淺埋隧道控制爆破施工技術

王忠偉，李 杰

(中鐵十二局集團 第二工程有限公司，太原 030024)

1 工程概況

重慶鐵路樞紐區域的火風山隧道是一座下穿城市建筑群的淺埋高風險隧道，全長9 315 m，全隧道設置三座斜井，斜井采用雙車道無軌運輸。火風山隧道童家院子輕軌車站試驗段位于重慶江北區，為雙線大斷面鐵路隧道，大致平行于機場高速公路，巖層為泥巖、砂巖互層，最大厚度5 m，傾角在30°左右，圍巖的走向與隧道中線夾角約為80°，爆破開挖后在拱頂處產生大面積拉應力作用區，容易造成拱頂圍巖松動損傷范圍較深。輕軌3#線與鐵路火風山隧道相交里程為DK21+173—DK21+473，樁基編號為CZ19-D6/QZ20-D01-D15。共計16個墩柱，全長300 m，為群樁基礎，屬于端承樁，每個墩4根樁基礎。樁基最長為19 m，最短14 m，樁底高程258 m，QZ20-D04-10共計7個墩柱，長度120 m，位于隧道拱頂上部，樁底距離隧道開挖拱頂最小距離為5 m，樁基礎直徑1.25 m，C30鋼筋混凝土結構。隧道埋深30 m，由于爆破開挖可能對車站建筑產生影響，需要監測爆破開挖對圍巖的損傷并采取相應對策。

2 控制爆破雷管試驗

第一次用普通毫秒導爆管雷管進行爆破試驗，掌子面(上臺階)爆破的裝藥量和雷管分段數見表1。在童家院子車站遠離樁基30 m處隧道中心線上，從地表向下共打3個平行垂直孔，孔間距1 m，孔徑105 mm。首先在爆破開挖掌子面遠離檢測孔5 m前，就對3孔各相鄰兩孔作超聲波檢測，獲得初始巖體聲波速度和聲幅值。之后在最前面的孔內埋設振動速度傳感器，根據孔深變化共布設3個傳感器，1#點埋深23 m，2#點埋深17 m，3#點位于地表。隨后爆破掌子面不斷接近檢測孔位置，當達到檢測孔正下方爆破振動最大，進而爆破掌子面又不斷遠離檢測孔位置，從測孔位置前5 m至后5 m，在每次放炮時都檢測振動，每次爆破后在兩孔間作跨孔法超聲波檢測，與前期的結果進行比較。超聲波檢測結果見圖1。不同深度測得的典型爆破振動速度波形見圖2。其中 CH1為埋深23 m的1#點，CH3為埋深17 m的2#點，CH4為地表的3#測點。從爆破掌子面離測試孔前5 m至后5 m，在每次爆破時都檢測到不同深度的振動速度峰值，其振動速度變化情況見圖3。

表1 炮眼藥量分配(上臺階)

圖1 爆破前后不同深度超聲波檢測波速變化情況

圖2 不同深度測得的爆破振動速度典型波形

圖3 掌子面距測試孔前5 m至后5 m范圍爆破振動速度變化情況

3 結論

根據以上長達2個月的火風山隧道測試結果分析，認為:

1)根據超聲波檢測結果，由波速衰減指標看，爆破開挖對拱頂的內部圍巖損傷范圍未達到拱頂以上4 m，說明爆破和圍巖應力重分布造成的拱頂松動未影響輕軌樁基的安全。

2)爆破在拱頂內部巖體產生的爆破振動質點速度遠小于洞內壁面和地表的振動，爆破進尺1.2 m時，距離掌子面6 m的最大爆破振動速度為8 cm/s;距離掌子面2 m的最大爆破振動速度為12.8 cm/s。

3)隧道埋深達到30 m時、單次爆破進尺1.2 m，地表最大爆破振動速度約為0.5 cm/s，人員無明顯振感。

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