張銳

摘 要： 廈蓉改擴(kuò)建高速公路京源口隧道鄰近既有運(yùn)營隧道，隧道間凈距較小，施工難度較大，爆破施工中針對特殊施工條件對影響運(yùn)營段隧道的開挖制定專項(xiàng)施工措施。介紹了微振控爆的優(yōu)化設(shè)計及施工工藝控制、爆破震動監(jiān)測等。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋分析，隧道開挖過程中對既有運(yùn)營隧道的影響在規(guī)范允許范圍內(nèi)，為鄰近既有運(yùn)營隧道爆破開挖提供了有益的參考。

關(guān)鍵詞： 高速公路隧道;鄰近既有線;微振控爆;爆破監(jiān)測

【中圖分類號】U445.6 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）04-0216-02

1 引言

在鐵路公路建設(shè)中，經(jīng)常會出現(xiàn)兩條平行隧道并行開挖或者在既有隧道附近新建一條隧道的情況。施工過程中隧道的爆破開挖對既有隧道的安全影響較大，受爆源、介質(zhì)和隧道自身三大條件的影響，會引起鄰近既有隧道圍巖的損傷和穩(wěn)定。施工中的關(guān)鍵是控制爆破對圍巖的破壞，保證爆破施工中既有隧道的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的安全性。鄰近既有隧道的施工采用微振控爆、分區(qū)開挖、循環(huán)施工方案，可減小爆破振動降低炸藥單耗，有效降低對既有運(yùn)營隧道的影響。

2 工程概況

廈蓉改擴(kuò)建高速公路京源口隧道設(shè)計為分離式雙向四車道，隧道凈空（寬×高）10.25m×5m，里程YK162+091～YK163+000，全長909m，隧址區(qū)屬中低山地貌，進(jìn)口段圍巖主要以坡殘積粘性土、全-強(qiáng)-中風(fēng)化花崗巖，巖體散體結(jié)構(gòu)，開挖中地下水多呈面狀滲透，自穩(wěn)能力差。

既有運(yùn)營公路爆破施工影響范圍：隧道進(jìn)口段鄰近既有運(yùn)營高速公路隧道，根據(jù)《爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)》交通隧道控制爆破振速為10cm/s。我國隧道設(shè)計規(guī)范規(guī)定：在Ⅳ、V類圍巖中，兩隧道凈距應(yīng)大于（2.0～2.5）B（B為隧道開挖寬度），兩條隧道間距較小時影響既有隧道的穩(wěn)定性[1]。根據(jù)設(shè)計本隧道凈距小于30米時，開挖過程中要考慮對既有隧道的穩(wěn)定性的影響，影響段里程為YK162+091～YK162+350，長度為259m，間距17～30m。

3 微振控爆施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 確業(yè)最佳安全用藥量

根據(jù)相關(guān)規(guī)范和設(shè)計圖要求，京源口隧道設(shè)計規(guī)定爆破振速控制在10 cm/s以內(nèi)。依據(jù)《爆破安全規(guī)程》，可以初步計算隧道掘進(jìn)爆破炸藥安全用藥量[2]。

Q=（R×avk）3

式中：Q—同段別雷管同時起爆炸藥安全用量，kg;

v—質(zhì)點(diǎn)允許振動速度，10cm/s;

R—爆破區(qū)藥量分布的幾何中心至既有線京源口隧道邊墻的距離，R=17m;

k、α—地質(zhì)條件等多種因素有關(guān)的系數(shù)，k=300、a=1.8。

計算得出，在確保既有線隧道二次襯砌爆破振速不大于10cm/s的條件下，最大齊爆炸藥用量Q=16.96kg。

3.2 爆破施工方式

3.2.1 微振控爆

本隧道鄰近既有運(yùn)營公路隧道，隧道爆破施工時會影響到既有線隧道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及運(yùn)營安全。在施工過程中要對既有隧道進(jìn)行密切觀測及監(jiān)測，以確保既有隧道的安全，且隧道地質(zhì)復(fù)雜，施工難度大，為減小影響，采用微振控爆、分區(qū)開挖、循環(huán)施工方案，減小爆破振動，降低炸藥單耗，有效的降低爆破過程中對既有隧道的影響[3]。隧道開挖影響段為Ⅴ級圍巖，采用三臺階法微振控爆施工。

