2022年繁华城区浅埋大断面隧道减震爆破技术.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 繁华城区浅埋大断面隧道减震爆破技术摘要文章以重庆轻轨较新线临江门车站隧道为例,介绍了复杂条件下城市浅埋硬岩特大断面隧道减震爆破的施工方法；开挖爆破中由于采纳了一系列综合减震措施 ,使其对隧道周边围岩的影响降低到了最小程度；在爆破设计中 ,掏槽眼增加了减震孔 ,周边眼增加了导向孔 ,并实行隔孔装药方式 ,对提高炮眼利用率起到了良好的作用；监测结果说明 ,爆破震速掌握较好；关键词 城市轻轨 浅埋大断面隧道车站隧道 减震爆破1 前 言城市浅埋、暗挖、硬岩大断面隧道 上并不多见 ,随着城市建设的不断进展,在我国隧道建设史 ,地面空间已不能满意城市功能的

2、要求 ,地下空间的开发利用已越来越显示出它的优越性；临江门车站是重庆轻轨较新线的一个中间站 ,位于重庆市渝中区解放碑商业步行街下,埋深 1014m, 开挖高度名师归纳总结 为 20.885m, 开挖宽度为23.04m, 开挖断面积为421m2 ；车第 1 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 站周边高层建筑林立,与 35 层高的世贸中心大厦水平距离仅4.5m, 具有典型的城市浅埋硬岩大断面隧道的特点及施工难 度；本文以临江门车站隧道的减震爆破施工为例 ,介绍城市浅埋大断面隧道减震爆破技术,以供同类工程参考；2 工程地质及结构设计概述临江门站

3、在区域构造上属于解放碑向斜轴部地段 ,岩层产状平缓 ,走向与车站轴线大体一样或以小角度斜交；临江门站出露地层为第四系全新统人工填土,下伏基岩为侏罗系中统上沙溪庙组砂岩和砂质泥岩,无断层构造裂隙发育,围岩拱部为砂岩 ,边墙大部分为泥岩,较场口一端边墙砂岩较厚,黄花园一端边墙为泥岩,车站底部全部为泥岩；车站洞室段水文地质条件简洁 ,由于街道市政排水设施完备 ,因此 ,仅少量地表水沿着破裂的地下管道渗透于砂岩中 ,形成基岩裂隙水；场地所在区域地震基本烈度为 度；临江门 车 站 隧 道 最 小 覆 盖 层 厚 度 为10.5m, 其 中 地 表 土 层 厚2.8m 、基岩厚 7.7m ；最大掩盖层厚度

4、也只有 14.58m, 其中地表土层厚 4.1m 、基岩厚 10.5m ；车站地面两侧高层建筑林立,车站沿途两侧主要建筑物名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 有:解放碑酒楼和新潮商场现正在改建为图书金融大楼、时代广场 在建 、和平电影院、新世纪百货大楼、颐之时大酒楼、重庆世贸中心在建 、都市广场；对车站隧道影响较大的有 :时代广场、世贸大厦、新世纪百货、都市广场；车站较场口端位于邹容路步行街下,街面行人密布,黄花园端地面上车流滚滚；车站地下人防洞室密布,纵横交叉 ,与车站隧道洞室在平面和空间上有交叉、有平行、有重合

5、,人防洞室分布在车站洞室拱部 件；,构成了复杂的工程地质和环境地质条依据临江门站的工程特点,隧道设计采纳新奥法设计,车站隧道采纳复合式衬砌结构；车站施工采纳双侧壁导洞法分步开挖及全断面整体式衬砌,最终开挖核心部分和仰拱；施工步序如图 1；3 钻爆设计与施工3.1 爆破特点及要求由于车站隧道位于市中心繁华商业区,隧道埋深浅 ,地表高层建筑物林立 ,地下室开挖边界距车站开挖边线水平距离只有 4.5 7.8m, 基础底部标高在隧道起拱线部位；地面街道名师归纳总结 行人车辆密度大,地下人防洞室错综复杂；隧道爆破施工必第 3 页,共 14 页须在确保高质量的隧道开挖断面和进尺的同时,将爆破震惊- - -

6、 - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 掌握在尽可能小的范畴内,以保证地表及建筑物的安全和对四周环境的影响；为此,爆破必需满意:爆破震惊波速应掌握在 1.5 2.0cm/s ；为爱护世贸中心大厦与车站隧道之间的岩柱,该段爆破影响围岩松动圈要求掌握在 率在 90% 以上 ,光爆的半壁抛眼留痕迹率在2m 以内；炮眼利用 80% 以上；平均线性超挖不大于 10cm, 最大不超过 15cm ；相邻两循环炮眼连接台阶不大于 10cm ；局部欠挖面积小于 0.1m2, 最大欠挖小于 5cm ；3.2 钻爆设计原就1 以地面建筑物基础底部或地面 至爆源中心距离R为安全掌握半径 ,借

