完成時間：1995年11月。1997年1月

工程地點：深圳

完成單位：深圳鹽田港集團有限公司、鐵道部第四設計院、鐵道部十四局深圳工程公司、長沙礦冶研究院

項目主持人及參加人員：任德旗等

撰稿人：高曉初

1   前言

梧桐山隧道是由兩個單向隧道組成的雙向隧道，是深圳市區通往東部地區的主要通道。上行隧道于1987年建成通車，下行隧道則于1995年底續建，并于1997年建成通車。后者位置是一期工程設計時預留的，隧道全長2437．4m，硐寬11．0m，與營運的上行隧道中心距為25. 0m，凈間距為13．5m。主要圍巖屬Ⅳ類和Ⅴ類巖石(花崗巖)，根據國家現行《公路隧道設計規范》要求，對照二期工程隧道斷面尺寸及圍巖情況，隧道最小凈距應為22. 0～27．5m，但實際凈距比設計規范的規定小38．6％～51．9％。因此，開挖下行隧道中心的問題在于如何減小乃至避免隧道開挖爆破對既有隧道的不利影響，確保既有隧道安全運行。

因上行隧道擔負著雙向運行的任務，車流密度較大，為了使開挖下行隧道爆破時不停運，此前施工單位準備設計制造擋石棚架(車)�？紤]到爆破振動對運行隧道影響的復雜性，即在爆破震動的作用下，運行隧道是否掉片或產生其他損壞，還與隧道圍巖的物理力學性質有關，也與原隧道施工質量(控制爆破和襯砌情況等)以及運行期間的維護狀況有關，因此隧道不同地段的抗震性能是不一樣的，掉片位置難以預測，即擋石棚架放置的位置難以掌握。另外爆破噪聲對運行車輛的影響也不容忽視。故在開挖爆破時，既有隧道停運，禁止車輛進入硐內。

隧道的開挖采用雙向全斷面控制爆破的方法，入口端鉆孔采用了專門委托芬蘭設計制造的新型高效爬軌式鑿巖車，鉆100個左右的3～4m深炮孔，約2小時鉆完，一般5～6小時即可完成一爆破循環。爆破一般是直孔柱形掏槽、周邊孔實行光面爆破。掏槽孔布置如圖1所示。

通過爆破方案的比較試驗和爆破振動以及爆破效果的觀測發現，爆破的延遲間距時間和掏槽爆破方案的合理選擇是控制爆破振動速度和獲得較好爆破效果的關鍵。

2   爆破合理延遲問隔時問的選擇

選擇爆破延遲間隔時間受毫秒雷管研制生產水平的制約。隧道開挖時，國內已研制生產的毫秒雷管有15段普通雷管和30段高精度雷管。兩種雷管的共同特點是：低段雷管的段延遲間隔時間較短(15～25ms)，隨著段別的增大，延遲間隔時間逐漸延長。由于延遲間隔時間較短，同段起爆的掏槽孔(或相鄰輔助孔)或分段起爆的掏槽孔以及與之相鄰輔助孔的爆振波很容易產生迭加現象。加之掏槽孔較深，裝藥量較大，因此產生的振速較大。據使用這兩種雷管時的20次爆破統計，振速達到5cm／s的有10次，其中超過6cm／s的就有5次。從振動波譜圖(見圖2)可看出，振波的最大振幅出現在并非最大分段藥量的掏槽孔爆破，最大波幅的延長時間不超過25ms。大多數爆破都是這種情況。而且由于延遲間隔時間較短(<25ms)，爆破巖石移動不充分，形成的新自由面較小，爆破效果也不理想，孔深3～4m，炮孔利用率僅60％，平均循環進尺不到2m。說明選擇25ms的延遲間隔時間是欠短的。

為了延長延遲間隔時間，如果跳段使用低段雷管，對于普通雷管來說，則段數不夠；而高精度雷管的前15段都是短延遲間隔時間(名義上為15～25ms)的，如果間隔一段使用，實際延遲間隔時間仍然可能出現較短(≤25ms)的情況，如間隔兩段使用，也會存在段數不足的問題。因此，為了控制爆破振速在6cm／s以下，15段普通雷管和30段高精度雷管都不適用。

試驗表明，隧道全斷面開挖爆破的合理延遲間隔時間應大于30ms。隨著延遲間隔時間的延長，未出現對爆破效果有不良影響的問題。根據檢測結果合理安排雷管分段和起爆順序，并較均勻地安排分段藥量，減少最大分段藥量(小于20kg)，可有效地控制爆破振速在較低的水平內。

3   掏槽爆破方案

在采用25段50ms等間隔時間毫秒雷管的情況下，由于一段時間雷管供應不及時，段數不足，為了減少爆破分段，曾試驗過6次掏槽孔一次爆破方案，此時由于藥量較大(21．6kg)，雖然單段藥量在全斷面爆破中處于第二或第三位，仍有可能出現最大振速值，在6次試驗爆破中，共出現4次，約占67％，最大一次振速值曾達到7．27cm／s。一次掏槽爆破，不但產生較大的振動速度，掏槽效果也不好，孔深3～4m，炮孔利用率只有60％左右。所以在雷管段數不足的情況下，只能減少其他爆破炮孔的分段，掏槽孔必須采用分段爆破的方案。在雷管段數充足的情況下，一般是中心孔先起爆，相鄰炮孔分1～2次爆破。此時掏槽孔爆破的振速明顯降低，產生的最大振速僅3．07cm／s全斷面爆破的最大振速不再出現在掏槽孔爆破中。

選擇合理的延遲間隔時間進行分段掏槽爆破，不但減少了單段爆破藥量，也使爆破巖石移動較充分，增大了自由面，減小了夾制性，因此不但降低了爆破振動速度，爆破效果也獲得顯著提高，同樣孔深3～4m，炮孔利用率由60％提高到80％以上，循環進尺達到2. 4～4. 0m，平均達到3．1m，從而為隧道提前貫通創造了條件。

4   結論

根據梧桐山隧道的爆破實踐，可得出l三』下結論：

(1)在Ⅳ類和Ⅴ類圍巖中，由于條件所限，兩相鄰隧道凈距離與隧道開挖寬度之比小于2. 0～2．5，僅為1. 23時，只要將開挖隧道爆破在相鄰隧道襯砌壁上所產生的振動速度控制在6cm／s左右，就能確保既有運行隧道的安全；

(2)在堅硬巖石中進行隧道全斷面開挖爆破，為了有效控制振動速度在6cm／s以內，并取得較好的爆破效果，合理的爆破延遲間隔時間應不小于30ms，25段等間隔時間毫秒雷管基本上是適用的；

(3)鑒于目前國內毫秒雷管制造工藝技術水平及其所能達到的延時精度不高的情況。雷管在現場應用前應抽樣進行延時時間的檢測，并根據實測結果，合理安排雷管分段和起爆順序，才能獲得良好效果。

(4)選擇合理延遲間隔時間，進行全斷面直孔柱形掏槽爆破時，應采用分段(2～3段)掏槽爆破方案，既有利于降低爆破振動速度，又能提高爆破效率。