[发明专利]基于第二临空面形成时间的楔形掏槽起爆段别设计方法

说明书

本发明公开了一种基于第二临空面形成时间的楔形掏槽起爆段别设计方法，适用于城市浅埋隧道的低振动精确控制爆破。具体为：爆前实测各段雷管起爆延时范围；对比多孔微差理论合成振动曲线（不考虑第二临空面影响）与现场实测爆破振动曲线，结合现场爆破高速摄影数据分析，确定第二临空面形成的准确时间。设计此时刻前逐孔逐段起爆，此时刻后两孔同段或多孔同段起爆；由现场实验确定同段起爆孔数、同段与逐孔逐段间的最小微差间隔。基于隧道爆破现场高速摄影和振动测试，量化爆破临空面扩展、振动变化与起爆时间的关系。本发明在满足振速要求前提下，减少了掏槽孔雷管段别的使用，首次提出并实现了基于第二临空面形成时间的掏槽孔起爆段别精确设计。

技术领域

本发明涉及一种隧道爆破施工斜眼掏槽方式，具体为一种基于第二临空面形成时间的掏槽孔起爆段别设计的方法，尤其适用于城市复杂环境下振速控制要求精准的浅埋隧道爆破施工。

背景技术

爆破振动峰值一般源自掏槽爆破，降低掏槽爆破振动是控制振速的根本措施。作为应用最多的隧道斜眼掏槽，常规方法是所有掏槽均由同段雷管同时起爆，少数采用每对或多对掏槽眼同段爆破，在国内这很难满足减少分段药量降振要求。由于非电雷管段别较少且准确性较差，目前还没有在实际隧道工程中用非电雷管斜眼逐孔爆破的先例。即使在现场使用电子雷管实现了掏槽逐孔起爆，但掏槽相邻孔雷管段间起爆间隔一般凭经验选取为1~6ms，没有任何理论依据。

在隧道爆破中，除了降低分段药量外，第二临空面的形成对于降振具有重要作用，但目前没有第二临空面形成时间的研究报道，无法确定第二临空面的准确形成时间。因此国内外都采用定性判断第二临空面形成时间和较为保守设计起爆网络，即认为在掏槽时全部处于临空面没有形成阶段，设计时不增加同段药量，从扩槽阶段或辅助孔开始才增加同段药量。还从未有根据第二临空面形成精确时间进行掏槽爆破网络的设计的报道，而这对城市隧道爆破低振速精准控制具有重要的工程应用意义和理论价值。如掏槽采用降低逐孔掏槽降低分段药量，普通雷管段数不足以完成全断面爆破。

本发明所依托的工程为重庆市渝中区两江大桥渝中连接隧道工程，隧道施工位于渝中区主要商业中心解放碑，地面地下建构筑物密集分布。全程振速要求控制在1.0cm/s以下，对于重点文物——罗汉寺，振速要求控制在0.5cm/s以下。对于这种全程振速控制在1.0cm/s以下的高标准在国内是较为罕见的。本发明依据上述方法成功实现了斜眼掏槽孔在第二临空面形成前逐孔起爆，在第二临空面形成后两孔一段起爆，这样基于第二临空面的形成时间来设计掏槽起爆雷管段别在满足振速要求的同时减少了雷管段别的使用。以普通爆破器材实现了与电子雷管相近的低振速精确控制，且施工成本远低于后者。

发明内容

本发明针对上述技术难题，在爆前实测各段雷管延时范围；利用现场掏槽实验结合多种测试手段，确定第二临空面形成后爆破振速显著下降时刻和对应爆破空洞的大小；采用第二临空面形成前掏槽孔逐孔起爆，第二临空面形成后掏槽孔两孔一段起爆；并在现场进行爆破实验确定同段起爆孔数、同段与逐孔逐段间最小微差起爆间隔。通过现场振动效果测试的比较分析减少了掏槽后期的起爆段别和爆破次数、提高爆破进尺。在严苛振速要求下首次采用非电雷管实现了基于第二临空面实际形成时间的掏槽孔起爆雷管段别设计。

本发明基于第二临空面实际形成时间，精确设计掏槽孔起爆雷管段别，能够更好地在控制隧道爆破振动效应，同时减少雷管段别的使用，降低隧道爆破成本，提高隧道掘进效率。该方法包括：

1）25段定制普通非电雷管准确起爆时间的确定

以开发的2s内25段不串段的定制普通雷管为基础，每批次现场雷管使用前均在每段雷管中选择10个样本进行起爆时刻测试，确定各段雷管的准确起爆时间范围(最大、最小延时时刻)；

2）确定第二临空面形成时间

结合振速显著下降时刻的确定和爆破形成空洞的发展，确定第二临空面形成时间。本发明定义振速显著下降标准为：炮孔的爆破振动峰值较全时程振速最大值下降50%以上。