7、助于体会公式 :Qm=R3Vkp/K3/ ,并以质点振动波速度限值 2cm/s 作为掌握标准 ,对各部分所答应的单段用药量进行反算 ,并进行试爆试验 ,以取得合理的爆破参数；2 依据现场的地质及施工条件,采纳微台阶分部开挖,每部分又分多次爆破 ,一般段循环进尺掌握在 2m 以内 ,过世贸大厦段循环进尺掌握在 1m 以内 ,掌握爆破规模 ,以达到掌握质点震惊速度的目的；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 量；侧；3 炮眼按浅密原就布置 ,掌握单眼装药量和单段装药4 上导洞 1 部掏槽眼位尽量布置在远离建、构筑物一5上导

8、洞1 部及拱部4 部开挖断面周边眼间均设直径为 50mm的减震空眼 ,中导洞2、3 部开挖时在两侧各预留1m 的光爆层；6核心 5、7 部、仰拱 8 部的爆破以松动爆破为主 ,掌握爆破飞石对衬砌台车及衬砌混凝土表面的破坏；7 地面、洞内均需协作爆破震惊监测 数,以满意环境及施工要求；3.3 钻爆设计3.3.1 减小爆破地震惊强度的方法,准时调整钻爆参名师归纳总结 本工程除了采纳光面爆破施工的减震措施外,拟采纳周第 5 页,共 14 页边密排空眼减震,开挖面增打减震孔、预留光爆层等综合减- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 震措施的爆破技术；3.3.2 爆破

9、参数挑选爆破参数的确定采纳理论运算法、工程类比法与现场试爆相结合 ,在保证爆破震惊速度符合安全规定的前提下 ,提高隧道开挖成型质量和施工进度；1炮眼深度 L 本爆破设计的炮眼深度主要受爆破地震惊强度掌握 ,设计炮眼深度依据爆破部位不同进行调整2炮眼数目 N ,一般为 1.0 2.0m ；本爆破设计炮眼直径采纳 42mm, 每次开挖面积约为36 50m2, 单位面积钻眼数为 眼；3炮眼布置1.5 个 未包括光面爆破炮周边炮眼布置采纳体会公式和工程类比法确定；按规名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 定炮眼间距 E=8 1

10、2dd为炮眼直径 ；抗击线 :W=1.0 1.5E ；本设计为隔孔装药,炮眼间距为250mm, 炮眼直径为42mm, 能满意 E 值要求；类似工程地质的装药集中度:q=0.1 0.15kg/m, 由于本设计炮眼间距为 250mm, 且为隔孔装药 ,因此设计装药集中度取最小值 q=0.1kg/m ；掏槽眼布置主要应用于侧壁导洞 用空眼双层复式楔形混合掏槽；1 部 ,本爆破设计采为降低爆破地震惊强度 ,循环进尺依据开挖部位不同来确定 ,掘进炮眼深度依据循环进尺来确定；当炮眼直径在35 42mm的范畴内时 ,抗击线 W 与炮眼深度有如下关系式:W=15 25d 或 W=0.3 0.6dL, 在坚硬难

11、爆的岩体中或炮眼较深时,应取较小的系数,反之就取较大的系数；4单眼装药量的运算周边眼装药参数在上面已确定,其它炮眼的装药量均可名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 按以下公式运算 : q=k.a.w.L. kg1 式中 :q 单眼装药量 kg ；k 炸药单耗 kg/m3 ；a 炮眼间距 m ；w 炮眼爆破方向的抗击线 m ；L 炮眼深度 m ； 炮眼部位系数 参照表 1 选取 ；5 炮眼堵塞堵塞作用是使炸药在受约束条件下能充分爆炸以提高能量利用率,因此堵塞长度不小于20cm, 堵塞材料采纳炮泥砂 粘土 水 =311 ；

12、要求堵塞密实 断；（6）爆破器材的挑选,不能有间隙或间名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 炸药 :采纳二号岩石销铵炸药,周边炮眼采纳 25mm小药卷 ,其它炮眼采纳 32mm 标准药卷；雷管 :孔外采纳火雷管起爆 ,连接件及孔内均采纳非电毫秒雷管 1-15 段；为防止爆破时冲击波的叠加 ,挑选非电毫秒雷管时应选用段间隔为 75ms 以上的各段雷管 1、 5、 7、9、11、13、14、15 共 8 种段别的非电毫秒雷管 ；导火索及导爆索:火雷管采纳导火索引爆；周边炮眼间隔装药 ,采纳导爆索传爆；（7）装药结构 图 2

13、掏槽眼和底板眼采纳反向起爆 ,周边眼采纳间隔不偶合装药形式；为保证每个周边眼内炸药同时起爆 ,需使用导爆索连结各药卷；8装药连线因雷管段数较少、炮眼较多,单段装药量受爆破震速要求的限制较小 ,因此 ,采纳雷管分段掌握和孔外微差爆破相结合的方法 ,以削减单段起爆药量和起爆次数；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3.3.3 爆破安全验算地表建筑距隧道的最短距离为10.4m, 距世贸大厦地下基础的最短距离为4.5m, 震速掌握在1.5cm/s 视建筑物结构形式而定 ；Qm=K/R3Vkp/K3/ 2 式中 :Qm 最大一

