浅析隧道浅埋段减震措施的应用

摘 要：本文以钱塘江引水入城工程浅埋段隧道施工为实例，具体介绍了隧洞施工减震的几种施工工艺、施工方法，总结出一套适用于城市浅埋隧道、破碎围岩隧道、临近建筑物隧道的爆破技术。

关键词：浅埋;减震;电子数码雷管

在人口密集，建筑物林立的城市进行浅埋隧道施工，必须重视施工对周围环境的影响，由于爆破爆源距离建筑物管线较近，此时爆破震动问题将显得更为突出，过大的震动可能会引起墙体、砼体开裂、油漆脱落、门窗玻璃破碎，甚至严重威胁到建筑物安全，进而引起工程纠纷。随着居民维权意识和环境意识的加强，现在对工程爆破震动的可控性和安全性要求越来越高，在实际施工中，往往不能对建筑物造成微小的损害。在浅埋、软弱围岩隧道施工中，由于施工技术运用或处理不当，经常会造成较大面积的坍方、冒顶，由此带来人身伤害、财产损失及工期延误等是无法估量的。基于上述因素，使得对城市中浅埋段隧道施工爆破震动控制显得越来越重要。

1 引言

杭州市钱塘江引水入城输水隧洞工程是浙江省、杭州市重点工程，全长8公里，总投资11亿元人民币。该工程隧道段穿越处围岩以风化至微风化粉砂岩为主，拱部多处于土、石交界地层，施工中围岩变化频繁。特别是隧洞V标段桩号7+655m至7+591.5m的浅埋暗挖段，位于西湖留下街道花牌楼村7座5层居民楼和1个仓库库房的正下方，洞顶距地表的最小距离为18米左右，爆破施工难度很大，设计要求短进尺分部开挖爆破，要求地表振速严格控制在2cm/s以下。既要保证进度，又要确保安全，这是爆破施工作业面临的巨大技术挑战。

2 钻爆技术要点

本区间隧道需要爆破开挖，但钻爆开挖必须考虑以下技术要点：

(1)钻爆开挖时，要防止爆破震动引起上方软弱地层的坍塌，危及施工安全和地面房屋安全。

(2)隧道埋深浅，距离建筑物过近，钻爆施工易对地面建筑物及地下建、构筑物产生震动影响，甚至破坏。为避免震动对地面建筑物的危害，采用减震、光面爆破。爆破作业遵循浅孔密布的原则：少装药，短进尺，多循环、分台阶开挖。严格控制光爆层的厚度、炮眼问距和装药量，尽可能的减少对地表建筑和周边地层的的扰动。

3 常规爆破现状调查

为了监测爆破振动对周边环境及安全的影响，施工项目部在桩号7+655m处附近设立了爆破监测点。爆破情况下，根据统计，水平方向的爆破振动振速峰值平均值为0.66cm/s，最大值为1.83cm/s；垂直方向的爆破振动振速峰值平均值为1.23cm/s，最大值为5.60cm/s，且有多次爆破的振速峰值超过设计要求2.0cm/s。

为了保证降低爆破对当地居民生活的干扰，保证工程顺利进行，需重新编制减震爆破开挖方案。

4 新开挖方案

4.1 缩短爆破进尺

将爆破进尺从2.5～3m缩短至1～2m，其它参数如下表：

采取缩短爆破循环进尺的措施后，根据爆破振动振速监测成果，垂直方向的爆破振动振速峰值平均值、最大值分别为1.15cm/s、2.63cm/s，仍有多次爆破的振速峰值超过2.0cm/s；水平方向的爆破振动振速峰值平均值、最大值分别为0.63cm/s、1.60cm/s。虽然垂直方向、水平方向的爆破振动振速峰值平均值、最大值均有所降低，但垂直方向的爆破振动振速峰值仍有多次超过2.0cm/s，未能达到控制目标的要求，故必须继续采取下一步的减震措施。

4.2 实行分台阶爆破

将开挖断面分成上下两部份分别实施爆破，上、下部分断面积比约为1:1.15，最大断面积约为调整前的53%，并对爆孔参数作相应变更。

振速监测成果，垂直方向的爆破振动振速峰值平均值、最大值分别为0.84cm/s、1.90cm/s；水平方向的爆破振动振速峰值平均值、最大值分别为0.45cm/s、1.99cm/s。垂直方向的爆破振动振速峰值平均值、最大值均又有所降低，但水平方向的爆破振动振速峰值最大值却有所上升。虽然垂直方向、水平方向的爆破振动振速峰值均小于2.0cm/s。但分台阶爆破相对全断面爆破来说，增加了作业时间（平均每循环增加时间约1小时），给阶段性进度目标带来一定影响。为了找到既能有效地降低爆破振动振速又能兼顾进度的方法，决定采取下一步的措施。

4.3 更换起爆器材

将作为起爆器材的非电雷管改为使用隆芯-1号电子数码雷管，该电子雷采用的集成电路――“隆芯1号”，是国内第一个自主研发的数码电子雷管专用集成电路。数码电子雷管，是一种可随意设定并准确实现延期发火时间的新型电雷管，具有雷管发火时刻控制精度高，延期时间可灵活设定两大技术特点。电子雷管的延期发火时间，由其内部的一只微型电子芯片控制，延时控制误差达到微秒级。对岩石爆破工程来说，数码电子雷管实际上已达到起爆延时控制的零误差，更为重要的是，雷管的延期时间是在爆破现场组成起爆网路后才予设定。采用数码雷管后，我们将延期时间间隔调整为4～5ms。

动振速监测成果，垂直方向的爆破振动振速峰值平均值、最大值分别为0.71cm/s、1.25cm/s；水平方向的爆破振动振速峰值平均值、最大值分别为0.63cm/s、1.54cm/s。垂直方向的爆破振动振速峰值平均值、最大值均又有所降低，水平方向的爆破振动振速峰值平均值有所上升，但垂直方向、水平方向的爆破振动振速峰值均小于2.0cm/s，达到控制减震目标的要求，同时钻爆时间也比全断面钻爆时间缩短约18％，兼顾了项目工程的阶段性进度目标的要求。

5 结论

钱塘江引水入城工程浅埋段的成功爆破的实践证明，数码雷管与常规雷管相比, 具有许多无可比拟的优点: 如数码雷管抗水、抗压性能好; 雷管的起爆时间设置灵活；减震效果好；雷管位置和工作状态可反复检查， 现场网路连接安全简便等。但在实践中也发现, 数码雷管起爆系统存在一个较大的漏洞: 对水平方向的爆破振动振速的影响不明显，且无一定规律, 今后需加以改进。总之, 将数码雷管应用到引水浅埋段工程中是正确的, 而且数码雷管代表了工程爆破向数字化发展的一个方向, 值得在振动控制要求严格、起爆段间时差要求精确、起爆时间长等复杂环境下的工程爆破中大力推广使用。