簡析立體交叉段爆破施工技術(shù)

摘要：本文通過現(xiàn)場監(jiān)測，參考巖石破壞的最大峰值速度，對在空間上形成立體交叉隧道的控制爆破技術(shù)進(jìn)行探討，對爆破設(shè)計(jì)和爆破安全控制技術(shù)進(jìn)行了分析和論述。并通過對上線隧道立體交叉段的監(jiān)測，根據(jù)各個測點(diǎn)測試的震動速度值和觀察的實(shí)際情況，進(jìn)一步驗(yàn)算爆破震動、調(diào)整爆破參數(shù)和網(wǎng)路，使爆破產(chǎn)生的質(zhì)點(diǎn)振動速度控制在安全范圍內(nèi)，在確保上線隧道結(jié)構(gòu)安全和正常運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)使下行在建隧道順利通過。

關(guān)鍵詞：隧道；立體交叉；爆破施工；上線匝道；安全管理

1、工程概況

本標(biāo)段為杭州市紫之隧道（紫金港路—之江路）工程第Ⅱ標(biāo)段，標(biāo)段涵蓋內(nèi)容為：1#隧道部分區(qū)段（西線K1+530～K3+550、東線K1+570～K3+555）、南口匝道（西線K0+000～K0+632.657、東（上線）K0+000～K1+012.262）及匝道接線道路（K0+000～K0+495.213），主要內(nèi)容為：隧道、道路、地下風(fēng)機(jī)房、管理用房、防排水、管溝及路面、給排水（含消防）及附屬工程的預(yù)埋結(jié)構(gòu)等工程的施工及質(zhì)量保修。

隧道的斷面形式包括兩車道、三車道、大跨段和單車道等。設(shè)計(jì)時(shí)速60km/h，匝道設(shè)計(jì)時(shí)速30km/h。

隧道東線、西線下穿東線（上線）匝道，與上線匝道形成立體交叉：

上線匝道跨過隧道西線時(shí)：上線匝道里程為K0+494.4～K0+535.9，長41.5m；隧道西線里程為K2+442.5～K2+483.4，長40.9m；隧道中線處高差為7.381m。

上線匝道跨過隧道東線時(shí)：上線匝道里程為K0+551.9～K0+595.4，長43.5m；隧道東線里程為K2+512.6～K2+555.6，長43m；隧道中線處高差為7.497m。（為施工安全，上述里程均為立體交叉部位外延8m）

上線匝道與隧道東線、西線立體交叉見圖1。

圖1 東線匝道與隧道主線交叉平面圖

2、立體交叉段施工工藝

根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，隧道立體交叉施工，優(yōu)先采用先下后上的原則，但由于本標(biāo)段的特殊性，以及工期的要求，為按時(shí)完成施工任務(wù)，采用先上后下的施工方法（即上線線匝道先于隧道東線、西線施工）。

上線匝道與隧道西線、東線高差示關(guān)系見圖2、圖3。

圖2 上線匝道與隧道西線K2+462.4處高差

圖3 上線匝道與隧道東線K2+533.3處高差

上線匝道隧底與隧道西線拱頂最小高差為7.381m；上線匝道隧底與隧道東線拱頂最小高差為7.497m。下行隧道東線、西線施工時(shí)，為確保上線匝道的安全性，隧道東線、西線采用短進(jìn)尺光面爆破為主、機(jī)械開挖為輔的開挖工法，具體如下：

（1）開挖工法

上線匝道先行施工后，再進(jìn)行隧道東線、西線施工，則重點(diǎn)考慮隧道東線、西線爆破施工時(shí)對上線匝道的影響。

為減小下行隧道施工時(shí)對上線匝道的影響，隧道東線、西線下穿上線匝道時(shí)爆破開挖采用上下臺階法，分三部爆破開挖，循環(huán)進(jìn)尺1～1.5m；上臺階采用①部領(lǐng)先再②部擴(kuò)大的方法，減少一次起爆的炸藥量，①部領(lǐng)先可增加爆破自由面，從而減少爆破振動，促進(jìn)隧道光面爆破效果。①部領(lǐng)先②部長度控制在1.5～2m。上臺階支護(hù)完成后，超前下臺階5～10m，對下臺階進(jìn)行爆破。參照圖4

圖4 開挖示意圖

（2）爆破設(shè)計(jì)原則

1）為了減少爆破振動，采用多打眼少裝藥的原則盡量減少一次起爆的炸藥量；

2）為了減少對圍巖的擾動，周邊炮孔采用光面爆破技術(shù)施工；

3）①部導(dǎo)坑開挖采用直眼掏槽方法，微差起爆控制掏槽時(shí)間；

（3）單段爆破最大炸藥量計(jì)算

我國爆破安全規(guī)程規(guī)定，交通隧道的爆破振動判據(jù)采用保護(hù)對象所在地質(zhì)點(diǎn)峰值振動速度。根據(jù)爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)，為確保上線匝道的安全，查表取安全允許質(zhì)點(diǎn)振動速度V≤10cm/s。

