隧道减震爆破技术

隧道减震爆破技术

赵有福

青海省高等级公路建设管理局青海省810001

摘要：随着爆破技术在各个施工领域不断应用，爆破减震技术也逐渐被人们关注。本文结合某轨道地铁的减震设计方案、具体爆破减震措施和技术、监测结果进行分析，希望对以后的爆破减震有所帮助。

关键词：隧道；减震爆破

一、前言

隧道减震爆破技术的应用不仅能够保证施工的质量还能够减少对周边建筑物的损害，在隧道爆破施工中有积极意义。

二、工程概况

某市轨道交通五号线珠江新城站一猎德站区间左右线全长1466．769m，全部为暗挖隧道，采用矿山法施工。隧道线路结构形式从单孔双线大断面隧道经喇叭口断面过渡到单孔单线正线区间小断面隧道。各类断面共有14种，施工方法分别采用台阶法、中洞法和CRD法。隧道最大开挖跨度为14．1m，埋深15m左右，属于超浅埋隧道。线路穿越地区为广州市新城区，道路两侧陆续已经完成商业开发，属繁华地带。区间隧道主要穿越风化残积层、砾岩强风化带和泥质粉砂岩强风化带、红色陆相沉积的碎岩石中等风化带、部分岩石微风化带等地层，隧道开挖土体上软下硬，需要采用钻爆法施工。

三、减震设计方案

1.钻爆技术要点

本区间隧道洞身穿越处主要为中、微风化岩层，需要爆破开挖。但钻爆开挖必须考虑以下技术要点：

（1）钻爆开挖时，要防止爆破震动引起上方软弱地层的坍塌，危及施工安全和地面安全。

（2）由于本主体暗挖隧道左、右线间距较小，隧道之间岩墙体厚度最小间距为7.0m，因此，先行开挖的隧道易受后开挖隧道爆破震动的影响，甚至破坏。

（3）隧道埋深浅，距离建筑物过近，钻爆施工易对地面建筑物及地下建、构筑物产生震动影响，甚至破坏。为避免震动对地面建筑物的危害，采用减震、光面爆破。爆破作业遵循浅孔密布的原则：少装药，短进尺，多循环、分台阶开挖。左右线隧道同时施工时，严格控制光爆层的厚度、炮眼问距和装药量，尽可能的减少对地表建筑和周边地层的的扰动。并先行一条隧道，后行隧道爆破开挖时，尽可能的减少对先行隧道已成结构的扰动。

2.减震开挖方案

（1）台阶法开挖爆破。当围岩结构为上断面松软下断面坚硬时，上断面采用人工开挖，开挖出上台阶临空面，下断面采用松动爆破开挖。每次爆破进尺不超过1.00m，台阶法施工每次爆破进尺在0.75m左右。掏槽区炮眼深度控制在0.70m~1.20m左右，每炮循环进尺控制在0.50m~1.00m左右。控制单段药量和爆破规模以达到控制质点振速的目的。围岩较好的地段，在地面安全有保障的前提下，可以将隧道下断面每炮循环进尺稍微加大，基本控制在1.00m~1.50m，以确保施工工期。

（2）预留光面层的光面爆破。在对爆破振速有严格要求的地段，为了控制振速并且保证成型质量的前提下，均要采用预留光爆层实现光面爆破技术。

（3）装药

线形微震爆破技术为弱性装药，要求炮孔要堵塞好。光面爆破孔孔口堵塞长度不小于20cm，掏槽孔不装药部分用炮泥全堵满，其余掘进孔堵塞长度大于抵抗线的80%。本工程地下隧道开挖爆破工程设计均依据上述方法及参数进行布孔设计，采用分段微差起爆技术。每段最大爆破药量以周围结构安全允许振动速度指标控制。

底板眼的爆破，传统的习惯作法是加大装药量，并且最后同时起爆，以达到翻渣的目的，便于出渣。而爆破振动观测说明，隧道爆破产生的地震动强度除掏槽眼最大外，其次是底板眼爆破。有时底板眼爆破产生的地震动强度最大，从保护围岩稳定的角度来看是不合理的。为此，将底板眼分成几个段分开起爆。这样可以减少底板眼同段起爆共同作用的装药量。改变底板眼抵抗线方向，从而减小底板眼爆破产生的地震动强度。

