隧道減震爆破技術

摘要：隨著爆破技術在各個施工領域不斷應用，爆破減震技術也逐漸被人們關注。本文結合某軌道地鐵的減震設計方案、具體爆破減震措施和技術、監測結果進行分析，希望對以后的爆破減震有所幫助。

關鍵詞：隧道；減震爆破

一、前言

隧道減震爆破技術的應用不僅能夠保證施工的質量還能夠減少對周邊建筑物的損害，在隧道爆破施工中有積極意義。

二、工程概況

某市軌道交通五號線珠江新城站一獵德站區間左右線全長1 466.769 m，全部為暗挖隧道，采用礦山法施工。隧道線路結構形式從單孔雙線大斷面隧道經喇叭口斷面過渡到單孔單線正線區間小斷面隧道。各類斷面共有14種，施工方法分別采用臺階法、中洞法和CRD法。隧道最大開挖跨度為14.1 m，埋深15 m左右，屬于超淺埋隧道。線路穿越地區為廣州市新城區，道路兩側陸續已經完成商業開發，屬繁華地帶。區間隧道主要穿越風化殘積層、礫巖強風化帶和泥質粉砂巖強風化帶、紅色陸相沉積的碎巖石中等風化帶、部分巖石微風化帶等地層，隧道開挖土體上軟下硬，需要采用鉆爆法施工。

三、減震設計方案

1.鉆爆技術要點

本區間隧道洞身穿越處主要為中、微風化巖層，需要爆破開挖。但鉆爆開挖必須考慮以下技術要點：

（1）鉆爆開挖時，要防止爆破震動引起上方軟弱地層的坍塌，危及施工安全和地面安全。

（2）由于本主體暗挖隧道左、右線間距較小，隧道之間巖墻體厚度最小間距為7.0 m，因此，先行開挖的隧道易受后開挖隧道爆破震動的影響，甚至破壞。

（3）隧道埋深淺，距離建筑物過近，鉆爆施工易對地面建筑物及地下建、構筑物產生震動影響，甚至破壞。為避免震動對地面建筑物的危害，采用減震、光面爆破。爆破作業遵循淺孔密布的原則：少裝藥，短進尺，多循環、分臺階開挖。左右線隧道同時施工時，嚴格控制光爆層的厚度、炮眼問距和裝藥量，盡可能的減少對地表建筑和周邊地層的的擾動。并先行一條隧道，后行隧道爆破開挖時，盡可能的減少對先行隧道已成結構的擾動。

2.減震開挖方案

（1）臺階法開挖爆破。當圍巖結構為上斷面松軟下斷面堅硬時，上斷面采用人工開挖，開挖出上臺階臨空面，下斷面采用松動爆破開挖。每次爆破進尺不超過1.00 m，臺階法施工每次爆破進尺在0.75 m左右。掏槽區炮眼深度控制在0.70m～ 1.20m左右，每炮循環進尺控制在0.50 m～1.00 m左右?？刂茊味嗡幜亢捅埔幠Ｒ赃_到控制質點振速的目的。圍巖較好的地段，在地面安全有保障的前提下，可以將隧道下斷面每炮循環進尺稍微加大，基本控制在1.00 m～ 1.50 m，以確保施工工期。

（2）預留光面層的光面爆破。在對爆破振速有嚴格要求的地段，為了控制振速并且保證成型質量的前提下，均要采用預留光爆層實現光面爆破技術。

（3）裝藥

線形微震爆破技術為弱性裝藥，要求炮孔要堵塞好。光面爆破孔孔口堵塞長度不小于20cm，掏槽孔不裝藥部分用炮泥全堵滿，其余掘進孔堵塞長度大于抵抗線的80%。本工程地下隧道開挖爆破工程設計均依據上述方法及參數進行布孔設計，采用分段微差起爆技術。每段最大爆破藥量以周圍結構安全允許振動速度指標控制。

底板眼的爆破，傳統的習慣作法是加大裝藥量，并且最后同時起爆，以達到翻渣的目的，便于出渣。而爆破振動觀測說明，隧道爆破產生的地震動強度除掏槽眼最大外，其次是底板眼爆破。有時底板眼爆破產生的地震動強度最大，從保護圍巖穩定的角度來看是不合理的。為此，將底板眼分成幾個段分開起爆。這樣可以減少底板眼同段起爆共同作用的裝藥量。改變底板眼抵抗線方向，從而減小底板眼爆破產生的地震動強度。

