結合實例論上跨既隧道的爆破振動控制

蔣嘉

摘 要：公路隧道建設中經(jīng)常遇到周邊建筑物、高壓線塔等結構物保護問題，由于距離近，給隧道施工增加了很大難度。通過工程實踐，文章介紹了走馬崗隧道上穿東深供水隧道交叉段施工中采取的開挖方法、爆破振動控制措施等，供類似工程參考。

關鍵詞：隧道、爆破、振動控制

中圖分類號：U455 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）20-0163-02

在公路隧道建設過程中，時常會遇到各種問題，其中如何保護高壓線塔、周邊建筑物等結構成為了重中之重。本文以山東省公路建設（集團）有限公司承建的從莞高速公路東莞段（含清溪支線）第九合同段為例，具體分析交叉點爆破振動控制的具體措施。

1 工程概況

由山東省公路建設（集團）有限公司承建的從莞高速公路東莞段（含清溪支線）第九合同段，全線長3.899 km，其中走馬崗隧道位于東莞市樟木頭鎮(zhèn)附近，設計為雙向六車道分離式隧道，凈空14.75×5.0 m，起止樁號為：左線ZK21+157～ZK24+300，長3 143 m；右線YK21+170～YK24+305，長3 135 m。

走馬崗隧道上穿既有的東深供水隧道，隧道之間平面線位夾角約30 °。該處走馬崗隧道埋深140 m，交叉點處左右線之間測設中線凈距33 m。隧道左線最小間距21.57 m，交叉點樁號ZK22+119.2采用S3b支護方式；右線最小間距22.6 m，交叉點樁號YK22+189.7支護方式S4c。

2 走馬崗隧道、東深供水隧道交叉段地質(zhì)情況

左線交叉處圍巖為中-微風化混合花崗巖，巖質(zhì)堅硬，強度較高，裂隙較發(fā)育，巖體較完整，穩(wěn)定性較好，含裂隙水，施工開挖無支護時易掉塊，圍巖長時間暴露可能產(chǎn)生小規(guī)模坍塌，易滲流水，圍巖為Ⅲ級。右線交叉處圍巖為中-微風化混合花崗巖，巖質(zhì)堅硬，強度較高，受構造影響嚴重，裂隙發(fā)育，巖體較破碎，穩(wěn)定性較差，含裂隙水，施工開挖易掉塊坍塌，易滲流水，圍巖為Ⅳ級。

3 隧道開挖方法、爆破設計參數(shù)

3.1 隧道開挖方法選擇

走馬崗隧道進入交叉段之前采用的開挖方法為上下臺階法，上下臺階保持50～60 m距離，保證開挖臺車不受爆破施工影響，上臺階采用全斷面一次起爆。為利用現(xiàn)有開挖臺車保證施工的連續(xù)性，交叉段仍采用上下臺階法施工。

3.2 爆破設計參數(shù)

①根據(jù)設計要求，走馬崗隧道爆破設計采用光面爆破。

②火工器材：

炸藥：2#巖石乳化炸藥。

雷管：起爆管采用8#電雷管；掏槽眼、輔助眼采用1～19段非電毫秒雷管實現(xiàn)孔內(nèi)微差起爆；周邊眼采用導爆索連接實施孔外微差起爆。

其他器材：導爆索。

③掏槽方式：采用斜眼掏槽。

④裝藥結構：周邊眼采用空氣間隔不耦合裝藥形式，使用導爆索連接藥卷。其他如掏槽眼、輔助眼等均采用集中裝藥方式。

⑤爆破設計要求。

單段最大裝藥量振動速度值不得大于《爆破安全規(guī)程》 （GB 6722-2003）7 cm/s。

4 爆破振動控制措施

4.1 計算條件

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》和廣東省水利廳對走馬崗隧道與東深供水工程交叉段會議紀要的要求，走馬崗隧道交叉段爆破施工允許的最大振動速度為7cm/s。薩道夫斯基經(jīng)驗公式中K、α值由第三方監(jiān)測單位在收集前期爆破試驗數(shù)據(jù)基礎上進行數(shù)據(jù)擬合得出：

Ⅲ級圍巖K=146.7、α=1.3；

Ⅳ級圍巖K=203.4、α=1.5。

根據(jù)薩道夫斯基經(jīng)驗公式：

式中：V——質(zhì)點震動速度，cm/s；

Q——藥量，齊發(fā)爆破時取總藥量，分段起爆是取最大一段的藥量，kg。

R——爆源中心到觀測點的距離，取24 m（考慮臺階高度）。

K、a——分別為與爆破點至計算點間的地形、地質(zhì)條件、爆破方式等有關的衰減系數(shù)。

計算結果：Ⅲ級圍巖單段最大起爆藥量：Q=9.5 kg。

Ⅳ級圍巖單段最大起爆藥量：Q=12.6 kg。

4.2 合理選擇掏槽眼布置方式

通過監(jiān)測單位提供的試驗段爆破振動數(shù)據(jù)，采用斜眼掏槽時，爆破振動峰值均出現(xiàn)在第一段掏槽眼爆破。

其原因就在于掏槽眼藥量過于集中，且同為第一段起爆。

采取對策：縮短爆破循環(huán)進尺，減少掏槽眼裝藥量；或采用復式掏槽，進而達到減少掏槽眼單段起爆藥量的目的。

4.3 合理調(diào)整炮眼起爆順序

依據(jù)第三方監(jiān)測單位的提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)，調(diào)整單段雷管的裝藥量。如走馬崗隧道左線依據(jù)2012年12月30日爆破方案（S4a1.0 m進尺），主洞第13段裝藥量10.3 kg（含拱頂周邊眼21×0.3 kg、輔助眼4×0.6 kg、底眼2×0.8 kg）。2012年12月31日至2013年1月3日走馬崗隧道內(nèi)20 m震動速度在4.47 cm/s左右。13年1月4日將第13段雷管裝藥量調(diào)整為8.4 kg，即周邊眼21（孔）×0.4 kg，其洞內(nèi)20 m振動速度穩(wěn)定在2.3 cm/s左右。

5 爆破振動監(jiān)測方案

5.1 爆破試驗階段

在掌子面后方5 m、10 m、20 m處墻體上安裝三軸向振動速度傳感器，收集數(shù)據(jù)計算交叉段圍巖K、α值。

5.2 交叉段施工階段

在兩隧道中線交叉點（東深供水隧道拱頂）及掌子面后方安裝三軸向振動速度傳感器，進行同步監(jiān)測。

6 實測數(shù)據(jù)與估算值比較

施工樁號ZK22+072～ZK22+85.5。左線交叉點中心樁號ZK22+107.9，圍巖Ⅳ，進尺1 m）。

走馬崗隧道（右線）2013年3月9日～19日爆破振動實測值與估算值對照表，見表2。

施工樁號YK22+135.7～YK22+150.5。右線交叉點中心樁號YK22+201.2，Ⅳ圍巖，一次起爆、進尺1.5 m。

7 結 語

綜上所述，走馬崗隧道、東深供水隧道交叉點爆破振動控制在隧道施工過程中所起到的作用至關重要，隨著科技和經(jīng)濟的飛速發(fā)展，現(xiàn)階段存在的不足和問題相信都會迎刃而解。

參考文獻：

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[2] 姜德義，陳玉，任松，等.超小凈距交叉隧道的爆破振動監(jiān)測與 控制技術[J].西部探礦工程，2008，（10）.