大跨度隧道浅埋下穿地表建筑群爆破技术

摘要：结合工程实例,介绍了大跨度隧道浅埋下穿地表建筑群控制爆破技术,从施工方案的确定、施工工艺、施工难点等方面进行了论述,提出了关键技术措施,指出该措施对大跨度隧道隧道浅埋下穿地表建筑群爆破施工是合理有效的。

关键词：大跨度；浅埋下穿；控制爆破技术

Abstract: this paper combine with an example, describes the control blasting techniques of large span tunnels beneath the shallow surface buildings, discussed in terms of construction scheme for the construction process, construction difficulties, the key measures that the measure span tunnel shallow beneath the surface buildings blasting is reasonable and effective.Key words: large span; shallow beneath; controlled blasting technology

中图分类号：[U25]文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）02-

1、概述

1.1、工程概况

人和场隧道位于新建兰州～重庆铁路LYS-14标段，重庆枢纽区间，起讫里程DK947＋510～DK951＋960，全长4.45km，为双线隧道。

隧道浅埋下穿水库、城市道路、公路隧道、立交桥、高楼、别墅等重要建筑物，上跨既有铁路隧道，且隧道通过人工填土段及深层天然气影响区（煤系地层），本隧道最大埋深105m，最小埋深不足11m，属浅埋高危隧道。

1.2、设计概况

隧道平面位置：人和场隧道进口端位于R=3500m及L=460m的左转曲线、R=3500m及L=460m的右转曲线上（DK947＋532.718～DK950＋276.278）；出口端位于R=800m及L=150m的左转曲线上（DK951＋276.331～DK951＋931.697）；其余段落为直线。

纵向坡度：DK947＋508.29～DK950＋443段(2934.71m)位于10.4‰的下坡段，DK950＋443～DK951＋960.62段(1517.62m)位于3‰的下坡段。

1.3、地质构造

本隧道段线路走向由西北向东南，隧道穿越地段的地质构造形迹以北东向单倾斜为主，岩层产状稳定，平缓。产状走向NE，倾向NW，倾角8-16°，节理裂隙不甚发育，多为风化裂隙，延伸性较差。

2、施工难点

⑴隧道跨度达到14.6m。

⑵隧道浅埋下穿地表建筑物群，需严格控制爆破参数，采用控制爆破技术。

⑶控制爆破地震波速度，保证地表建（构）筑物的安全。

3、线路正上方通过建筑物情况

隧道先后穿过比华利别墅群，中央美地住宅小区、人和场立交桥、人和丽景住宅小区、规划小区、渝景苑住宅小区、古木峰公路隧道、六一水库和湘渝二线隧道、渝怀铁路隧道。该隧道上方房屋遍布，人烟稠密。隧道沿线附近共通过35座建筑物。通过隧道正上方的主要有：

⑴、比华利别墅区，穿越别墅11栋，最小埋深26m。

⑵、中央美地小区，穿越楼房5栋，最小埋深30m。

⑶、人和立交桥区，穿越匝道3条，最小埋深28m。

⑷、人和丽景花园小区，穿越楼房5栋，最小埋深26m。

⑸、规划小区，穿越楼房3栋，最小埋深23m。

⑹、渝景苑小区, 穿越楼房3栋(其中两栋19层，一栋15层)，最小埋深25m。

⑺、古木峰公路隧道，穿越隧道两条，最小埋深30m。

⑻、六一水库，穿越水库314m，最小埋深11m。

⑼、上跨既有渝怀人和场隧道、湘渝二线新人和场隧道，最小埋深10.68m。

⑽、上跨新建渝利线火峰山隧道，埋深8.9m。

4、施工方案的确定与主要工艺过程

4.1、施工方案的确定

⑴控制爆破试验段理论依据：

降低爆破地震波对地表建筑物的破坏作用，保证地面建筑物的安全，即减震控制爆破。

根据《爆破安全规程》（GB6722-2003）规定,一般建筑物和构筑物的爆破地震安全性应满足地震安全速度的要求，如下：

一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物为2～3cm/s；

钢筋混凝土框架房屋为5cm/s；

交通隧道不超过20cm/s。

根据《爆破安全规程》规程的要求，并结合本隧道所处的地理位置、地质情况、地表的建筑物的重要程度以及小区业主要求，拟定出地表质点振动速度：

比华利别墅区不超过1.5cm/s。渝景苑、人和丽景、中央美地等小区不超过2.0cm/s。

古木峰公路隧道不超过15cm/s。

渝怀、湘渝二线人和场既有线隧道不超过5cm/s。

如果爆破地震波引起的建筑物的地面质点振动速度小于以上规定，即不会危及建筑物安全；反之，则会危及建筑物安全。

试验段爆破方案设计的理论依据：通过控制单段最大装药量，来控制地面质点的振动速度，以此来控制爆破施工作业，确保地面建筑物的安全。

我国爆破安全规程采用下面萨道夫斯基公式计算爆破时产生的质点峰值振动速度：

式中：――质点峰值振动速度，cm/s；

――炸药量，kg；齐发爆破为总药量；延迟爆破为最大一段药量；

――保护目标到爆源的距离，30m；

、――与爆破点至计算点间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，可按表2选取，也可通过类似工程选取或现场试验确定。

