[發明專利]基于第二臨空面形成時間的楔形掏槽起爆段別設計方法

有效

• 申請號: 201711071781.3
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107843157B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 龔敏;李永強;張明高;吳昊駿;宋書一;劉翔宇;袁世勇;李俊松;梁華明;付勉;楊航
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;重慶巨能建設(集團)有限公司;重慶中環建設有限公司
• 主分類號: F42D1/00
• 分類號: F42D1/00;F42D3/04
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明公開了一種基于第二臨空面形成時間的楔形掏槽起爆段別設計方法，適用于城市淺埋隧道的低振動精確控制爆破。具體為：爆前實測各段雷管起爆延時范圍；對比多孔微差理論合成振動曲線（不考慮第二臨空面影響）與現場實測爆破振動曲線，結合現場爆破高速攝影數據分析，確定第二臨空面形成的準確時間。設計此時刻前逐孔逐段起爆，此時刻后兩孔同段或多孔同段起爆；由現場實驗確定同段起爆孔數、同段與逐孔逐段間的最小微差間隔。基于隧道爆破現場高速攝影和振動測試，量化爆破臨空面擴展、振動變化與起爆時間的關系。本發明在滿足振速要求前提下，減少了掏槽孔雷管段別的使用，首次提出并實現了基于第二臨空面形成時間的掏槽孔起爆段別精確設計。

技術領域

本發明涉及一種隧道爆破施工斜眼掏槽方式，具體為一種基于第二臨空面形成時間的掏槽孔起爆段別設計的方法，尤其適用于城市復雜環境下振速控制要求精準的淺埋隧道爆破施工。

背景技術

爆破振動峰值一般源自掏槽爆破，降低掏槽爆破振動是控制振速的根本措施。作為應用最多的隧道斜眼掏槽，常規方法是所有掏槽均由同段雷管同時起爆，少數采用每對或多對掏槽眼同段爆破，在國內這很難滿足減少分段藥量降振要求。由于非電雷管段別較少且準確性較差，目前還沒有在實際隧道工程中用非電雷管斜眼逐孔爆破的先例。即使在現場使用電子雷管實現了掏槽逐孔起爆，但掏槽相鄰孔雷管段間起爆間隔一般憑經驗選取為1~6ms，沒有任何理論依據。

在隧道爆破中，除了降低分段藥量外，第二臨空面的形成對于降振具有重要作用，但目前沒有第二臨空面形成時間的研究報道，無法確定第二臨空面的準確形成時間。因此國內外都采用定性判斷第二臨空面形成時間和較為保守設計起爆網絡，即認為在掏槽時全部處于臨空面沒有形成階段，設計時不增加同段藥量，從擴槽階段或輔助孔開始才增加同段藥量。還從未有根據第二臨空面形成精確時間進行掏槽爆破網絡的設計的報道，而這對城市隧道爆破低振速精準控制具有重要的工程應用意義和理論價值。如掏槽采用降低逐孔掏槽降低分段藥量，普通雷管段數不足以完成全斷面爆破。

本發明所依托的工程為重慶市渝中區兩江大橋渝中連接隧道工程，隧道施工位于渝中區主要商業中心解放碑，地面地下建構筑物密集分布。全程振速要求控制在1.0cm/s以下，對于重點文物——羅漢寺，振速要求控制在0.5cm/s以下。對于這種全程振速控制在1.0cm/s以下的高標準在國內是較為罕見的。本發明依據上述方法成功實現了斜眼掏槽孔在第二臨空面形成前逐孔起爆，在第二臨空面形成后兩孔一段起爆，這樣基于第二臨空面的形成時間來設計掏槽起爆雷管段別在滿足振速要求的同時減少了雷管段別的使用。以普通爆破器材實現了與電子雷管相近的低振速精確控制，且施工成本遠低于后者。

發明內容

本發明針對上述技術難題，在爆前實測各段雷管延時范圍；利用現場掏槽實驗結合多種測試手段，確定第二臨空面形成后爆破振速顯著下降時刻和對應爆破空洞的大小；采用第二臨空面形成前掏槽孔逐孔起爆，第二臨空面形成后掏槽孔兩孔一段起爆；并在現場進行爆破實驗確定同段起爆孔數、同段與逐孔逐段間最小微差起爆間隔。通過現場振動效果測試的比較分析減少了掏槽后期的起爆段別和爆破次數、提高爆破進尺。在嚴苛振速要求下首次采用非電雷管實現了基于第二臨空面實際形成時間的掏槽孔起爆雷管段別設計。

本發明基于第二臨空面實際形成時間，精確設計掏槽孔起爆雷管段別，能夠更好地在控制隧道爆破振動效應，同時減少雷管段別的使用，降低隧道爆破成本，提高隧道掘進效率。該方法包括：

1）25段定制普通非電雷管準確起爆時間的確定

以開發的2s內25段不串段的定制普通雷管為基礎，每批次現場雷管使用前均在每段雷管中選擇10個樣本進行起爆時刻測試，確定各段雷管的準確起爆時間范圍(最大、最小延時時刻)；

2）確定第二臨空面形成時間

結合振速顯著下降時刻的確定和爆破形成空洞的發展，確定第二臨空面形成時間。本發明定義振速顯著下降標準為：炮孔的爆破振動峰值較全時程振速最大值下降50%以上。