结合实例论上跨既隧道的爆破振动控制

蒋嘉

摘 要：公路隧道建设中经常遇到周边建筑物、高压线塔等结构物保护问题，由于距离近，给隧道施工增加了很大难度。通过工程实践，文章介绍了走马岗隧道上穿东深供水隧道交叉段施工中采取的开挖方法、爆破振动控制措施等，供类似工程参考。

关键词：隧道、爆破、振动控制

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）20-0163-02

在公路隧道建设过程中，时常会遇到各种问题，其中如何保护高压线塔、周边建筑物等结构成为了重中之重。本文以山东省公路建设（集团）有限公司承建的从莞高速公路东莞段（含清溪支线）第九合同段为例，具体分析交叉点爆破振动控制的具体措施。

1 工程概况

由山东省公路建设（集团）有限公司承建的从莞高速公路东莞段（含清溪支线）第九合同段，全线长3.899 km，其中走马岗隧道位于东莞市樟木头镇附近，设计为双向六车道分离式隧道，净空14.75×5.0 m，起止桩号为：左线ZK21+157～ZK24+300，长3 143 m；右线YK21+170～YK24+305，长3 135 m。

走马岗隧道上穿既有的东深供水隧道，隧道之间平面线位夹角约30 °。该处走马岗隧道埋深140 m，交叉点处左右线之间测设中线净距33 m。隧道左线最小间距21.57 m，交叉点桩号ZK22+119.2采用S3b支护方式；右线最小间距22.6 m，交叉点桩号YK22+189.7支护方式S4c。

2 走马岗隧道、东深供水隧道交叉段地质情况

左线交叉处围岩为中-微风化混合花岗岩，岩质坚硬，强度较高，裂隙较发育，岩体较完整，稳定性较好，含裂隙水，施工开挖无支护时易掉块，围岩长时间暴露可能产生小规模坍塌，易渗流水，围岩为Ⅲ级。右线交叉处围岩为中-微风化混合花岗岩，岩质坚硬，强度较高，受构造影响严重，裂隙发育，岩体较破碎，稳定性较差，含裂隙水，施工开挖易掉块坍塌，易渗流水，围岩为Ⅳ级。

3 隧道开挖方法、爆破设计参数

3.1 隧道开挖方法选择

走马岗隧道进入交叉段之前采用的开挖方法为上下台阶法，上下台阶保持50～60 m距离，保证开挖台车不受爆破施工影响，上台阶采用全断面一次起爆。为利用现有开挖台车保证施工的连续性，交叉段仍采用上下台阶法施工。

3.2 爆破设计参数

①根据设计要求，走马岗隧道爆破设计采用光面爆破。

②火工器材：

炸药：2#岩石乳化炸药。

雷管：起爆管采用8#电雷管；掏槽眼、辅助眼采用1～19段非电毫秒雷管实现孔内微差起爆；周边眼采用导爆索连接实施孔外微差起爆。

其他器材：导爆索。

③掏槽方式：采用斜眼掏槽。

④装药结构：周边眼采用空气间隔不耦合装药形式，使用导爆索连接药卷。其他如掏槽眼、辅助眼等均采用集中装药方式。

⑤爆破设计要求。

单段最大装药量振动速度值不得大于《爆破安全规程》 （GB 6722-2003）7 cm/s。

4 爆破振动控制措施

4.1 计算条件

根据《爆破安全规程》和广东省水利厅对走马岗隧道与东深供水工程交叉段会议纪要的要求，走马岗隧道交叉段爆破施工允许的最大振动速度为7cm/s。萨道夫斯基经验公式中K、α值由第三方监测单位在收集前期爆破试验数据基础上进行数据拟合得出：

Ⅲ级围岩K=146.7、α=1.3；

Ⅳ级围岩K=203.4、α=1.5。

根据萨道夫斯基经验公式：

式中：V——质点震动速度，cm/s；

Q——药量，齐发爆破时取总药量，分段起爆是取最大一段的药量，kg。

R——爆源中心到观测点的距离，取24 m（考虑台阶高度）。

K、a——分别为与爆破点至计算点间的地形、地质条件、爆破方式等有关的衰减系数。

计算结果：Ⅲ级围岩单段最大起爆药量：Q=9.5 kg。

Ⅳ级围岩单段最大起爆药量：Q=12.6 kg。

4.2 合理选择掏槽眼布置方式

通过监测单位提供的试验段爆破振动数据，采用斜眼掏槽时，爆破振动峰值均出现在第一段掏槽眼爆破。

其原因就在于掏槽眼药量过于集中，且同为第一段起爆。

采取对策：缩短爆破循环进尺，减少掏槽眼装药量；或采用复式掏槽，进而达到减少掏槽眼单段起爆药量的目的。

4.3 合理调整炮眼起爆顺序

依据第三方监测单位的提供的监测数据，调整单段雷管的装药量。如走马岗隧道左线依据2012年12月30日爆破方案（S4a1.0 m进尺），主洞第13段装药量10.3 kg（含拱顶周边眼21×0.3 kg、辅助眼4×0.6 kg、底眼2×0.8 kg）。2012年12月31日至2013年1月3日走马岗隧道内20 m震动速度在4.47 cm/s左右。13年1月4日将第13段雷管装药量调整为8.4 kg，即周边眼21（孔）×0.4 kg，其洞内20 m振动速度稳定在2.3 cm/s左右。

5 爆破振动监测方案

5.1 爆破试验阶段

在掌子面后方5 m、10 m、20 m处墙体上安装三轴向振动速度传感器，收集数据计算交叉段围岩K、α值。

5.2 交叉段施工阶段

在两隧道中线交叉点（东深供水隧道拱顶）及掌子面后方安装三轴向振动速度传感器，进行同步监测。

6 实测数据与估算值比较

施工桩号ZK22+072～ZK22+85.5。左线交叉点中心桩号ZK22+107.9，围岩Ⅳ，进尺1 m）。

走马岗隧道（右线）2013年3月9日～19日爆破振动实测值与估算值对照表，见表2。

施工桩号YK22+135.7～YK22+150.5。右线交叉点中心桩号YK22+201.2，Ⅳ围岩，一次起爆、进尺1.5 m。

7 结 语

综上所述，走马岗隧道、东深供水隧道交叉点爆破振动控制在隧道施工过程中所起到的作用至关重要，随着科技和经济的飞速发展，现阶段存在的不足和问题相信都会迎刃而解。

参考文献：

[1] 于建新，陈卫忠，杨建平，等.上下交叉隧道爆破振动控制技术 研究[J].岩土力学，2014，（Z2）.

[2] 姜德义，陈玉，任松，等.超小净距交叉隧道的爆破振动监测与 控制技术[J].西部探矿工程，2008，（10）.