管装2#岩石粉状乳化炸药，缓冲孔采用膨化硝铵炸药或铵松蜡炸药，起爆雷管使用毫秒导爆管雷管，主爆孔采用连续耦和装药结构形式，缓冲孔采用不耦合装药的结构形式；

技术总结本发明公开了一种浅埋隧道控制振动影响的爆破施工方法，步骤包括：基于待爆破隧道掌子面的岩石物理力学参数，设计爆破参数；基于爆破参数，确定爆破孔布局；基于爆破孔布局，进行爆筒安放并完成爆破。本发明解决了山区城市建设中浅埋隧道施工掘进爆破振动会对周边建筑物安全产生严重影响的问题；同时还具有施工过程简单，施工成本低，所使用到的施工设备较少和减震隔离效果好等优点。技术研发人员：方忠强,张鹏,姚建明,周军,姚宇,严晟,纪玉峰,张尉斌,徐进文,周恒,陈浩,管海进,胡慧江受保护的技术使用者：华设设计集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20