復(fù)雜環(huán)境下的暗挖隧道爆破振動(dòng)控制技術(shù)及應(yīng)用策略

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通常，隧道施工面臨的環(huán)境復(fù)雜，而且施工區(qū)域和建筑周圍距離相對(duì)較近，因此，為保證爆破過程隧道周圍建筑結(jié)構(gòu)安全性，需要對(duì)爆破導(dǎo)致的振動(dòng)問題有效控制，并對(duì)爆破參數(shù)合理設(shè)定，完善爆破設(shè)計(jì)，保證隧道施工得以順利進(jìn)行。

1 項(xiàng)目背景

項(xiàng)目概況：

本項(xiàng)目為地鐵工程項(xiàng)目區(qū)間隧道施工，項(xiàng)目地處典型的喀斯特地貌區(qū)域。區(qū)間全長1174m，隧道為雙洞單線結(jié)構(gòu)，采用礦山法施工。左右線間距為14m～78m～17m，隧道最小埋深約為15.9m，最大埋深約為32.0m。隧道中部設(shè)置2處聯(lián)絡(luò)通道，其中一處結(jié)合區(qū)間施工豎井及橫通道設(shè)置。

隧道左右線之間為商業(yè)步行街3～4層建筑（部分建筑地下一層），區(qū)間線路外側(cè)為住宅小區(qū)、學(xué)校和社區(qū)醫(yī)院等，區(qū)間隧道與建構(gòu)筑物水平距離8～9m，線路在區(qū)間南端及北端受曲線條件限制，需要下穿商業(yè)步行街4層建筑，豎向最小凈距11m。

2 項(xiàng)目施工難度分析

一方面，從隧道施工環(huán)境角度分析，由于地表線路兩側(cè)存在住宅小區(qū)、商業(yè)建筑等建筑物和多條地下管線，并且這些地表建（構(gòu)）筑物、地下管線和隧道之間距離都比較近，因此，爆破階段應(yīng)該保證振動(dòng)不會(huì)對(duì)上述結(jié)構(gòu)造成損傷，需要采取預(yù)防噪音以及飛石等措施，控制爆破振動(dòng)對(duì)于周圍居民的生活產(chǎn)生嚴(yán)重影響。另一方面，由于隧道線路在區(qū)間南端及北端受曲線條件限制，需要下穿商業(yè)步行街4層建筑，由于爆破產(chǎn)生巨大能量，可影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3 復(fù)雜環(huán)境下的暗挖隧道爆破振動(dòng)控制技術(shù)和應(yīng)用

3.1 方案設(shè)計(jì)

按照該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)文件，結(jié)合該隧道的巖體具體情況，將隧道爆破劃分為兩個(gè)階段：

第一，試驗(yàn)爆破階段，將隧道的進(jìn)口段位置50m范圍之內(nèi)設(shè)定成為試驗(yàn)段，使用最低量炸藥，展開測試，收集包括振動(dòng)環(huán)節(jié)衰減數(shù)據(jù)相關(guān)指標(biāo)，結(jié)合實(shí)際對(duì)于爆破參數(shù)進(jìn)行合理修正。該項(xiàng)目試驗(yàn)段選擇掌子面位置展開鉆孔爆破，爆破期間裝藥總量低于10kg，利用微差起爆這一技術(shù)，對(duì)于單響藥量進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)藥量3.0kg。同時(shí)，在隧道的底板位置以及建筑基礎(chǔ)位置分別安裝測量振動(dòng)的儀器，用于收集爆破環(huán)節(jié)產(chǎn)生的各項(xiàng)振動(dòng)數(shù)據(jù)。

第二，在爆破實(shí)施階段，可利用試驗(yàn)環(huán)節(jié)取得成果，對(duì)于爆破參數(shù)合理確認(rèn)，并對(duì)爆破細(xì)節(jié)加以優(yōu)化，保證振動(dòng)數(shù)據(jù)收集流程科學(xué)合理。同時(shí)，爆破實(shí)施階段，采用臺(tái)階法的方式進(jìn)行爆破開挖，在全斷面位置劃分上、下臺(tái)階。按照“弱爆破”以及“短進(jìn)尺”等原則對(duì)于循環(huán)進(jìn)尺進(jìn)行控制。在前期的循環(huán)進(jìn)尺方面，應(yīng)該控制進(jìn)尺長度＜1m，在后期爆破過程，需要結(jié)合振動(dòng)監(jiān)測結(jié)果，對(duì)于循環(huán)進(jìn)尺量靈活調(diào)整。

