浅埋隧道爆破开挖与控制技术方案分析

浅埋隧道爆破开挖与控制技术方案分析

高军1王立军2马建忠2闫志刚2林晓3

1.清华大学土木工程系

2.中铁十二局集团内

3.沧州渤海石油技术学院

摘要：文章主要针对浅埋隧道爆破开挖与控制技术方案进行研究分析，结合隧道爆破注意事项以及方法等为根据，积极对开挖爆破的手段以及控制技术等进行总结，不断加强对隧道爆破的控制。

关键词：隧道爆破、爆破开挖、控制技术

在工程建设理念革新以及环保意识不断加强基础上，我国公路隧道建设已经开始进行改革优化，隧道建设期间会出现大幅度的植被破坏以及地形损伤，同时因为隧道建设情况比较特殊，所以在进行索道施工建设期间，基本都会选择早进晚出。

1隧道爆破开挖研究案例介绍

文章主要以某市促进城市交通发展新建隧道为例，该隧道跨越很多建筑物，全长为1073.23米，净宽为15米，里程桩号为k1＋356.837～k2＋159.637。隧道穿越的建筑群全长达到415米，其中里程桩号为k1＋717～k2＋020。根据实地考察以及研究发现，穿越的建筑群主要以红砖水泥混合建筑物。我国针对隧道爆破提出了一系列的规章制度，其中结合隧道爆破安全管理规范相关要求指出，在进行隧道施工期间，遇到需要爆破情况，需要利用掘进的方式进入到隧道途经的建筑群中，及时对爆破期间建筑群出现的振动以及质点变化等进行预测，同时设定科学的监测设备，及时对其进行监测。结合具体的监测数据为参考，及时开展施工爆破工作。振动监测数据如表1所示。

表1地表部分测点及振速数据

2爆破振动开挖检测

2.1爆破条件的确定与监测方案

该隧道行车的速度主要规定在62km/h，其中建筑设计的界限净宽为15m，同时索道限高为5.0m。隧道的进口需要预埋深度为9m的拱顶，同时轮廓的线条以及右侧距离地面的浅度需要测量，其中最浅位置深度不到4m，这种隧道类型称之为浅埋偏压型隧道。该隧道的洞口表面存在深度在2.2-2.6m的黏土，性质为粉质，在黏土的下层主要是黑云母片的麻岩，属于节理裂隙式的发育形式，岩石的芯基本都是短柱状或者柱状，当然一些局部地区为碎块状，结合掌握的相关数据能够推断隧道的进口爆破位置属于五级围岩，其具有较好的可爆性。综合进口位置的右侧对其实施反压回填法进行处理，隧道的拱部在采用超前导管支护的方式，墙部处理利用中空注浆锚杆以及初衬部位利用钢格栅的方式展开支护，在隧道开挖施工中采用上下台阶法，断面利用楔形掏槽掘进爆破手段，这样合理安排施工爆破方案，将爆破对周围的危害降到最低[1]。

2.2爆破开挖监测系统与原理

本次施工爆破主要选择TC-4850/UBOX-5016爆破仪以及速度传感器。结合在现场调查以及勘测的数据为基础，对爆破隧道的监测点运行速度进行估算，预测期速度为35cm/s，振动的幅度为1s-2s之间。为了更好的对振幅以及帧速数据进行保存，及时将采样率设置为5kHz，同时采样的时间设置在2s，这样在就能够保证在施工期间，严格按照施工规划方案进行。及时将速度传感器放置在监测点进行固定，再根据数据线的方式将速度传感器与数据记录仪器进行连接，在所有设置完毕之后启动采集装置。掌子面爆破期间，围岩会因为应力波原因将振动力度进行传播，这样就会引起速度传感器的注意，及时根据振幅记录速度变化，在利用数据线连接的数据记录仪将地震的波动转换成数字信号，及时进行数据存储，便于后期研究计算[2]。及时将记录的数据导入分析软件中进行分析，计算出速度时程变化曲线，对计算数据进行详细的数据计算处理以及分析，主要包含频谱分析、速度三矢量叠加分析、萨道夫斯基衰减公式回归分析，积极探索振波变化频率以及传播频率。

3隧道爆破开挖控制技术

隧道爆破期间，因为其中的浅埋以及偏压等特点影响，地表的振动幅度以及衬砌的振动幅度较大，同时振动频率非常高。根据对现场数据的调查研究能够指导，振动监测的数量以及相关爆破经验总结出以下隧道爆破开挖控制技术。

3.1爆破洞口较小、超前支护

洞口比较小，导管超前支护过程中，为了更好的保证其稳定性，在施工期间尽量选择双排注浆的小导管施工，同时超前支护在也需要应用小导管，及时在洞口施工位置周围2m范围之内设置格栅，同时结网锚喷。与此同时还需要在利用反压回填的方式对其进行施工，这样就能够增加施工期间隧道右侧的厚度，调节因为施工所产生的压力。

3.2重视爆破形式选择、监测振动结果

结合振动的监测数据以及计算结果不难发现，在掏槽爆破期间单响爆破药量与扩槽爆破期间的药量比重相近，掏槽爆破的振幅相对来讲更大，效果也更明显。主要是因为掏槽爆破过程中，岩石夹起到主要作用。

3.3观察地形位置变化、确定开挖位置

上文中也提到，掏槽振幅效果明显，为了保证掏槽爆破的顺利进行就需要确定其位置，掏槽位置十分关键，因为地形以及天气等原因，隧道的进口施工位置存在偏压问题。在掏槽位置布置期间，需要考虑到地表振动幅度的变化，尽量减小在爆破期间振幅对隧道比较薄弱地点的损伤或者破坏，尤其是洞口偏压地点，影响非常明显。

3.4坚持全程位置监测、参考爆破参数

坚持做到全程位置监测，及时参考爆破参数对其进行爆破。注意对隧道掌子面的布置，结合掌子面的横断方向为基础，及时与拱顶之间相互配合进行沉降，同时观察地面变化，及时进行数据记录。

4结束语

当前隧道爆破技术一直在不断升级，采用钻爆法进行爆破施工，在爆破期间虽然达到了爆破的目的，但是会带来很多负面影响，周围的地面出现下沉，同时建筑物也会受到伤害。正是因为如此，需要积极对隧道开挖与控制技术方案进行研究分析，总结出更适合的研究控制方案，提升对爆破开挖的控制。

参考文献：

[1]吴文琦,任小峰.小净距隧道爆破开挖对相邻洞的影响研究[J].公路,2011,(12):204-208.[2017-09-28].

[2]高文学,颜鹏程,李志星,魏鹏巍,侯炳晖.浅埋隧道爆破开挖及其振动效应研究[J].岩石力学与工程学报,2011,30(S2):4153-4157.[2017-09-28].