浅孔预裂爆破切割隧道拱顶衬砌混凝土
吴国华
（江西南方隧道工程有限公司 江西 樟树331202）
摘要：张山岙隧道拱顶衬砌混凝土某处防水板下垂出露，采用浅孔预裂爆破切割拆除。本次爆破通过正确选择爆破方案，合理选取爆破参数，恰当采取安全措施，爆破效果良好。
关键词：浅孔 预裂爆破 隧道拱顶 衬砌混凝土
1. 工程概况
浙江省景宁县景（宁）泰（顺）公路张山岙隧道为山岭二级公路隧道，设计按照新奥法(NATM)原理，采用复合式衬砌结构。初期支护为锚网喷联合支护体系；二次衬砌为C25模注混凝土；初期支护与二次衬砌之间设隔离式防（排）水层。隧道二次衬砌采用长9m整体移动式全液压钢模板台车泵送混凝土浇注成形。桩号K48+719.7~K48+728.7段（IV类围岩）衬砌施工过程中，由于隧道拱顶台车进料口处防水板（卷材）接口存在有虚焊现象，造成隧道拱顶一长7.46m、宽3.m的三角区域内衬砌混凝土挤压灌入防水层中，防水板下垂紧贴台车钢模板现象。如隧道断面结构图（图1）所示。
为了减少工程经济损失，决定对防水板下垂出露区域的混凝土进行爆破切割拆除，然后重新浇注。
2. 工程难点分析
本次爆破区域为隧道拱顶部分，主要的施工难点有三点：一是爆破只是对拱顶部分衬砌混凝土进行切割拆除，然后需重新浇注，因此必须保证爆破切割线上防水层在混凝土拆除后可以重新搭（焊）接；二是隧道初期支护与二次衬砌之间被防水板完全隔离，如将整个衬砌施工段拱顶混凝土全部拆除，势必造成两侧边墙倒塌（从图1不难看出），因此必须在隧道纵轴方向上留一定宽度的衬砌混凝土作为支撑，保证两侧边墙稳定；三是必须保证爆破工作实施后混凝土接缝平直、美观和保留部分的混凝土不受破坏。
3. 爆破方案确定
根据工程现场实际情况，确定采用浅孔预裂爆破将需拆除衬砌混凝土切割成一矩形方块，采用浅孔松动爆破将矩形方块内衬砌混凝土爆落。同时，爆破前用手提切割机在预裂爆破孔外侧边缘4cm处切一道深3cm的假缝，以阻断爆破孔孔口部形成喇叭口后向保留混凝土方向延伸（亦可起到部分减震作用），保证爆破后混凝土表面经过适当人工处理后接缝平直、美观。
4. 爆破技术设计
4.1 炮眼布置
炮眼布置情况见图2。
4.2 爆破参数确定
4.2.1 预裂爆破孔参数
（1） 孔径d：根据现场凿岩机械配置情况，确定孔径d=40mm，为垂直孔。 （2） 孔深l：衬砌混凝土设计厚为30cm，隧道开挖过程中存在超挖，实际衬砌厚h
应在35~40cm左右，局部甚至更大，为保护衬砌混凝土底部防水层，计算时取h=35cm。按公式l=(0.6~0.65)h, 取l=22cm。
（3） 孔距a：根据经验我们选定孔距a=40cm，同时为了更好地达到预裂效果，在每
两个装药孔中间加设一个非爆破中空孔。
（4） 单孔装药量q：根据公式
q=λah=150×0.4×0.35=21g.，取q=20g
式中：λ——单位面积用药量系数，g/m2,取λ=150 g/m2
h——设计爆破部分的厚度，m
4.2.2主爆破（松动爆破）孔参数 （1） 孔径d：d=40mm
（2） 钻孔倾角α、孔深l：为了更好地爆落衬砌混凝土，隧道轴线两侧炮孔均向轴线方向
倾斜（见图2），取倾角α=60˙；孔深l=(0.6～0.65)h/sin60˙,取l=30cm。
（3） 孔距a：根据经验取a=100cm。 （4） 单孔装药量q:根据经验取q=75g。
4.3起爆网络设计
采用火雷管和导爆管相结合的起爆网络，实行孔内微差起爆。即按每20~25根导爆管为一并联簇组，由2发即发导爆管雷管作为过桥雷管，最后将所有过桥雷管并联由1发火雷管引爆。
起爆顺序：所有预裂爆破孔为1段毫秒导爆管雷管，主爆破孔为5段和7段毫秒导爆管雷管（具体见图2）。
5. 爆破施工
5.1预处理
为了防止下垂出露防水板对混凝土爆破的影响和方便钻孔施工，首先将下垂出露的防水板沿出露线全部割除。
5.2钻孔、切缝
钻孔前按照爆破设计放线，圈定爆破范围，将孔位和切割缝线标记在爆破体上，钻孔采用YTP-26型风动凿岩机，配Φ40mm一字型钻头。钻孔过程中，要严格掌握好钻孔方向和深度，使之符合设计要求。炮孔钻好后，应用高压风将孔内岩粉吹净，然后逐个检查所有炮孔，对不符合要求的炮孔应当废弃重钻。切缝采用手提式电动岩石切割机，切缝深度3~4cm。
5.3装药堵塞
本次爆破中，预裂爆破孔采用Φ25mm的小药卷炸药，主爆破孔采用Φ32mm的2岩
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石炸药。装药时必须用天平准确称量，严格控制各个炮孔装药量，以保证爆破效果。
堵塞材料采用含水量为20%的黄土，堵塞用木炮竿分层捣实。
5.4安全防护
为防止爆落混凝土及飞石对下部边墙已衬混凝土的损伤，爆破前在隧道两侧边墙保留混凝土表面用木板、竹排进行支挡，并在木板、竹排上覆盖废旧麻袋进行防护。
6. 爆破效果
本次爆破由于方案选择正确，爆破参数合理，防护措施得当，爆破结果较为理想。爆破切割线较为平直；切割线处防水板未出现大面积破损，处理后防水板焊接良好；炮孔外侧切割缝有效的阻断了预裂爆破孔孔口部喇叭口的发展，人工凿除切割缝与爆破切割线之间的表面混凝土后，重新浇注的混凝土接缝平直、美观；隧道两侧保留混凝土未发生任何破坏。
参考文献：
1．龙维祺著 «特种爆破技术» 冶金工业出版社 1993。
吴国华，男，1978年8月出生。1997年毕业于昆明地质学校探矿工程专业，2000年华东交大路桥专业进修。助理工程师，现任江西南方隧道工程有限公司第三工程处主任工程师，项目经理。