除此之外，在上臺(tái)階應(yīng)該利用水平鉆孔方式，采取孔內(nèi)微差以及孔外微差等起爆技術(shù)，進(jìn)而對(duì)于單響藥量的最高值進(jìn)行控制，并對(duì)爆破振動(dòng)問題有效控制。針對(duì)下臺(tái)階，可利用樹脂鉆孔技術(shù)，通過逐孔起爆方式對(duì)于爆破振動(dòng)合理控制。

3.2 安全簡算

由于建筑和隧道之間的最近距離為25m，因此，按照爆破項(xiàng)目的安全規(guī)程，根據(jù)建筑物性質(zhì)，應(yīng)該使振動(dòng)速度控制為＜2.0cm/s，并根據(jù)薩道夫斯基公式對(duì)于爆破的振動(dòng)速度進(jìn)行驗(yàn)算，公式為：：

公式當(dāng)中，mQ代表最大段的安全用藥量；R代表爆心距；kv代表建筑允許的最高振動(dòng)速度；k代表和爆破場地內(nèi)部環(huán)境相關(guān)衰減系數(shù)；α代表和地質(zhì)條件相關(guān)衰減指數(shù)。結(jié)合爆破地區(qū)的巖性特點(diǎn)，堅(jiān)硬巖石的k取值范圍在50～150之間，α取值1.3～1.5之間；中硬度巖石的k取值范圍在150～250之間，α取值1.5～1.8之間；軟巖石的k取值范圍在250～350之間，α取值1.8～2.0之間。該項(xiàng)目安全驗(yàn)算時(shí)，按照k=250，α=2.0計(jì)算，結(jié)果mQ=14.08kg，高于3.0kg，故此，試驗(yàn)階段爆破的用藥量低于安全藥量，和爆破安全值相符，順利通過安全驗(yàn)算。

3.3 振動(dòng)監(jiān)測

該項(xiàng)目在測試點(diǎn)的布置方面，在爆破周圍巖體以及建筑區(qū)域使用爆破振動(dòng)儀，型號(hào)為UBOX-5016，可精準(zhǔn)對(duì)于爆破期間X、Y、Z等方向的振動(dòng)頻率和振動(dòng)速度等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

3.4 結(jié)果分析

針對(duì)和爆破隧道距離最近的建筑物爆破振動(dòng)值展開分析，若單響的用藥量為3.0kg時(shí)，那么水平方向的爆破振動(dòng)最高速度為X=0.14cm/s，垂直方向的爆破振動(dòng)最高值為Y=0.124cm/s，徑向爆破振動(dòng)的最高值Z=0.185cm/s。由于徑向數(shù)值最大，可以此為基礎(chǔ)，建立振動(dòng)的時(shí)程曲線，選取具有代表性的點(diǎn)展開分析，回歸系數(shù)為0.94，徑向的振動(dòng)速度和最高段的爆藥量相關(guān)，且施工前，計(jì)算出單響藥量的使用，收集數(shù)據(jù)，保證對(duì)爆破參數(shù)的靈活調(diào)整，最大限度對(duì)爆破振動(dòng)加以控制[2]。

4 結(jié)語

總之，針對(duì)復(fù)雜環(huán)境的隧道爆破項(xiàng)目施工，應(yīng)該遵循“弱爆破”以及“斷進(jìn)尺”等原則，對(duì)于試爆各項(xiàng)參數(shù)合理確認(rèn)，精準(zhǔn)定位爆破區(qū)、建筑物二者距離，以此為基礎(chǔ)，完成鉆爆參數(shù)的計(jì)算，分析、收集振動(dòng)數(shù)據(jù)，并按照具體施工需求，合理調(diào)整，對(duì)于建筑區(qū)域異?，F(xiàn)象進(jìn)行檢查，保證鉆爆參數(shù)合理性，順利完成爆破施工。