隧道控制爆破技术--实例

本次爆破设计当隧道周边距楼房距离 10.0m以下，开挖循环进尺为0.5m；当隧道 周边距楼房距离11.0~16.0m，开挖循环进尺 为1.0m；当隧道周边距楼房距离17.0~20.0m， 开挖循环进尺为2.0m；当隧道周边距楼房距 离21.0~28.0m，开挖循环进尺为3.0m；当隧 道周边距楼房距离28.0m以上，开挖循环进 尺为5.0m。
图4-2
K2-550断面炮眼布置
表4-1
开 挖 顺 序 1 1 2 3 4 4 5 6 7 7 8 K α 允许震动 速度 cm/s 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
K2-550里程隧道开挖爆破设计参数
到构筑物 最近距离 /m 9.34 10.84掏槽 11.6 15.88 16.95 19.2掏槽 16.95 19.65 最大允许 装药量/kg 1.86 2.91 3.57 9.15 11.13 16.18 11.13 17.33 循环 进尺 /m 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.75 4 0.25 29 0.75 4 0.25 0.25 0.25 44 68 9 0.15 0.15 0.15 74 115 15 0.75 4 0.25 0.25 0.25 14 36 44 0.15 0.15 0.15 23 61 74
砖
25.87 25.45 25.20 25.36 13.90
砖2 25.20
砖2 25.02 砖2 22.12
7.416 1.85
10.38
ห้องสมุดไป่ตู้
15.59
图4-5 K1-260隧道横断面与建筑关系(m)
4.2.2 爆破设计 隧道开挖周边距地面建筑物最小距离为13.90m， 距人防工事最小距离为1.85m。在无隔措施时开挖循 环进尺0.5m普通控制爆破能满足震动控制要求。故 结合该断面临近人防工事防止施工坍塌，爆破前采在 3区隧道开挖线外侧环布置环向隔振孔，隔振孔直径 为60mm，中心间距为333mm，每隔一个隔振孔向孔 内放置Φ40钢管，管壁不开花孔，钢管内灌注砂浆或 混凝土。如图4-6所示，2区和4区的爆破由人防工事 计算出的爆破参数控制，其余区由地面建筑物计算出 的爆破参数控制。
3.2 爆破震动计算参数
根据本工程所处围岩地质，“青岛地铁第一期 工程 水清沟-青方纺医院试验段施工地质、变形 量测、环境监测总结报告”（总参工程兵第四设 计研究院）资料，“青岛地铁区间隧道施工爆破 对地面震动的影响专题研究报告”（西南交通大 学）资料和《爆破安全规程》（GB6722-2003） 建议值。在爆破震动试验前，介质系数α暂取200、 震动衰减系数α暂取1.6。
楼房边界 泡沫隔振层
钢筋混凝土
隧道边界
图3-5
隔震桩布置形式
4
临近建筑物区段隧道控制爆破 设计及振动分析
受工程规模和复杂城市环境控制，旋臂式掘 进机旋挖非爆破技术难以满足单轴抗压强度大于 80.0MPa弱~微风化花岗岩地层。因此，矿山法施 工中，控制爆破和爆破隔震技术是本工程的关键 技术。
4.1 四川路K2-550断面隧道控制爆破
(3)隧道埋深浅，主要穿越强~微风化花岗岩地层。 四川路隧道Ⅱ级围岩长255.1m,占隧道总长的 17.1％，Ⅲ级围岩段长195.1m，占隧道总长的13.07 ％，：Ⅳ级围岩长923.8m，占隧道总长的61.91％， Ⅴ级围岩长118.2m，占隧道总长的7.9％。
云 南路隧道Ⅱ级围岩长670.7m,占隧道总长的 41.7％，Ⅲ级围岩段长0.0m，占隧道总长的0.0％，： Ⅳ级围岩长467.8m，占隧道总长的29.1％，Ⅴ级围 岩长470.7m，占隧道总长的29.2％。
9.95
16.04掏槽 14.72 18.44
2.25
9.43 7.29 14.33
9
200
1.6
2.0
1.0
0.25
57
4.2 云南路K1-260里程隧道爆破
4.2.1 断面区段工程概况 云南路K1-260断面区段，隧道穿越弱风化花 岗岩，采用台阶法施工。隧道下穿地面1栋1层砖 房和3栋2层砖房，隧道左上方1.85m处有一人防工 事。隧道与地面建筑物及人防工事的关系如图4-5 所示。
根据周边开孔岩石切断比例和以往隔振爆破实 测经验，该隔振效果按爆破振动衰减25％计算爆破 参数，图4-2中1区、4区、7区布置掏槽孔，掏槽孔 共四孔成正方形布置，孔间距a＝60cm，孔径D＝ 40mm，孔深L＝1.1m，中间设直径为80mm空孔。 周边光爆眼间距a＝30cm，最小抵抗线W＝40cm， 孔径D＝40mm。辅助眼孔间距a＝60cm，排间距b ＝50cm，孔径D＝40mm，孔深L＝1.1m。底眼孔 深L＝1.1m，单孔装药量为0.3kg。该断面爆破设计 参数如表4-1所示。
