浅埋偏压隧道开挖爆破振动与控制技术.pdf

摘要]以密兴路改建工程火郎峪隧道工程为背景，进行掘进爆破地表振动监测与控制技术研究。监测与分析结果表明：①沿隧道横断面，偏压浅埋处地表振速最大；沿隧道开挖方向，自成洞区向未开挖区地表振速呈现递减趋势；②将大楔形掏槽改为多级小楔形掏槽，爆破振动效应与破岩效果得到有效改善；③合理布置掏槽位置，可以有效减少掏槽孔爆破对隧道偏压浅埋处的振动影响；④全面监控浅埋偏压隧道掘进爆破振动及其效应，优化爆破参数，既能有效控制爆破振害，又能保证较大循环进尺。[关键词]浅埋偏压隧道；爆破开挖；振动监测；控制技术

内容摘抄：

1爆破振动监测
1.1爆破条件及测试方案
火郎峪隧道行车速度60kmh,设计建筑限界：净宽10.5m,限高5.0m。隧道进口拱顶埋深9m,轮廓线右侧距地表最浅处不足4m,为浅埋偏压隧道。隧道洞口表层为2.5m厚的粉质黏土，其下为强~中等风化（黑云母）片麻岩，节理裂隙发育，岩芯呈短柱状~柱状，局部呈碎块状，综合评定隧道进口段围岩为V级，可爆性较好。考虑进口段右侧采用反压回填法处理、拱部采用超前小导管支护，墙部采用中空注浆锚杆、初衬采用钢格栅等结构支护设计；隧道开挖采用上下台阶法进行施工，上断面采用楔形掏槽掘进爆破方法，下断面采用水平孔拉槽爆破以降低爆破对上断面混凝土衬砌及地表的危害。
现场爆破振动监测以采集掘进爆破时的地表振速为主，辅助以洞内衬砌振速监测综合分析地震波衰减规律。下断面开挖爆破的振害多集中在混凝土衬砌上，通过其不同部位的振速实测来调整拉槽爆破参数。对于地表，己有的研究结果表明，浅埋隧道成形后岩体的整体结构发生改变，成洞区的地表振速进一步放大，即所渭的“空洞效应”，但对于洞口高边坡偏压隧道开挖需进一步研究，因此现场测试以隧道掌子面为交叉中心，在地表沿隧道轴线及其垂直方向布置测点，共布置7个测点。各测点间距如图1所示，其中ABC为隧道纵向（即掘进方向），bAc为爆破掌子面横断面方向。

2振动监测成果分析
本次爆破振动监测主要集中在隧道浅埋偏压进口段，地表沿隧道纵向布置测点，所有测点随掌子面一同推进。过A点沿隧道横断面方向根据地形变化增设辅助测点b,c,且位于爆源正上方。根据施工进展对监测数据分别进行分析，为及时调整爆破设计方案提供依据。
隧道进口段埋深较浅且围岩风化严重，结合隧道支护结构设计及施工进度要求，采用上下台阶法进行施工，其中上台阶开挖高度6m,开挖面积约55m2;下台阶3.6m,开挖面积约30m2;采用楔形掏槽和周边间隔不耦合装药光面爆破技术，循环进尺控制在1~2m。上台阶开挖部分地表实测振速数据如表1所示，典型测点振速波形如图2所示。

3浅埋偏压隧道爆破振动控制技术
由于隧道存在浅埋、偏压的特点，地表及衬砌结构受振作用频繁。结合现场振动监测以及类似工程经验，提出以下控制技术措施，并取得了预期效果。
1)洞口小导管超前支护与反压回填为了加强隧道洞口段围岩的稳定性，施工时采用双排注浆小导管进行超前支护，洞口段2m范围密布格栅，并结网锚喷；同时采用反压回填的技术措施，增加隧道右侧土体厚度（见图1），平衡因隧道左侧高程变化产生的侧向压力。
2)选择合理的掏槽结构形式振动监测结果表明，在掏槽爆破单响药量与扩槽爆破或周边孔爆破的单响药量相差不大的条件下，掏槽孔爆破引起的振动显著增强，究其原因，掏槽爆破临空面条件差，岩石夹制作用明显。故掏槽孔爆破的振动效应控制是降低或消除浅埋隧道爆破振害的关键。为此提出了多级复式楔形掏槽爆破方案，由大楔形掏槽
改为多级小楔形掏槽，一方面使各级楔形掏槽的爆破药量减小，另一方面前一级掏槽为后一级掏槽爆破创造了临空面，岩石夹制作用减弱，爆破振动效应得到有效控制（见图2），同时因掏槽爆破效果改善，循环掘进进尺有所提高。

4结语
隧道洞口段通过调整进洞位置、采用双排注浆小导管超前支护、偏压段反压回填施工以及控制爆破振动等技术措施，火郎峪隧道开挖顺利通过浅埋偏压段，相应监测显示隧道拱顶沉降最大值仅为6mm,拱顶地表未出现裂缝等安全隐患，锚杆拉拔力达到没汁值，洞内洪圈右上角薄弱处初对喷射混凝土未出现开裂。隧道监测结果表明，所采用的施工措施行之有效，能够保证浅埋偏压隧道施工安全。

（略）

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