3.2.2 循環(huán)進(jìn)尺

為保證爆破開挖過程中對既有線的影響在設(shè)計規(guī)定爆破振速范圍內(nèi)，同時又考慮到施工的功效性，遵循“短進(jìn)尺多循環(huán)”的原則[4]，Ⅴ級圍巖每循環(huán)掘進(jìn)0.8m。

3.2.3 炮眼布置

炮孔形式采用線形布置和起爆。便于布置炮孔，炮孔參數(shù)準(zhǔn)確，有較好的臨空面，可提高炸藥能量利用率，具有減震效果。布置時先布置掏槽眼，周邊眼，然后進(jìn)行底板眼、拱內(nèi)圈眼、輔助眼、減振眼。

周邊眼采用光面爆破，裝藥結(jié)構(gòu)為空氣間隔裝藥;減振眼為空眼內(nèi)裝水袋，掏槽眼、底板眼、輔助眼采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。嚴(yán)格用炮泥堵塞，在低爆速和低猛度的炸藥爆破時，產(chǎn)生的爆炸氣體可有效的延長作用時間，提高炸藥能量利用率，降低單位耗藥量，從而降低了振動速度。一般淺眼應(yīng)不小于20cm，中深眼不小于50cm。規(guī)范規(guī)定周邊眼的堵塞長度不宜小于20cm。

3.2.4 起爆方式

炮眼起爆順序?yàn)椋禾筒垩邸o助掏槽眼—輔助眼—底板眼—周邊眼。采用多段微差起爆（由內(nèi)向外），其中主爆區(qū)的周邊眼比輔助眼跳2段起爆，并用同一段雷管。主爆區(qū)使用非電毫秒雷管，周邊眼用導(dǎo)爆索一次同時起爆。

3.3 微振控爆鉆爆方案

3.3.1 上臺階爆破設(shè)計

（1）上臺階炮眼布置圖（見圖1和圖2）

（2）上臺階鉆爆參數(shù)（見表1）

3.3.2 下臺階爆破設(shè)計

（1）下臺階炮眼布置圖（見圖3）

（2）下臺階鉆爆參數(shù)（見表2）

3.3.3 仰拱爆破設(shè)計

（1）仰拱炮眼布置圖（圖4）

（2）仰拱鉆爆參數(shù)（見表3）

3.3.4 爆破網(wǎng)絡(luò)

隧道開挖爆破采用非電毫秒微差起爆法，分傳爆雷管簇聯(lián)方式進(jìn)行連接。隧道開挖爆破起爆網(wǎng)路敷設(shè)見圖5。

3.5 微振控爆施工控制要點(diǎn)

（1）減擾動：控制爆破對圍巖的破壞采用微振控爆，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況及監(jiān)測反饋數(shù)據(jù)嚴(yán)格控制裝藥量，以減小對圍巖的擾動。

（2）精鉆眼：鉆眼位置嚴(yán)格按方案進(jìn)行。鉆眼時輔助眼保持與隧道軸線平行，除底眼外，其它炮眼口比眼底低5cm，以便鉆孔時的巖粉自然流出，周邊眼外插角控制3°～4°以內(nèi)。掏槽眼嚴(yán)禁互相打穿相交，眼底比其它炮眼深20cm。

（3）分段裝：裝藥前炮眼用高壓風(fēng)吹干凈，檢查炮眼數(shù)量。裝藥時，專人分好段別，按爆破設(shè)計順序裝藥，裝藥作業(yè)分組分片進(jìn)行，定人定位，確保裝藥作業(yè)有序進(jìn)行，防止雷管段別混亂，影響爆破效果。每眼裝藥后用炮泥堵塞。

（4）分區(qū)爆：掏槽眼—輔助掏槽眼—輔助眼—底板眼—周邊眼。雷管連接好后有專人檢查，檢查雷管的連接質(zhì)量，看是否有漏連的雷管，檢查無誤后起爆。

（5）控開挖：控制超欠挖，保證隧道凈空，做到“少欠少超”光面爆破平均線超挖量小于15cm，控制洞碴粒徑以利于挖掘機(jī)、裝載機(jī)裝碴。

（6）勤測量：隧道開挖每個循環(huán)都進(jìn)行施工測量，控制開挖斷面，在掌子面上用紅油漆畫出隧道開挖輪廓線及炮眼位置，誤差不超過5cm。并采用激光準(zhǔn)直儀控制開挖方向。