对于地面建筑楼房，当开挖循环进尺为0.5m时， 无隔震措施，隧道周边距楼房距离应在7.7m以上； 对于地面建筑楼房，当开挖循环进尺为1.0m时， 无隔震措施，隧道周边距楼房距离应在9.4m以上。
3.4 降低施工爆破振动的技术措施
3.4.1 降低循环进尺 不论是掏槽眼、辅助眼还是周边眼，其单孔装 药量都与隧道开挖的循环进尺有关，循环进尺越 大，单孔装药量越多，爆破引起的地面构筑物质 点振动速度越大。但循环进尺太小，不但影响施 工进度，爆破开挖的成本也随着加大。
2
隧道爆破振动控制技术现状
控制爆破振动、保护建筑物免受破坏，是土建 工程中经常会遇到的问题。
针对青岛地下铁道工程硬岩地质爆破震动对环 境影响问题，总参工程兵第四设计研究院、上海 同济大学和西南交通大学等单位，采用现场实测、 理论分析和模拟试验等手段，先后开展了爆破震 动等环境影响研究，得到重要第一手资料。 福州予山溜冰场工程：花岗岩地层24×16m地 下洞室，最小距离7m，6分部循环进尺1.0m，爆 破效果在2.0cm/s以下。
3.4.2 实现单孔起爆的掏槽眼形式 掏槽眼是在无临空面条件下最先起爆，为达到 掏槽效果，楔形掏槽多需掏槽眼同时起爆。为实 现掏槽眼单孔起爆，采用大直径中空直眼掏槽方 式。开挖循环进尺为2.0m以下时，采用一个中空 眼四个直眼掏槽方式，开挖循环进尺为3.0m以上 时，采用2~3个中空眼4~6个直眼掏槽方式。以开 挖循环进尺5.0m为例，直眼掏槽方式如图3-1所示。 掏槽深度取为5.15m，采用三中空孔形式，装药眼 直径为48mm，中空眼直径为80mm。
4.1.1 断面区段工程概况 四川路K2-550断面区段，隧道穿越微风化花岗 岩，大断面隧道采用双侧壁导坑法施工。隧道下 穿地面27层混凝土建筑楼房和3层砖房，隧道与地 面建筑物的关系如图4-1所示。
砼27
砖3
16.95
9.34
15.066 27.637
图4-1 K2-550隧道横断面与建筑关系（m）
30 30
60
60 图3-1 中空直眼爆破炮眼布置(cm)
3.4.3 预裂减震爆破
在隧道周边或者在其它边界，采用密集钻孔和 低密度装药预先爆破形成切割缝，或密集钻孔间 隔装药(两个装药孔中间的孔不装药，为空孔，主 要起切缝导向的作用)预先爆破形成切割缝的控制 爆破技术。 由于导向空孔的存在，切割爆破时可以单孔起 爆。根据工程实践，若岩石完整，能形成比较完 整的切割缝，可以有效降低爆破振动速度。
3
3.1
爆破振动控制标准及影响分析
建筑物的爆破振动标准
建筑物的爆破振动安全允许标准与建筑物的重 要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条 件等因素有关。考虑城市居民对爆破震动的不良 感觉和承受力，钢筋混凝土楼房和砖房地面以上 爆破振动安全允许标准值[V]统一取2.0cm/s，地 面下房屋基础爆破振动安全允许标准值[V]统一 取3.0cm/s，人防工事爆破振动安全允许标准值[V] 取20.0cm/s。
1
工程特点
(1) 断面大，高跨比小：本工程三车道公路隧 道断面的净空面积大于100m2 ，采用矿山法复合式 衬砌，开挖跨度15.5~16.5m，高跨比0.667~0.685。 喇叭口段最大断面内净空27.383m×13.465m，净空 面积288.5m2。 (2) 地面建筑物密集：地面建筑密集，地中人 防工事和地下管线众多。四川路地面有建筑房屋区 段长1428.9m，占隧道总长的95.8％。云南路地面有 建筑房屋区段长1215.8m，占隧道总长的75.54％。
胶州湾湾口海底隧道青岛端接线工程
隧道施工爆破振动对建筑物影响分析
阶段研究报告
青岛市市政工程设计研究院 石家庄铁道学院 二ΟΟ七年一月
汇报内容
1.工程特点
2.隧道爆破振动控制技术现状
3.爆破振动控制标准及影响分析 4.临近建筑物区段隧道爆破设计及振动分析 5.一般区段隧道及洞口明挖段控制爆破设计及振动分析 6.隧道施工变形和洞室稳定性分析 7.洞口明挖段基坑稳定性分析 8.隧道衬砌结构安全性分析 9.施工进度估算 10.结论和今后工作建议
4.1.2 爆破设计 由于隧道开挖周边距地面建筑物最小距离 为9.34m，在无隔措施时开挖循环进尺0.5m 普通控制爆破也不能满足震动控制要求。故 结合该大断面临近楼房防止施工坍塌，爆破 前采在隧道开挖线外侧起拱线以上整环布置 环向隔振孔，隔振孔直径为128mm，中心间 距为333mm，每隔一个隔振孔向孔内放置 Φ98钢管，管壁不开花孔，钢管内灌注砂浆 或混凝土。
25.5m 隧道开挖轮廓线
φ42空孔 A 1.0m 间距0.1m
A大样
图3-4
钻孔替代预切槽形式
3.4.5 隔断桩隔震技术
除了上面提到的减震与隔震爆破技术外，还可 以在地面沿建筑物基础周边施做隔断桩的方法， 可以起到截断爆破振动波的传播路径或减小爆破 振动波的传播距离，从而降低地面构筑物质点的 振动速度。 如隧道临近楼房，可采用钻孔灌注桩(图3-5)， 按直径800mm，间距1500 mm布置。