大跨度隧道淺埋下穿地表建筑群爆破技術(shù)
摘要：結(jié)合工程實例,介紹了大跨度隧道淺埋下穿地表建筑群控制爆破技術(shù),從施工方案的確定、施工工藝、施工難點等方面進行了論述,提出了關(guān)鍵技術(shù)措施,指出該措施對大跨度隧道隧道淺埋下穿地表建筑群爆破施工是合理有效的。
關(guān)鍵詞：大跨度,淺埋下穿,控制爆破技術(shù)
1、概述
1.1、工程概況
人和場隧道位于新建蘭州～重慶鐵路LYS-14標段，重慶樞紐區(qū)間，起訖里程DK947+510～DK951+960，全長4.45km，為雙線隧道。
隧道淺埋下穿水庫、城市道路、公路隧道、立交橋、高樓、別墅等重要建筑物，上跨既有鐵路隧道，且隧道通過人工填土段及深層天然氣影響區(qū)(煤系地層)，本隧道最大埋深105m，最小埋深不足11m，屬淺埋高危隧道。
1.2、設(shè)計概況
隧道平面位置：人和場隧道進口端位于R=3500m及L=460m的左轉(zhuǎn)曲線、R=3500m及L=460m的右轉(zhuǎn)曲線上(DK947+532.718～DK950+276.278);出口端位于R=800m及L=150m的左轉(zhuǎn)曲線上(DK951+276.331～DK951+931.697);其余段落為直線。
縱向坡度：DK947+508.29～DK950+443段(2934.71m)位于10.4‰的下坡段，DK950+443～DK951+960.62段(1517.62m)位于3‰的下坡段。
1.3、地質(zhì)構(gòu)造
本隧道段線路走向由西北向東南，隧道穿越地段的地質(zhì)構(gòu)造形跡以北東向單傾斜為主，巖層產(chǎn)狀穩(wěn)定，平緩。產(chǎn)狀走向NE，傾向NW，傾角8-16°，節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，多為風化裂隙，延伸性較差。
2、施工難點
�、潘淼揽缍冗_到14.6m。
⑵隧道淺埋下穿地表建筑物群，需嚴格控制爆破參數(shù)，采用控制爆破技術(shù)。
�、强刂票频卣鸩ㄋ俣�，保證地表建(構(gòu))筑物的安全。
3、線路正上方通過建筑物情況
隧道先后穿過比華利別墅群，中央美地住宅小區(qū)、人和場立交橋、人和麗景住宅小區(qū)、規(guī)劃小區(qū)、渝景苑住宅小區(qū)、古木峰公路隧道、六一水庫和湘渝二線隧道、渝懷鐵路隧道。該隧道上方房屋遍布，人煙稠密。隧道沿線附近共通過35座建筑物。通過隧道正上方的主要有：
⑴、比華利別墅區(qū)，穿越別墅11棟，最小埋深26m。
�、�、中央美地小區(qū)，穿越樓房5棟，最小埋深30m。
⑶、人和立交橋區(qū)，穿越匝道3條，最小埋深28m。
⑷、人和麗景花園小區(qū)，穿越樓房5棟，最小埋深26m。
�、�、規(guī)劃小區(qū)，穿越樓房3棟，最小埋深23m。
�、省⒂寰霸沸^(qū), 穿越樓房3棟(其中兩棟19層，一棟15層)，最小埋深25m。
�、�、古木峰公路隧道，穿越隧道兩條，最小埋深30m。
�、�、六一水庫，穿越水庫314m，最小埋深11m。
�、�、上跨既有渝懷人和場隧道、湘渝二線新人和場隧道，最小埋深10.68m。
�、�、上跨新建渝利線火峰山隧道，埋深8.9m。
4、施工方案的確定與主要工藝過程
4.1、施工方案的確定
�、趴刂票圃囼灦卫碚撘罁�(jù)：
降低爆破地震波對地表建筑物的破壞作用，保證地面建筑物的安全，即減震控制爆破。
根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2003)規(guī)定,一般建筑物和構(gòu)筑物的爆破地震安全性應(yīng)滿足地震安全速度的要求，如下：
一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物為2～3cm/s;
鋼筋混凝土框架房屋為5cm/s;
交通隧道不超過20cm/s。
根據(jù)《爆破安全規(guī)程》規(guī)程的要求，并結(jié)合本隧道所處的地理位置、地質(zhì)情況、地表的建筑物的重要程度以及小區(qū)業(yè)主要求，擬定出地表質(zhì)點振動速度：
比華利別墅區(qū)不超過1.5cm/s。渝景苑、人和麗景、中央美地等小區(qū)不超過2.0cm/s。
古木峰公路隧道不超過15cm/s。
渝懷、湘渝二線人和場既有線隧道不超過5cm/s。
如果爆破地震波引起的建筑物的地面質(zhì)點振動速度小于以上規(guī)定，即不會危及建筑物安全;反之，則會危及建筑物安全。
試驗段爆破方案設(shè)計的理論依據(jù)：通過控制單段最大裝藥量，來控制地面質(zhì)點的振動速度，以此來控制爆破施工作業(yè)，確保地面建筑物的安全。
我國爆破安全規(guī)程采用下面薩道夫斯基公式計算爆破時產(chǎn)生的質(zhì)點峰值振動速度：
式中： ——質(zhì)點峰值振動速度，cm/s;
