隧道洞口爆破安全防护措施研究

徐明波陈奇夏翊钧

摘要：隧道的爆破会产生强烈的冲击力，造成巨大的威胁和伤害，隧道洞口在爆破过程中，会产生强烈的震动、冲击波和飞石，它们具有较大的安全威胁，为了减少隧道洞口爆破的有害效应，需要根据工程的实际情况，进行隧道洞口爆破之下的密切监测，要以隧道工程爆破安全的“三位一体”综合法为准则，从法律体系、工程项目安全管理和爆破技术控制等方面，加强对隧道爆破的安全防护措施，以减少和遏制隧道爆破安全事故的发生。

关键词：隧道；洞口；爆破；安全防护；措施

隧道洞口是工程项目施工中较为困难的地段，对于隧道工程的爆破施工方法主要是采用钻爆法，在钻爆法进行具体施工的过程中，会产生强大的爆破载荷，造成周围岩体和地质结构的严重损毁。因而，对隧道洞口地段的爆破工程需要进行有效的监测和控制，要根据爆破荷载作用下的振动状况，进行安全防护措施的应用，以防止隧道爆破过程中的财产损失和人员伤亡。

一、研究背景剖析

面对全球化地下空间不断延伸和拓展的趋势下，地下空间的不断开发成为了主流趋势，我国经济在近年来的飞速增长态势下，也呈现出修建更多的、立体化的交通线路的重要性。而隧道工程成为了城市建设中必不可少的一部分，它在地下工程的分支中，是一项艰难的重大工程，在我国多山的地质环境下，具有较大的隧道工程修建难度。鉴于我国的隧道工程现状，钻爆法是普遍应用的修建方法，其经济、简单、工艺可靠的优点，使我国的隧道工程建设处于发展前列。然而，我们也要重视爆破所带来的危害，它会对周围介质和结构产生强烈的地震效应，有严重的飞石、震动和空气冲击波等危害，关系着工程项目的竣工，牵系施工人员的生命与财产安全。因而，如何有效控制爆破震动的危害效应，已经成为国内外安全防护控制的重要课题。

二、降低隧道洞口爆破震动的安全防护技术措施

在我国的《新爆破安全规程》中，以爆破振速峰值作为判定爆破“震强”的标准，而这个爆破振速峰值在隧道爆破过程中涉及较多的因素，如：药量、安全距离、爆破地段地质情况等。

（1）首先，要根据现场地质条件以及爆破振动数据，采取毫秒延时爆破法，要控制当次爆破的最大装药量，从而得到对爆破振动强度的回归方程，其计算公式为：

在这个公式之中，V是质点的振速，单位用cm/s表示；R是表示爆破源与监测位置之间的距离，用m表示；Q表示炸药的最大用量，用kg表示；K表示爆破地质的相关系数。当利用该公式计算爆破振动强度之时，Q作为爆破的总药量，如果设计值大于该Q值，则应当采用分次爆破的形式，要对每次爆破的装药量进行有效的计算和控制，在多段毫秒延时起爆法运用之下，可以达到扩大爆破规模的效果，而又不会产生过大的震动。

（2）其次，采用预裂爆破或开挖减震沟槽。在对隧道洞口进行爆破时，可采取相应的安全技术防护措施，监测位置如果距离爆破源较近，则要在爆破源的附近设置一条减震带，要在爆破体和监测位置之间钻出单排或双排没有装药的防振孔，这样可以使减震效果增强将近一倍。

在隧道洞口爆破之时，当一次爆破的炸药量小于20Kg时，要根据如下公式确定空气冲击波对监测人员和作业人员的安全允许距离，使保护对象可以承受允许的冲击强度值。

在上式中：Rk表示空气冲击波对作业人员和监测人员的最小允许距离，用m表示。Q表示爆破炸药用量，用kg表示。

当一次爆破炸药用量超过20Kg，进入大药量爆破的范围之时，要确定安全允许距离，用正式加以计算表达：

在公式中：△P表示超压值，用105Pa表示；Q表示炸药用量、毫秒期最最大段装药量，用Kg表示。R表示爆破中心与安全防护对象之间的直线距离，用m表示。

（3）再次，要选择合适的爆破设计中对技术安全的防护措施。在隧道洞口爆破设计中，要选择最小的抵抗路线和方向，这样可以降低爆破的危害程度；同时，还要对装药分散面和临空面进行增宽的设计，这样可以有效减小K值，降低爆破震动强度。

