淺埋隧道下穿既有鐵路隧道爆破施工方法探究

【摘要】隨著我國經濟發(fā)展越來越快，公路、鐵路以及水路等交通網絡體系建設越來越復雜，一些地區(qū)常常會出現隧道穿過既有鐵路等情況。爆破是隧道施工重要組成部分，但與常規(guī)形式隧道爆破有所不同，對既有鐵路下隧道爆破施工技術要求更高，故本文結合公司參建的類似項目就淺埋隧道下穿既有鐵路爆破施工方法進行探討。

【關鍵詞】隧道；鐵路；爆破

1、隧道爆破技術難點分析

目前，云南地區(qū)隧道主要的施工方法依然為鉆爆法，如果下穿隧道施工采用鉆爆法，則整個掘進過程中必須確保爆破工程不會對上層鐵路營運產生影響。但實際上，由于隧道與既有鐵路間距設計較近，爆破所帶來的一系列反應極有可能對上層鐵路系統(tǒng)產生影響，包括爆破振動、空氣沖擊波、噪音以及飛散物等均是爆破會產生的危害，因此整個爆破過程務必進行嚴密的計算與分析，制度切實可行的爆破方案。據相關學者研究表明，爆破所產生的振動是造成相鄰隧道損害的主要因素，因此施工中必須對爆破時可能產生的劇烈振動進行有效研究分析，優(yōu)化調整爆破設計參數，確保將爆破振動的影響控制在合理范圍內。此外，隧道爆破開挖方式我們嚴格采用多臺階法進行，在開挖期間對爆破規(guī)模進行嚴格管控，并利用少裝藥、弱爆破、短進尺等方式盡可能降低開挖鉆爆可能對上行鐵路的影響。

2、振動速度管控要求

針對在既有鐵路下進行爆破作業(yè)，應當對爆破開挖范圍外被保護對象的爆破質點振動速度管控在安全范圍內。故而在爆破設計階段，應當對上行鐵路隧道的安全振速等進行明確，并依據《爆破安全章程》相關規(guī)定，將振動速度管控在每秒10-20厘米左右，從而保證既有鐵路隧道襯砌不會受到影響。而在隧道實際施工期間，上部既有鐵路均處于營運狀態(tài)，整條線路上設有接觸網、通訊線路等設施；因此長期的高強度振動極有可能導致隧道的圍巖進一步松垮，巖體出現一系列形變，最終導致隧道防水層防水效果大大降低，造成既有鐵路隧道長期處于病態(tài)，從而大大降低其使用壽命及安全，因此施工中為了確保上層鐵路隧道的結構安全穩(wěn)定，其振動需嚴格控制在10厘米每秒以內。

為了確保現場爆破振動速率控制在合理范圍內，現場施工爆破時可以采用DSVM-4C、Ll20-S等便攜式輕型爆破振動檢測設備對其進行有效檢測，確定爆破時造成隧道實際速度值情況。利用該設備可以同時對現場四個點進行實時監(jiān)控，并獲得多組爆破數據，整個檢測過程自動觸發(fā)，再利用計算機進行科學分析，最終得到相關波形圖。

3、爆破控制措施

為了避免爆破對上層鐵路隧道產生影響，對于振動速度有嚴格要求，因此采取以下措施進行管控。第一，利用分段延時爆破技術，大量工程實踐結果表明，分段延時爆破往往可以最大限度的降低振動速度；其次，為了規(guī)避爆破延時誤差或者延時時間較短等造成地震波的互相疊加，從而促使振動進一步加強，在對雷管段別進行選擇時，需要加大炮孔之間的延時時長，也可以使用跳段布置雷管的方式，不但有助于相互靠近的兩段振動主振有效分離，同時可以有效規(guī)避振動的互相疊加，從而為后排爆破營造良好的臨空面，爆破夾制作用可能對振動起到進一步加強作用；第三，進一步增加空孔數或者擴大空孔直徑，從而增加臨空面，使得振動進一步加強，該方式對于降低掏槽爆破的振動強度尤為有效；最后利用減小爆破進尺、減小炮孔長度，減少單孔裝藥數量等方式，有效降低爆破所產生的強振動。

為了提高現場爆破安全，同時保證上層鐵路隧道的安全性，施工現場必須采取了一系列保護措施。首先，如若現場臨時支撐體系未有及時施作或者現場施工質量不達標，則必須停止現場爆破作業(yè)，待所有準備工作完善后再進行；其次在爆破期間應當委派專門安全監(jiān)管人員對現場進行監(jiān)管，一旦發(fā)現潛在安全隱患應當立即上報相關部門并及時進行處理解決；最后爆破設計時應當對整個起爆網進行仔細連接檢查，利用微差起爆方式進一步降低爆破所產生的一系列振動。整個爆破過程應當符合相關國標要求，依據現場作業(yè)條件明確安全警戒范圍，將現場作業(yè)人員全部撤離至爆破區(qū)外再開始爆破工作。

4、爆破效果分析

待開挖隧道下穿既有鐵路隧道時，實際爆破產生的振動極有可能對原先存在的隧道產生嚴重危害，因此必須對爆破所產生的振動進行嚴格管控。施工中，為了避免對上層鐵路隧道可能產生的影響，建議將爆破振動速度控制在8厘米每秒，在此基礎上再對相關爆破參數進行嚴格設計；其次，為了進一步降低爆破所產生的振動，在設計時采用短進尺、少填藥、增加空孔以及合理安排延時爆破時間等方式規(guī)避，實際現場爆破效果完全滿足預期要求；經過科學合理的施工規(guī)劃，實際工程爆破效果達到預期效果。爆破后，半孔率以及平整度等均符合相關要求，此外爆破對圍巖周邊產生的影響也不大，圍巖穩(wěn)定性較高，整個作業(yè)流程順利、安全以及高效，未有對現行鐵路隧道等產生任何影響。

結語：

爆破是現代隧道施工最主要的掘進方式之一，利用先進的爆破技術可以大大提升隧道建設施工效率。但隧道爆破時往往也存在一定的風險，因此加強對爆破的管控是十分必要的。對于既有鐵路隧道下的隧道爆破作業(yè)，更要進行嚴格的爆破設計與施工。整個爆破的過程不得對上層鐵路隧道產生影響，振動速度應當依據現場情況以及國標相關要求進行合理設計。此外，還應當完善現場安全方面內容，爆破前對上層鐵路隧道進行必要的加固，并利用減小爆破進尺、減小炮孔長度，減少單孔裝藥數量等方式，有效降低爆破所產生的強振動等等，保障現場爆破質量盡可能符合各方面要求。

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作者簡介：

李征文，云南省鐵路總公司，云南昆明。