——炸藥量，kg;齊發(fā)爆破為總藥量;延遲爆破為最大一段藥量;
——保護目標到爆源的距離，30m;
——與爆破點至計算點間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，可按表2選取，也可通過類似工程選取或現(xiàn)場試驗確定。
根據(jù)地質(zhì)資料及現(xiàn)場調(diào)研，初步確定 值取160， 值取 1.6。
當爆破對地表建筑物的振動標準控制在1.5cm/s時，根據(jù)薩道夫斯基公式計算，得出最大段藥量為：16.69kg。
�、票茀�(shù)比選：
炸藥選用乳化炸藥，雷管選用電雷管，非典毫秒雷管調(diào)段使用段間距時差控制在100ms以上。
⑶爆破參數(shù)確定
隧道施工至別墅區(qū)前方100m處，進行控制爆破試驗。經(jīng)過50m的試驗段最終確定隧道下穿別墅區(qū)采用上下臺階法開挖，上臺階開挖高度7.35m，下臺階開挖高度3m，上臺階分六次爆破。
4.2、隧道穿越別墅群段施工工藝
⑴穿越別墅區(qū)控制爆破
下穿別墅區(qū)隧道整個斷面分為六部起爆：
檢測結(jié)果為Ⅰ部起爆振動速度為0.169cm/s，Ⅱ部起爆振動速度為0.969cm/s，Ⅲ部起爆振動速度為0.974cm/s，Ⅳ部起爆振動速度為0.934cm/s，Ⅴ部起爆振動速度為0.569cm/s，Ⅵ部起爆振動速度為0.531cm/s。
�、浦ёo形式
�、艏墖鷰r初期支護參數(shù)：拱部φ42超前小導(dǎo)管注漿：φ42超前小導(dǎo)管，長3.5m、環(huán)向間距0.4m，縱向間距2.4m，小導(dǎo)管注1：1水泥漿，注漿壓力為0.5Mpa～0.8 Mpa;格柵鋼架：拱墻格柵鋼架縱向間距1.0m;節(jié)點采用厚度δ=16mm的鋼板、M20螺栓聯(lián)結(jié)。鋼架間采用φ22帶肋鋼筋連結(jié)，環(huán)向間距1.0米，縱向間距1.0米。徑向錨桿：拱部采用φ22中空錨桿，邊墻采用Φ22砂漿錨桿，錨桿長為3.5m，環(huán)向間距1.2m，縱向間距1.2m;鋼筋網(wǎng)片：采用φ6鋼筋，網(wǎng)格間距20cm×20cm;鎖腳錨桿：每榀8根，單根長3.5m;噴射混凝土：C25噴射混凝土，厚25cm。
�、潜O(jiān)控量測
試驗段施工時及時進行圍巖量測、地表建筑物監(jiān)測、爆破地震波振動速度量測，根據(jù)測量結(jié)果及時修整施工方法、鉆爆設(shè)計參數(shù)及循環(huán)進尺。
�、偕吓_階爆破開挖時，測量地表處的爆破振動速度，開挖后2h內(nèi)測量地表建筑物的沉降情況。
�、谙屡_階爆破開挖時，測量地表處的爆破振動速度，開挖后2h內(nèi)測量地表建筑物的沉降情況。
�、垩龉笆┕で皽y量地表建筑物的沉降情況。
�、芤r砌施工前測量地表建筑物的沉降情況。
�、荻磧�(nèi)圍巖量測按正常施工進行。
4.3、爆破方案優(yōu)化
根據(jù)振動速度監(jiān)測儀器檢測結(jié)果及時調(diào)整爆破參數(shù)擬采用以下方法：①減小最大段一次起爆最大裝藥量;②增加非電雷毫秒雷管段別，保證總裝藥量，保證爆破施工的效果;③增加相鄰段位非電毫秒雷管段位的時差，從而減小地震波的疊加。
五、工程效果
通過地震波監(jiān)測分析結(jié)果，已穿越的五棟別墅,地震波振動速度均小于《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2003)規(guī)定的1.5cm/s,最大震速0.974cm/s。滿足設(shè)計和規(guī)范要求,地表建筑物傾斜、下沉變化為0，達到設(shè)計控制要求,未發(fā)生建筑物損傷、人員傷亡事故,確保了隧道施工安全。
六、結(jié)語
控制爆破是隧道施工中的一個難點,地震波振動速度控制直接影響到地表建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定以及住戶的人身安全,地震波的控制根據(jù)實際情況,合理確定施工方案,通過隧道爆破試驗段最終確定鉆爆參數(shù)。合理的鉆爆設(shè)計及監(jiān)測在淺埋下穿地表建筑物隧道施工中是至關(guān)重要的。
參考文獻：
�、� 《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2003)
② 齊景岳，劉正雄，張儒林，等. 隧道爆破現(xiàn)代技術(shù)[M].北京: 中國鐵道出版社，1995.
�、� 張繼春，曹孝君，鄭爽英，等. 淺埋隧道掘進爆破的地表震動效應(yīng)試驗研究[J]. 巖石力學與工程學報，2005( 22) : 4158 -4163.
�、� 李旭東，白海峰，周志順. 地面建筑物控制爆破的淺埋隧道暗挖方法研究[J]. 鐵道工程學報，2011( 1) : 47 -50