（4）要采取爆破装药的安全技术防护措施。在隧道洞口进行爆破之时，要安装低爆速、低密度的炸药，进行科学合理的炸药安装，要减小装药的直径，以减轻爆破震动效果。同时，还可以采用不耦合或空腔条形的药包，控制冲击压力和初始爆破压力，这样可以有效减少振速。

（5）根据隧道工程地质地形结构进行安全防护监测，要对爆破地质结构的受力状态，进行安全核算之下的防护监测。

三、对隧道洞口爆破飞石的安全防护距离控制措施。

在隧道工程地质爆破过程中，爆破飞石会造成较大的人员伤亡，由于爆破产生的岩石碎片具有运行距离后抛出的情况，因而会产生飞石，它产生的原因主要有爆破设计上的错误、施工违规等，对于爆破飞石的控制虽然无法进行精准的计算，但是还是可以确定爆破飞石的安全允许距离及防护措施。

爆破飞石安全允许距离计算公式如下：

该式中：Lm表示飞石可能抛射的最远距离，用m表示；n表示爆破作用的指数；W表示最小抵抗线，用m表示。K表示地质系数。

（1）首先，要对爆破点的地质进行勘查和测量，熟悉爆破岩土介质的结构及物理性质，力求从源头上控制爆破飞石。

（2）其次，还要精心布设爆破施工，严格设置药室、炮孔大小、位置等，保证验收合格。

（3）在安装炸药进行堵塞之时，要保证安装长度、密实度等质量，同时，要确保安装过程中不夹杂碎石。可以采用不耦合装药该式或低爆速炸药方式。

（4）在隧道洞口爆破之时，要调整最小抵抗线方向，有效控制爆破飞石的位置和方向。

（5）对于特殊地质构造的溶洞、覆盖层、大裂隙、成组节理、断层等，要采用间断堵塞举措，要精心计算炸药用量，在一定程度上减小药量的安装。

（6）要采取对爆破点的覆盖措施。要将爆破点的地面清理干净，预防二次爆破飞溅物，覆盖物的材料要保证强度高、韧性好、柔软透气的橡胶防护垫、铁丝网、工业毡垫、帆布等。如在隧道洞口爆破时，可以设立一个阻隔屏障带，用钢管脚手架与竹篱结合，然后再在屏障上方或洞口顶部用编织网连接，这样构成了一个防护整体。

（7）对爆破点附近区域的安全防护措施。对于隧道洞口的爆破安全防护附近的区域也很重要，可以采用将竹篱笆密编成排，直接插入地面，然后再用木棍进行支撑或加固，这样可以防止飞石的抛落。同时，对于爆破药量较大、飞石较多的地段，可以采用钢管将竹篱笆加固的方法，进行安全防护。

（8）对于人员的安全防护措施。要依照《爆破安全规程》中的规定，进行人员安全允许距离的警戒线设置，要严格遵守和执行。同时，对于一些较小的设备设施等，可以进行包裹，以防倾倒，并在附近加铺厚草垫层等措施，确保设备设施的安全。

四、结束语

综上所述，隧道洞口爆破工作之中，为了达到成功而安全的爆破效果，需要针对爆破中的各种状况进行分析和勘察，要通过计算公式合理计算隧道洞口爆破炸药用量以及人员安全允许最大距离值，通过对相关人员、设备设施、附近区域物体的安全防护措施，有效降低炸药爆破产生的冲击力和飞石的损害，严格按照爆破施工相关规范进行安全防护，并根据对地质工程状况的不同情况进行勘察和测量，以确保在爆破工程地质条件下的安全。

参考文献：

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[2]张展宏.新建九燕山隧道对既有运营铁路隧道影响分析[D].西南交通大学2011

[3]杨光.隧道爆破施工对邻近既有隧道结构安全的影响分析与控制研究[D].中南大学2011