（4）起爆順序：預裂爆破時先預裂后掏槽，然后輔助眼。光面爆破，從掏槽眼開始，一層一層地往外進行，最后周邊光面爆破。具體落實到段號時，遵循以下三點來考慮：①應有合理的段間隔時間；②同一段炮眼的裝藥量應小于最大單段的允許裝藥量；③前一段爆破要盡量為后一段爆破創造良好的臨空面。本工程爆破設計在既有條件下充分體現了這三點。

四、爆破減震措施

隧道工程施工企業的施工技術人員在施工過程中應該有效的應用淺埋大跨隧道爆破減震技術。由于隧道施工爆破過程中，開挖斷面較大，因此爆破的強度相對較大，從而會導致地表和上斷面襯砌受到嚴重的震動，造成損害，因此隧道工程施工企業在爆破施工中為了取得預期的爆破效果，應該做好減震措施，保證地表和洞身安全。

1.采用中導坑減跨降震

隧道工程施工企業在施工過程中可以采用中導坑先進行減跨抗震。施工人員可以開挖寬度和高度適宜的中導坑，在爆破成洞后加強支護，然后擴挖上斷面，通過爆破使上斷面成形后，就會下降掏槽爆破單段的藥量，從而可以有效的減少地震效應。

2.對淺埋地層進行加固

隧道工程施工企業的施工技術人員在進行爆破前，應該對松散的地表通過注漿的方法進行加固，并且應用預應力錨桿對隧道的整體圍巖進行加固，然后通過注漿方法進行加固，從而能夠在一定程度上防止地表和洞身遭受較大的損壞。

3.嚴格的控制施工爆破的參數

隧道工程施工企業的施工技術人員在開展爆破作業過程中應該嚴格的控制爆破參數，能夠有效的避免爆破過程中產生的震動對地表和洞身造成損壞。控制好總裝藥量和單段起爆藥量是減震的有效手段，于此同時，施工人員在爆破前計算好炮眼間距和起爆的間隔，對于降低震波產生的影響起到積極的作用。

4.通過掏槽形式進行有效的減震

隧道工程施工企業的施工技術人員在開展爆破作業過程中可以采取掏槽形式減少地震效應。施工技術人員可以應用矩形直眼掏槽形式進行施工，可以在中間布置中空眼，可以盡可能的增加爆破的臨空面。因為掏槽眼炮眼與輔助眼的炮眼相比相對較深，從而能夠有效的降低輔助眼爆破時產生的地震效應。由此可見，施工技術人員采用掏槽形式進行施工爆破，能夠有效的控制地震效應，降低地震效應對地表和洞身的危害。

五、爆破結果的檢測和分析

通過監測數據分析及爆破試驗，得出以下結論：

1.為了研究各段最大裝藥量與爆破振速的關系，在爆破施工過程中及時記錄每次爆破各段位裝藥量，根據爆破震速曲線，可以清楚的看出爆破震速監測數值的最大值的出現與裝藥量最大段位基本吻合，個別數據受圍巖硬度及地層變化影響，存在突變。

2.掏槽眼與爆破振速的關系

在爆破施工及各次爆破試驗過程中，可以發現爆破震速最大值多出現在首段爆破時，即爆破震動最大值出現在掏槽眼爆破時，如何降低掏槽眼的最大裝藥量，將是降低爆破震動的關鍵。掏槽眼位置下移、預鉆中空孔增加臨空面、直眼掏槽、分段分級掏槽等，均可以達到減小掏槽眼單段藥量的目的，進而可以降低掏槽爆破的震動。

3.爆破震動振速對周邊環境的影響

在爆破震動速度1.5cm/s以下時，建筑物基本沒有受到損害，建筑物內部人員會受到一定程度的驚嚇；在爆破震動速度1.0cm/ s 以下時，建筑物和內部人員受影響較小，基本可以被接受。因此在城市市區控制爆破，考慮到各種綜合因素，下穿老舊居民樓等建筑物時，爆破震動震速宜控制在1.5 cm/s以下。從不影響內部人員生活角度考慮，在居民樓下部進行隧道爆破開挖，應盡可能把質點振速控制在1.0cm/s 以下，且爆破應盡可能安排在白天不影響人員休息時段進行。

六、結束語

綜上所述，做好爆破減震工作要從多個細節入手，控制好爆破的每一環節。對爆破減震的研究對爆破施工有重大意義，在以后要加強對該領域的研究，保證爆破施工質量。

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