淺埋隧道下穿既有鐵路隧道爆破施工方法探究

文/李征文 云南省鐵路總公司 云南昆明 650000

1、隧道爆破技術(shù)難點分析

目前，云南地區(qū)隧道主要的施工方法依然為鉆爆法，如果下穿隧道施工采用鉆爆法，則整個掘進過程中必須確保爆破工程不會對上層鐵路營運產(chǎn)生影響。但實際上，由于隧道與既有鐵路間距設(shè)計較近，爆破所帶來的一系列反應(yīng)極有可能對上層鐵路系統(tǒng)產(chǎn)生影響，包括爆破振動、空氣沖擊波、噪音以及飛散物等均是爆破會產(chǎn)生的危害，因此整個爆破過程務(wù)必進行嚴密的計算與分析，制度切實可行的爆破方案。據(jù)相關(guān)學者研究表明，爆破所產(chǎn)生的振動是造成相鄰隧道損害的主要因素，因此施工中必須對爆破時可能產(chǎn)生的劇烈振動進行有效研究分析，優(yōu)化調(diào)整爆破設(shè)計參數(shù)，確保將爆破振動的影響控制在合理范圍內(nèi)。此外，隧道爆破開挖方式我們嚴格采用多臺階法進行，在開挖期間對爆破規(guī)模進行嚴格管控，并利用少裝藥、弱爆破、短進尺等方式盡可能降低開挖鉆爆可能對上行鐵路的影響。

2、振動速度管控要求

針對在既有鐵路下進行爆破作業(yè)，應(yīng)當對爆破開挖范圍外被保護對象的爆破質(zhì)點振動速度管控在安全范圍內(nèi)。故而在爆破設(shè)計階段，應(yīng)當對上行鐵路隧道的安全振速等進行明確，并依據(jù)《爆破安全章程》相關(guān)規(guī)定，將振動速度管控在每秒10-20 厘米左右，從而保證既有鐵路隧道襯砌不會受到影響。而在隧道實際施工期間，上部既有鐵路均處于營運狀態(tài)，整條線路上設(shè)有接觸網(wǎng)、通訊線路等設(shè)施；因此長期的高強度振動極有可能導致隧道的圍巖進一步松垮，巖體出現(xiàn)一系列形變，最終導致隧道防水層防水效果大大降低，造成既有鐵路隧道長期處于病態(tài)，從而大大降低其使用壽命及安全，因此施工中為了確保上層鐵路隧道的結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，其振動需嚴格控制在10 厘米每秒以內(nèi)。

為了確?，F(xiàn)場爆破振動速率控制在合理范圍內(nèi)，現(xiàn)場施工爆破時可以采用DSVM-4C、Ll20-S 等便攜式輕型爆破振動檢測設(shè)備對其進行有效檢測，確定爆破時造成隧道實際速度值情況。利用該設(shè)備可以同時對現(xiàn)場四個點進行實時監(jiān)控，并獲得多組爆破數(shù)據(jù)，整個檢測過程自動觸發(fā)，再利用計算機進行科學分析，最終得到相關(guān)波形圖。

3、爆破控制措施

為了避免爆破對上層鐵路隧道產(chǎn)生影響，對于振動速度有嚴格要求，因此采取以下措施進行管控。第一，利用分段延時爆破技術(shù)，大量工程實踐結(jié)果表明，分段延時爆破往往可以最大限度的降低振動速度；其次，為了規(guī)避爆破延時誤差或者延時時間較短等造成地震波的互相疊加，從而促使振動進一步加強，在對雷管段別進行選擇時，需要加大炮孔之間的延時時長，也可以使用跳段布置雷管的方式，不但有助于相互靠近的兩段振動主振有效分離，同時可以有效規(guī)避振動的互相疊加，從而為后排爆破營造良好的臨空面，爆破夾制作用可能對振動起到進一步加強作用；第三，進一步增加空孔數(shù)或者擴大空孔直徑，從而增加臨空面，使得振動進一步加強，該方式對于降低掏槽爆破的振動強度尤為有效；最后利用減小爆破進尺、減小炮孔長度，減少單孔裝藥數(shù)量等方式，有效降低爆破所產(chǎn)生的強振動。

為了提高現(xiàn)場爆破安全，同時保證上層鐵路隧道的安全性，施工現(xiàn)場必須采取了一系列保護措施。首先，如若現(xiàn)場臨時支撐體系未有及時施作或者現(xiàn)場施工質(zhì)量不達標，則必須停止現(xiàn)場爆破作業(yè)，待所有準備工作完善后再進行；其次在爆破期間應(yīng)當委派專門安全監(jiān)管人員對現(xiàn)場進行監(jiān)管，一旦發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患應(yīng)當立即上報相關(guān)部門并及時進行處理解決；最后爆破設(shè)計時應(yīng)當對整個起爆網(wǎng)進行仔細連接檢查，利用微差起爆方式進一步降低爆破所產(chǎn)生的一系列振動。整個爆破過程應(yīng)當符合相關(guān)國標要求，依據(jù)現(xiàn)場作業(yè)條件明確安全警戒范圍，將現(xiàn)場作業(yè)人員全部撤離至爆破區(qū)外再開始爆破工作。

4、爆破效果分析

待開挖隧道下穿既有鐵路隧道時，實際爆破產(chǎn)生的振動極有可能對原先存在的隧道產(chǎn)生嚴重危害，因此必須對爆破所產(chǎn)生的振動進行嚴格管控。施工中，為了避免對上層鐵路隧道可能產(chǎn)生的影響，建議將爆破振動速度控制在8 厘米每秒，在此基礎(chǔ)上再對相關(guān)爆破參數(shù)進行嚴格設(shè)計；其次，為了進一步降低爆破所產(chǎn)生的振動，在設(shè)計時采用短進尺、少填藥、增加空孔以及合理安排延時爆破時間等方式規(guī)避，實際現(xiàn)場爆破效果完全滿足預期要求；經(jīng)過科學合理的施工規(guī)劃，實際工程爆破效果達到預期效果。爆破后，半孔率以及平整度等均符合相關(guān)要求，此外爆破對圍巖周邊產(chǎn)生的影響也不大，圍巖穩(wěn)定性較高，整個作業(yè)流程順利、安全以及高效，未有對現(xiàn)行鐵路隧道等產(chǎn)生任何影響。

結(jié)語：

爆破是現(xiàn)代隧道施工最主要的掘進方式之一，利用先進的爆破技術(shù)可以大大提升隧道建設(shè)施工效率。但隧道爆破時往往也存在一定的風險，因此加強對爆破的管控是十分必要的。對于既有鐵路隧道下的隧道爆破作業(yè)，更要進行嚴格的爆破設(shè)計與施工。整個爆破的過程不得對上層鐵路隧道產(chǎn)生影響，振動速度應(yīng)當依據(jù)現(xiàn)場情況以及國標相關(guān)要求進行合理設(shè)計。此外，還應(yīng)當完善現(xiàn)場安全方面內(nèi)容，爆破前對上層鐵路隧道進行必要的加固，并利用減小爆破進尺、減小炮孔長度，減少單孔裝藥數(shù)量等方式，有效降低爆破所產(chǎn)生的強振動等等，保障現(xiàn)場爆破質(zhì)量盡可能符合各方面要求。