简析立体交叉段爆破施工技术

简析立体交叉段爆破施工技术

胡云鹏

胡云鹏中铁十六局集团有限公司100018

摘要：本文通过现场监测,参考岩石破坏的最大峰值速度,对在空间上形成立体交叉隧道的控制爆破技术进行探讨,对爆破设计和爆破安全控制技术进行了分析和论述。并通过对上线隧道立体交叉段的监测,根据各个测点测试的震动速度值和观察的实际情况,进一步验算爆破震动、调整爆破参数和网路,使爆破产生的质点振动速度控制在安全范围内,在确保上线隧道结构安全和正常运输的同时使下行在建隧道顺利通过。

关键词：隧道立体交叉爆破施工上线匝道安全管理

1、工程概况

本标段为杭州市紫之隧道（紫金港路—之江路）工程第Ⅱ标段，标段涵盖内容为：1#隧道部分区段（西线K1+530～K3+550、东线K1+570～K3+555）、南口匝道（西线K0+000～K0+632.657、东（上线）K0+000～K1+012.262）及匝道接线道路(K0+000～K0+495.213),主要内容为：隧道、道路、地下风机房、管理用房、防排水、管沟及路面、给排水（含消防）及附属工程的预埋结构等工程的施工及质量保修。

隧道的断面形式包括两车道、三车道、大跨段和单车道等。设计时速60km/h，匝道设计时速30km/h。

隧道东线、西线下穿东线（上线）匝道，与上线匝道形成立体交叉：

上线匝道跨过隧道西线时：上线匝道里程为K0+494.4～K0+535.9，长41.5m；隧道西线里程为K2+442.5～K2+483.4，长40.9m；隧道中线处高差为7.381m。

上线匝道跨过隧道东线时：上线匝道里程为K0+551.9～K0+595.4，长43.5m；隧道东线里程为K2+512.6～K2+555.6,长43m；隧道中线处高差为7.497m。（为施工安全，上述里程均为立体交叉部位外延8m）

上线匝道与隧道东线、西线立体交叉见图1。

2、立体交叉段施工工艺

根据以往工程经验，隧道立体交叉施工，优先采用先下后上的原则，但由于本标段的特殊性，以及工期的要求，为按时完成施工任务，采用先上后下的施工方法（即上线线匝道先于隧道东线、西线施工）。

上线匝道与隧道西线、东线高差示关系见图2、图3。

上线匝道隧底与隧道西线拱顶最小高差为7.381m；上线匝道隧底与隧道东线拱顶最小高差为7.497m。下行隧道东线、西线施工时，为确保上线匝道的安全性，隧道东线、西线采用短进尺光面爆破为主、机械开挖为辅的开挖工法，具体如下：

（1）开挖工法

上线匝道先行施工后，再进行隧道东线、西线施工，则重点考虑隧道东线、西线爆破施工时对上线匝道的影响。

为减小下行隧道施工时对上线匝道的影响，隧道东线、西线下穿上线匝道时爆破开挖采用上下台阶法，分三部爆破开挖，循环进尺1～1.5m；上台阶采用①部领先再②部扩大的方法，减少一次起爆的炸药量，①部领先可增加爆破自由面，从而减少爆破振动，促进隧道光面爆破效果。①部领先②部长度控制在1.5～2m。上台阶支护完成后，超前下台阶5～10m，对下台阶进行爆破。参照图4

（2）爆破设计原则

1）为了减少爆破振动，采用多打眼少装药的原则尽量减少一次起爆的炸药量；

2）为了减少对围岩的扰动，周边炮孔采用光面爆破技术施工；

3）①部导坑开挖采用直眼掏槽方法，微差起爆控制掏槽时间；

（3）单段爆破最大炸药量计算

我国爆破安全规程规定，交通隧道的爆破振动判据采用保护对象所在地质点峰值振动速度。根据爆破振动安全允许标准，为确保上线匝道的安全，查表取安全允许质点振动速度V≤10cm/s。

为了保证上线匝道的结构安全，应严格控制隧道东线、西线每次爆破规模及爆破振动，保证上线匝道仰拱质点振动速度小于10cm/s。即

（4）炮孔参数

1）掏槽方式

掏槽采用直线掏槽，掏槽炮眼间距不小于20cm。

2）炮眼深度

掏槽眼为1.5m，辅助眼为1.2m、底板眼为1.3m，考虑爆破效率80%，每循环进尺为1m。

3）周边眼间距50cm左右，周边眼与内圈眼间距60cm，周边眼非耦合不连续装药，药卷直径Ø25mm。

4）孔底采用水袋间隔，孔口用炮泥堵塞密实。

3、与既有隧道立交段施工中的监测

在新建隧道与既有隧道交叉地段开展围岩稳定性、爆破振动监测和信息化施工的监测,为施工决策提供依据。

（1）既有隧道隧道路面、衬砌边墙的爆破地震波峰值监测,隧道路面的质点位移最大值监测。隧道路面地震波测点沿既有隧道中线布置,隧道衬砌每断面对称布置3个测点。当爆破振动速度大于警戒值10cm/s时,应及时调整爆破设计参数。

（2）既有隧道中心底板的沉降和衬砌边墙部位的表面应变监测。底板的沉降警戒值为±30mm,衬砌边墙部位的允许应变为-410～44.11με。

（3）新建隧道的洞内观察。洞内开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次,内容包括节理裂隙发育情况、工作面稳定状态、涌水情况及底板是否隆起等,当地质情况基本无变化时,可每天进行一次,观察后应绘制开挖工作面略图。在

观察过程中如发现地质条件恶化,初期支护发生异常现象,应立即采取应急措施,并设专人不间断观察。

（4）隧道拱顶沉降及周边收敛观测。拱顶沉降控制值-16mm,警戒值为-16mm。水平收敛控制值为±27mm,警戒值为±27mm。

4、结语

（1）立体交叉隧道开挖过程中的控制爆破是施工的关键环节,在新隧道爆破施工时，通过对既有隧道的最大爆破振动速度值的监测,来不断完善修改爆破方案,合理调整爆破设计参数。

（2）采用毫秒微差爆破,严格控制最大单段的起爆药量,可以大大降低爆破振动效应,能取得较好的爆破效果。

（3）采用孔底水袋间隔的爆破装药结构可以减少炮眼装药量,降低爆破振动效应,还能大大降低粉尘浓度,值得大力推广。