14、段答应用药量 kg ；Vkp 震惊安全速度 cm/s ；R 爆源中心到震速掌握点的距离 m ；K 与爆破技术、地震波传播途经介质的性质有关的系数 ,取 160 试验测定值 ； 爆破震惊衰减系数,取 1.8 试验测定值 ；K 在爆破施工实践中的爆破震惊衰减修正系数 表 2,相关于不同的减震措施及爆破临空面的数量；4 爆破监测与分析名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4.1 爆破震惊监测爆破震惊监测主要采纳由DSVM-4C振动测试仪、 891-II 型拾振器、运算机、打印机等组成的震惊测试系统 ,量测过程由运算机自动进

15、行掌握 图 3；拾振器 1、拾振器 2、拾振器 3 分别用来测量震惊速度的水平径向重量vr 、水平切向重量v 和垂直重量vz ；爆破震惊监测结果如表3 所示；4.2 围岩松动圈监测为了监测爆破对临江门车站与世贸中心之间岩柱的影响 ,采纳美国 GSSI 公司生产的SIR-10H 雷达对爆破后的断面进行连续探测 ,以形成CT 剖面 ,监测围岩松动圈的变化,分析爆破震惊对该段岩柱的影响；表 测松动圈的探测结果；从表 上松动圈的分布是较为匀称的4 为部分地段通过地质雷达探 4 可以看出 ,在车站洞室各部位 ,这种匀称性保证了松动圈外岩石仍旧有肯定的完整性 ,没有明显的薄弱环节 ,而且由于选用雷达精度较

16、高 ,测得的松动圈内大部分围岩未受到明显破坏,因而具有较强的承载才能；名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5 结论及建议由于采纳了一系列综合减震措施,使开挖爆破对隧道周边围岩的影响降低到了最小程度 ,世贸段的爆破对围岩松动圈的影响基本掌握在 1.5m 以内 ,其余部位基本掌握在 2.0m以内 ,从而保证了围岩稳固和工程的安全性；监 测 数 据 表 明 : 世 贸 中 心 段 的 爆 破 震 速 基 本 控 制 在1.5cm/s以 内 , 其 余 地 段 在2.0cm/s以 内 , 最 大 不 超 过3.0cm/s

17、；由于车站隧道各部位在交叉施工,爆破飞石的掌握对车站隧道的影响是庞大的 ,也是开挖中要掌握的关键指标之一；拱部 4 步开挖有 3 个临空面 ,自由下落高度为 15m 左右 ,挑选爆破方法着重是挑选抗击线方向,使之对其他工作面的影响减小到最低程度；方案制定时挑选最小抗击线方向 :先是沿车站轴线方向起爆 ,再挑选朝仰拱方向 ,有效地防止了爆破飞石对已衬砌段及其他工作面的影响 功； 2、3 步开挖时上部有暂时钢支撑, 取得了较大的成 ,挑选爆破方法时主要名师归纳总结 是掌握起爆次序,以减小爆破飞石对上部暂时钢支撑的影,第 12 页,共 14 页响；实际爆破作业时通过实行弱爆破、挑选合理的起爆次序-

18、- - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 有效地防止了爆破飞石对钢支撑的损耗,整个车站暂时钢支撑受爆破作业的损耗不到 5%, 证明白挑选合理的爆破次序是2、3 步爆破方案的关键；炮眼利用率的高低与爆破设计、施工均有直接关系；在爆破设计中 ,由于掏槽眼增加了减震孔、周边眼增加了导向孔 ,实行隔孔装药方式 角度 ,提高炮眼堵塞质量,同时施工中严格掌握炮眼深度、炮眼 ,从而对提高炮眼利用率起到了良好的作用；掏槽眼的炮眼利用率达 95% 以上；由于扩槽眼、掘进眼的间距、抗击线设计合理 在 92% 以上；,钻眼偏差小 ,炮眼利用率均本工程实际施工中 ,由于要掌握爆破震速 ,

19、炸药的单耗较低,个别石碴块度较大 ,但由于出碴装运是通过 50B 装载机及载重 15t 的铁马车来完成的 ,除了极个别块度较大需改炮外 ,绝大部分石碴能满意设备装运要求；本工程因工期较紧,未采纳大直径空眼减震,如有条件 ,可在 1 步开挖的周边眼和开挖面增打 130mm 或更大直径的减震孔 ,这样能收到更好的减震成效；名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 参考文献1冯叔瑜等 .城市掌握爆破 其次版 M. 北京 :中国铁道出版社 ,1996 2 孟 吉 复 等 . 爆 破 测 试 技 术 M. 北 京 : 中 国 铁 道 出 版社,1992 3娄德兰 .导爆管起爆技术M. 中国铁道出版社,1995 4 中国力学爆破专业委员会编 工业出版社 ,1992 .爆破工程 M. 北京 :冶金名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 14 页