4 爆破振動監(jiān)測

爆破影響主要在隧道結(jié)構(gòu)本身的安全，采取爆破振速監(jiān)測裝置進(jìn)行監(jiān)測。

4.1 爆破振動監(jiān)測

在隧道爆破開挖過程中，為確保既有線隧道的結(jié)構(gòu)安全，每步的每個循環(huán)都需在與掌子面或臨近掌子面同一里程的既有線隧道上設(shè)置一組由傳感器、測震儀及筆記本電腦組成的測振系統(tǒng)進(jìn)行振動速度監(jiān)測。首次爆破時，采用全斷面布置測點(diǎn)間距5m。根據(jù)實(shí)際的監(jiān)測結(jié)果研究表明，既有隧道最大振動點(diǎn)往往出現(xiàn)在迎爆側(cè)曲墻中部和上部，以反射拉伸破壞為主，是最危險的區(qū)域;最大剪應(yīng)力出現(xiàn)在迎爆側(cè)下部，有剪切破壞的可能。后期測點(diǎn)布置只在既有線隧道迎爆側(cè)下部和中部布置測點(diǎn)即可。監(jiān)測結(jié)果及時反饋，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果實(shí)時調(diào)整每孔裝藥量、同一段別雷管起爆藥量和起爆間隔時間?？刂票普袼倏刂圃?0cm/s以內(nèi)。

4.2 爆破振動監(jiān)測結(jié)果

振速主要由最大段裝藥孔爆破時產(chǎn)生的峰值為主，振速最大值出現(xiàn)在底部邊墻上。爆破里程樁號、進(jìn)尺深度、最大段裝藥量和最大振速見表4。由表4可以看出，監(jiān)測到的速度峰值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計值（10cm/s），所以該鄰近既有隧道施工的爆破設(shè)計安全可行。

5 安全控制措施

（1）會同各相關(guān)單位對既有運(yùn)營公路老京源口隧道進(jìn)行全面現(xiàn)狀調(diào)查，并做好影像、檢測、調(diào)查資料記錄存檔。

（2）現(xiàn)場配備專職安全員、安全防護(hù)員，所有人員經(jīng)專業(yè)控爆技術(shù)培訓(xùn)合格后上崗，由運(yùn)管單位對運(yùn)營線24小時安全監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時反映。

（3）爆破時段宜選在夜間10：00后車輛較少時段進(jìn)行，法定節(jié)假日視車流情況確定是否施工，并加強(qiáng)監(jiān)控。

（4）爆破時通過檢測振速與既有線隧道洞內(nèi)的變化情況，在保證既有線安全的情況下，優(yōu)化爆破參數(shù)，保證施工安全與效率。

（5）既有線隧道內(nèi)設(shè)置振速監(jiān)測點(diǎn)，爆破期間由第三方指派專業(yè)人員進(jìn)行爆破振速監(jiān)測，專業(yè)爆破監(jiān)測隊(duì)現(xiàn)場監(jiān)測。

（6）嚴(yán)格按照微振控爆和光爆參數(shù)來指導(dǎo)鉆爆施工，控制每段雷管最大齊爆藥量來控制爆破產(chǎn)生的振動速度。

6 結(jié)束語

新建京源口隧道鄰近既有運(yùn)營公路隧道，爆破施工根據(jù)圍巖類別、線間距進(jìn)行設(shè)計，控制爆破進(jìn)尺和最大起爆藥量，弱化對圍巖的擾動，保障既有隧道的結(jié)構(gòu)安全性。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，調(diào)整選擇合理的掏槽形式和光爆參數(shù)，提高爆破效果。V級圍巖采用三臺階法微振控爆施工，經(jīng)過監(jiān)測振速遠(yuǎn)小于安全允許值，對鄰近既有運(yùn)營公路隧道的隧道施工具有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.爆破安全規(guī)程：GB6722-2014[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014：5-6.

[2] 重慶交通科研設(shè)計院.公路隧道設(shè)計規(guī)范：JTG D70-2004[S].北京：人民交通出版社，2004

[3] 汪旭光.爆破設(shè)計與施工[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2015：357-358.

[4] 關(guān)寶樹.隧道工程施工要點(diǎn)集[M].北京：人民交通出版社，2011：64-66.