（4）起爆顺序：预裂爆破时先预裂后掏槽，然后辅助眼。光面爆破，从掏槽眼开始，一层一层地往外进行，最后周边光面爆破。具体落实到段号时，遵循以下三点来考虑：①应有合理的段间隔时间；②同一段炮眼的装药量应小于最大单段的允许装药量；③前一段爆破要尽量为后一段爆破创造良好的临空面。本工程爆破设计在既有条件下充分体现了这三点。

四、爆破减震措施

隧道工程施工企业的施工技术人员在施工过程中应该有效的应用浅埋大跨隧道爆破减震技术。由于隧道施工爆破过程中，开挖断面较大，因此爆破的强度相对较大，从而会导致地表和上断面衬砌受到严重的震动，造成损害，因此隧道工程施工企业在爆破施工中为了取得预期的爆破效果，应该做好减震措施，保证地表和洞身安全。

1.采用中导坑减跨降震

隧道工程施工企业在施工过程中可以采用中导坑先进行减跨抗震。施工人员可以开挖宽度和高度适宜的中导坑，在爆破成洞后加强支护，然后扩挖上断面，通过爆破使上断面成形后，就会下降掏槽爆破单段的药量，从而可以有效的减少地震效应。

2.对浅埋地层进行加固

隧道工程施工企业的施工技术人员在进行爆破前，应该对松散的地表通过注浆的方法进行加固，并且应用预应力锚杆对隧道的整体围岩进行加固，然后通过注浆方法进行加固，从而能够在一定程度上防止地表和洞身遭受较大的损坏。

3.严格的控制施工爆破的参数

隧道工程施工企业的施工技术人员在开展爆破作业过程中应该严格的控制爆破参数，能够有效的避免爆破过程中产生的震动对地表和洞身造成损坏。控制好总装药量和单段起爆药量是减震的有效手段，于此同时，施工人员在爆破前计算好炮眼间距和起爆的间隔，对于降低震波产生的影响起到积极的作用。

4.通过掏槽形式进行有效的减震

隧道工程施工企业的施工技术人员在开展爆破作业过程中可以采取掏槽形式减少地震效应。施工技术人员可以应用矩形直眼掏槽形式进行施工，可以在中间布置中空眼，可以尽可能的增加爆破的临空面。因为掏槽眼炮眼与辅助眼的炮眼相比相对较深，从而能够有效的降低辅助眼爆破时产生的地震效应。由此可见，施工技术人员采用掏槽形式进行施工爆破，能够有效的控制地震效应，降低地震效应对地表和洞身的危害。

五、爆破结果的检测和分析

通过监测数据分析及爆破试验，得出以下结论：

1.为了研究各段最大装药量与爆破振速的关系，在爆破施工过程中及时记录每次爆破各段位装药量，根据爆破震速曲线，可以清楚的看出爆破震速监测数值的最大值的出现与装药量最大段位基本吻合，个别数据受围岩硬度及地层变化影响，存在突变。

2.掏槽眼与爆破振速的关系

在爆破施工及各次爆破试验过程中，可以发现爆破震速最大值多出现在首段爆破时，即爆破震动最大值出现在掏槽眼爆破时，如何降低掏槽眼的最大装药量，将是降低爆破震动的关键。掏槽眼位置下移、预钻中空孔增加临空面、直眼掏槽、分段分级掏槽等，均可以达到减小掏槽眼单段药量的目的，进而可以降低掏槽爆破的震动。

3.爆破震动振速对周边环境的影响

在爆破震动速度1.5cm/s以下时，建筑物基本没有受到损害，建筑物内部人员会受到一定程度的惊吓；在爆破震动速度1.0cm/s以下时，建筑物和内部人员受影响较小，基本可以被接受。因此在城市市区控制爆破，考虑到各种综合因素，下穿老旧居民楼等建筑物时，爆破震动震速宜控制在1.5cm/s以下。从不影响内部人员生活角度考虑，在居民楼下部进行隧道爆破开挖，应尽可能把质点振速控制在1.0cm/s以下，且爆破应尽可能安排在白天不影响人员休息时段进行。

六、结束语

综上所述，做好爆破减震工作要从多个细节入手，控制好爆破的每一环节。对爆破减震的研究对爆破施工有重大意义，在以后要加强对该领域的研究，保证爆破施工质量。

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