完成时间：1995年11月。1997年1月

工程地点：深圳

完成单位：深圳盐田港集团有限公司、铁道部第四设计院、铁道部十四局深圳工程公司、长沙矿冶研究院

项目主持人及参加人员：任德旗等

撰稿人：高晓初

1   前言

梧桐山隧道是由两个单向隧道组成的双向隧道，是深圳市区通往东部地区的主要通道。上行隧道于1987年建成通车，下行隧道则于1995年底续建，并于1997年建成通车。后者位置是一期工程设计时预留的，隧道全长2437．4m，硐宽11．0m，与营运的上行隧道中心距为25. 0m，净间距为13．5m。主要围岩属Ⅳ类和Ⅴ类岩石(花岗岩)，根据国家现行《公路隧道设计规范》要求，对照二期工程隧道断面尺寸及围岩情况，隧道最小净距应为22. 0～27．5m，但实际净距比设计规范的规定小38．6％～51．9％。因此，开挖下行隧道中心的问题在于如何减小乃至避免隧道开挖爆破对既有隧道的不利影响，确保既有隧道安全运行。

因上行隧道担负着双向运行的任务，车流密度较大，为了使开挖下行隧道爆破时不停运，此前施工单位准备设计制造挡石棚架(车)。考虑到爆破振动对运行隧道影响的复杂性，即在爆破震动的作用下，运行隧道是否掉片或产生其他损坏，还与隧道围岩的物理力学性质有关，也与原隧道施工质量(控制爆破和衬砌情况等)以及运行期间的维护状况有关，因此隧道不同地段的抗震性能是不一样的，掉片位置难以预测，即挡石棚架放置的位置难以掌握。另外爆破噪声对运行车辆的影响也不容忽视。故在开挖爆破时，既有隧道停运，禁止车辆进入硐内。

隧道的开挖采用双向全断面控制爆破的方法，入口端钻孔采用了专门委托芬兰设计制造的新型高效爬轨式凿岩车，钻100个左右的3～4m深炮孔，约2小时钻完，一般5～6小时即可完成一爆破循环。爆破一般是直孔柱形掏槽、周边孔实行光面爆破。掏槽孔布置如图1所示。

通过爆破方案的比较试验和爆破振动以及爆破效果的观测发现，爆破的延迟间距时间和掏槽爆破方案的合理选择是控制爆破振动速度和获得较好爆破效果的关键。

2   爆破合理延迟问隔时问的选择

选择爆破延迟间隔时间受毫秒雷管研制生产水平的制约。隧道开挖时，国内已研制生产的毫秒雷管有15段普通雷管和30段高精度雷管。两种雷管的共同特点是：低段雷管的段延迟间隔时间较短(15～25ms)，随着段别的增大，延迟间隔时间逐渐延长。由于延迟间隔时间较短，同段起爆的掏槽孔(或相邻辅助孔)或分段起爆的掏槽孔以及与之相邻辅助孔的爆振波很容易产生迭加现象。加之掏槽孔较深，装药量较大，因此产生的振速较大。据使用这两种雷管时的20次爆破统计，振速达到5cm／s的有10次，其中超过6cm／s的就有5次。从振动波谱图(见图2)可看出，振波的最大振幅出现在并非最大分段药量的掏槽孔爆破，最大波幅的延长时间不超过25ms。大多数爆破都是这种情况。而且由于延迟间隔时间较短(<25ms)，爆破岩石移动不充分，形成的新自由面较小，爆破效果也不理想，孔深3～4m，炮孔利用率仅60％，平均循环进尺不到2m。说明选择25ms的延迟间隔时间是欠短的。

为了延长延迟间隔时间，如果跳段使用低段雷管，对于普通雷管来说，则段数不够；而高精度雷管的前15段都是短延迟间隔时间(名义上为15～25ms)的，如果间隔一段使用，实际延迟间隔时间仍然可能出现较短(≤25ms)的情况，如间隔两段使用，也会存在段数不足的问题。因此，为了控制爆破振速在6cm／s以下，15段普通雷管和30段高精度雷管都不适用。

试验表明，隧道全断面开挖爆破的合理延迟间隔时间应大于30ms。随着延迟间隔时间的延长，未出现对爆破效果有不良影响的问题。根据检测结果合理安排雷管分段和起爆顺序，并较均匀地安排分段药量，减少最大分段药量(小于20kg)，可有效地控制爆破振速在较低的水平内。

3   掏槽爆破方案

在采用25段50ms等间隔时间毫秒雷管的情况下，由于一段时间雷管供应不及时，段数不足，为了减少爆破分段，曾试验过6次掏槽孔一次爆破方案，此时由于药量较大(21．6kg)，虽然单段药量在全断面爆破中处于第二或第三位，仍有可能出现最大振速值，在6次试验爆破中，共出现4次，约占67％，最大一次振速值曾达到7．27cm／s。一次掏槽爆破，不但产生较大的振动速度，掏槽效果也不好，孔深3～4m，炮孔利用率只有60％左右。所以在雷管段数不足的情况下，只能减少其他爆破炮孔的分段，掏槽孔必须采用分段爆破的方案。在雷管段数充足的情况下，一般是中心孔先起爆，相邻炮孔分1～2次爆破。此时掏槽孔爆破的振速明显降低，产生的最大振速仅3．07cm／s全断面爆破的最大振速不再出现在掏槽孔爆破中。

选择合理的延迟间隔时间进行分段掏槽爆破，不但减少了单段爆破药量，也使爆破岩石移动较充分，增大了自由面，减小了夹制性，因此不但降低了爆破振动速度，爆破效果也获得显著提高，同样孔深3～4m，炮孔利用率由60％提高到80％以上，循环进尺达到2. 4～4. 0m，平均达到3．1m，从而为隧道提前贯通创造了条件。

4   结论

根据梧桐山隧道的爆破实践，可得出l三』下结论：

(1)在Ⅳ类和Ⅴ类围岩中，由于条件所限，两相邻隧道净距离与隧道开挖宽度之比小于2. 0～2．5，仅为1. 23时，只要将开挖隧道爆破在相邻隧道衬砌壁上所产生的振动速度控制在6cm／s左右，就能确保既有运行隧道的安全；

(2)在坚硬岩石中进行隧道全断面开挖爆破，为了有效控制振动速度在6cm／s以内，并取得较好的爆破效果，合理的爆破延迟间隔时间应不小于30ms，25段等间隔时间毫秒雷管基本上是适用的；

(3)鉴于目前国内毫秒雷管制造工艺技术水平及其所能达到的延时精度不高的情况。雷管在现场应用前应抽样进行延时时间的检测，并根据实测结果，合理安排雷管分段和起爆顺序，才能获得良好效果。

(4)选择合理延迟间隔时间，进行全断面直孔柱形掏槽爆破时，应采用分段(2～3段)掏槽爆破方案，既有利于降低爆破振动速度，又能提高爆破效率。