表2爆区不同岩性的、值与岩性的关系

根据地质资料及现场调研，初步确定值取160，值取 1.6。

当爆破对地表建筑物的振动标准控制在1.5cm/s时，根据萨道夫斯基公式计算，得出最大段药量为：16.69kg。

⑵爆破参数比选：

炸药选用乳化炸药，雷管选用电雷管，非典毫秒雷管调段使用段间距时差控制在100ms以上。

⑶爆破参数确定

隧道施工至别墅区前方100m处，进行控制爆破试验。经过50m的试验段最终确定隧道下穿别墅区采用上下台阶法开挖，上台阶开挖高度7.35m，下台阶开挖高度3m，上台阶分六次爆破。

4.2、隧道穿越别墅群段施工工艺

⑴穿越别墅区控制爆破

下穿别墅区隧道整个断面分为六部起爆：

检测结果为Ⅰ部起爆振动速度为0.169cm/s，Ⅱ部起爆振动速度为0.969cm/s，Ⅲ部起爆振动速度为0.974cm/s，Ⅳ部起爆振动速度为0.934cm/s，Ⅴ部起爆振动速度为0.569cm/s，Ⅵ部起爆振动速度为0.531cm/s。

⑵支护形式

Ⅳ级围岩初期支护参数：拱部φ42超前小导管注浆：φ42超前小导管，长3.5m、环向间距0.4m，纵向间距2.4m，小导管注1：1水泥浆，注浆压力为0.5Mpa～0.8 Mpa；格栅钢架：拱墙格栅钢架纵向间距1.0m；节点采用厚度δ=16mm的钢板、M20螺栓联结。钢架间采用φ22带肋钢筋连结，环向间距1.0米，纵向间距1.0米。径向锚杆：拱部采用φ22中空锚杆，边墙采用Φ22砂浆锚杆，锚杆长为3.5m，环向间距1.2m，纵向间距1.2m；钢筋网片：采用φ6钢筋，网格间距20cm×20cm；锁脚锚杆：每榀8根，单根长3.5m；喷射混凝土：C25喷射混凝土，厚25cm。

⑶监控量测

试验段施工时及时进行围岩量测、地表建筑物监测、爆破地震波振动速度量测，根据测量结果及时修整施工方法、钻爆设计参数及循环进尺。

①上台阶爆破开挖时，测量地表处的爆破振动速度，开挖后2h内测量地表建筑物的沉降情况。

②下台阶爆破开挖时，测量地表处的爆破振动速度，开挖后2h内测量地表建筑物的沉降情况。

③仰拱施工前测量地表建筑物的沉降情况。

④衬砌施工前测量地表建筑物的沉降情况。

⑤洞内围岩量测按正常施工进行。

4.3、爆破方案优化

根据振动速度监测仪器检测结果及时调整爆破参数拟采用以下方法：①减小最大段一次起爆最大装药量；②增加非电雷毫秒雷管段别，保证总装药量，保证爆破施工的效果；③增加相邻段位非电毫秒雷管段位的时差，从而减小地震波的叠加。

五、工程效果

通过地震波监测分析结果，已穿越的五栋别墅,地震波振动速度均小于《爆破安全规程》（GB6722-2003）规定的1.5cm/s,最大震速0.974cm/s。满足设计和规范要求,地表建筑物倾斜、下沉变化为0，达到设计控制要求,未发生建筑物损伤、人员伤亡事故,确保了隧道施工安全。

六、结语

控制爆破是隧道施工中的一个难点,地震波振动速度控制直接影响到地表建筑物结构的稳定以及住户的人身安全,地震波的控制根据实际情况,合理确定施工方案,通过隧道爆破试验段最终确定钻爆参数。合理的钻爆设计及监测在浅埋下穿地表建筑物隧道施工中是至关重要的。

参考文献：

《爆破安全规程》（GB6722-2003）

齐景岳，刘正雄，张儒林，等． 隧道爆破现代技术［M］．北京: 中国铁道出版社，1995．

张继春，曹孝君，郑爽英，等． 浅埋隧道掘进爆破的地表震动效应试验研究［J］． 岩石力学与工程学报，2005( 22) : 4158 －4163．

李旭东，白海峰，周志顺． 地面建筑物控制爆破的浅埋隧道暗挖方法研究［J］． 铁道工程学报，2011( 1) : 47 －50