為了保證上線匝道的結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)嚴(yán)格控制隧道東線、西線每次爆破規(guī)模及爆破振動，保證上線匝道仰拱質(zhì)點(diǎn)振動速度小于10cm/s。即

≤10

式中V-----被保護(hù)物質(zhì)點(diǎn)峰值振動速度，cm/s；

Q-----炸藥量（齊爆時(shí)為總藥量，延遲爆破時(shí)為最大一段裝藥量），kg；

R-----計(jì)算點(diǎn)到爆源的距離，m；

K， ----與爆破點(diǎn)至計(jì)算點(diǎn)間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減系數(shù)。

我國《爆破安全規(guī)程》列出了K， 的計(jì)算選取范圍，見表5.1。K， 也可通過類似工程選取或現(xiàn)場試驗(yàn)確定。

1）上線匝道隧底與隧道西線拱頂最小高差為7.381m；上線匝道隧底與隧道東線拱頂最小高差為7.497m。該段炮眼至上線匝道隧底最小距離為7.381m，即R取值7.381m。

由以上數(shù)據(jù)公式可推導(dǎo)出：Qmax=

=7.3813x

=2.89 kg

即單段爆破最大炸藥量不超過2.89kg。

（4）炮孔參數(shù)

1）掏槽方式

掏槽采用直線掏槽，掏槽炮眼間距不小于20cm。

2）炮眼深度

掏槽眼為1.5m，輔助眼為1.2m、底板眼為1.3m，考慮爆破效率80%，每循環(huán)進(jìn)尺為1m。

3）周邊眼間距50cm左右，周邊眼與內(nèi)圈眼間距60cm，周邊眼非耦合不連續(xù)裝藥，藥卷直徑?25mm。

4）孔底采用水袋間隔，孔口用炮泥堵塞密實(shí)。

3、與既有隧道立交段施工中的監(jiān)測

在新建隧道與既有隧道交叉地段開展圍巖穩(wěn)定性、爆破振動監(jiān)測和信息化施工的監(jiān)測，為施工決策提供依據(jù)。

（1）既有隧道隧道路面、襯砌邊墻的爆破地震波峰值監(jiān)測，隧道路面的質(zhì)點(diǎn)位移最大值監(jiān)測。隧道路面地震波測點(diǎn)沿既有隧道中線布置，隧道襯砌每斷面對稱布置 3個測點(diǎn)。當(dāng)爆破振動速度大于警戒值10cm/ s 時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整爆破設(shè)計(jì)參數(shù)。

圖5 實(shí)測爆破振動波形圖

（2）既有隧道中心底板的沉降和襯砌邊墻部位的表面應(yīng)變監(jiān)測。底板的沉降警戒值為±30mm，襯砌邊墻部位的允許應(yīng)變?yōu)?410～44.11με。

（3）新建隧道的洞內(nèi)觀察。洞內(nèi)開挖工作面觀察應(yīng)在每次開挖后進(jìn)行一次，內(nèi)容包括節(jié)理裂隙發(fā)育情況、工作面穩(wěn)定狀態(tài)、涌水情況及底板是否隆起等，當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況基本無變化時(shí)，可每天進(jìn)行一次，觀察后應(yīng)繪制開挖工作面略圖。在觀察過程中如發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件惡化，初期支護(hù)發(fā)生異常現(xiàn)象，應(yīng)立即采取應(yīng)急措施，并設(shè)專人不間斷觀察。

（4）隧道拱頂沉降及周邊收斂觀測。拱頂沉降控制值-16mm，警戒值為-16mm。水平收斂控制值為±27mm，警戒值為±27mm。

4、結(jié)語

（1）立體交叉隧道開挖過程中的控制爆破是施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在新隧道爆破施工時(shí)，通過對既有隧道的最大爆破振動速度值的監(jiān)測，來不斷完善修改爆破方案，合理調(diào)整爆破設(shè)計(jì)參數(shù)。

（2）采用毫秒微差爆破，嚴(yán)格控制最大單段的起爆藥量，可以大大降低爆破振動效應(yīng)，能取得較好的爆破效果。

（3）采用孔底水袋間隔的爆破裝藥結(jié)構(gòu)可以減少炮眼裝藥量，降低爆破振動效應(yīng)，還能大大降低粉塵濃度，值得大力推廣。