淺埋隧道控制爆破施工技術(shù)

王忠偉，李 杰

(中鐵十二局集團(tuán) 第二工程有限公司，太原 030024)

1 工程概況

重慶鐵路樞紐區(qū)域的火風(fēng)山隧道是一座下穿城市建筑群的淺埋高風(fēng)險(xiǎn)隧道，全長9 315 m，全隧道設(shè)置三座斜井，斜井采用雙車道無軌運(yùn)輸?；痫L(fēng)山隧道童家院子輕軌車站試驗(yàn)段位于重慶江北區(qū)，為雙線大斷面鐵路隧道，大致平行于機(jī)場高速公路，巖層為泥巖、砂巖互層，最大厚度5 m，傾角在30°左右，圍巖的走向與隧道中線夾角約為80°，爆破開挖后在拱頂處產(chǎn)生大面積拉應(yīng)力作用區(qū)，容易造成拱頂圍巖松動(dòng)損傷范圍較深。輕軌3#線與鐵路火風(fēng)山隧道相交里程為DK21+173—DK21+473，樁基編號為CZ19-D6/QZ20-D01-D15。共計(jì)16個(gè)墩柱，全長300 m，為群樁基礎(chǔ)，屬于端承樁，每個(gè)墩4根樁基礎(chǔ)。樁基最長為19 m，最短14 m，樁底高程258 m，QZ20-D04-10共計(jì)7個(gè)墩柱，長度120 m，位于隧道拱頂上部，樁底距離隧道開挖拱頂最小距離為5 m，樁基礎(chǔ)直徑1.25 m，C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。隧道埋深30 m，由于爆破開挖可能對車站建筑產(chǎn)生影響，需要監(jiān)測爆破開挖對圍巖的損傷并采取相應(yīng)對策。

2 控制爆破雷管試驗(yàn)

第一次用普通毫秒導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行爆破試驗(yàn)，掌子面(上臺階)爆破的裝藥量和雷管分段數(shù)見表1。在童家院子車站遠(yuǎn)離樁基30 m處隧道中心線上，從地表向下共打3個(gè)平行垂直孔，孔間距1 m，孔徑105 mm。首先在爆破開挖掌子面遠(yuǎn)離檢測孔5 m前，就對3孔各相鄰兩孔作超聲波檢測，獲得初始巖體聲波速度和聲幅值。之后在最前面的孔內(nèi)埋設(shè)振動(dòng)速度傳感器，根據(jù)孔深變化共布設(shè)3個(gè)傳感器，1#點(diǎn)埋深23 m，2#點(diǎn)埋深17 m，3#點(diǎn)位于地表。隨后爆破掌子面不斷接近檢測孔位置，當(dāng)達(dá)到檢測孔正下方爆破振動(dòng)最大，進(jìn)而爆破掌子面又不斷遠(yuǎn)離檢測孔位置，從測孔位置前5 m至后5 m，在每次放炮時(shí)都檢測振動(dòng)，每次爆破后在兩孔間作跨孔法超聲波檢測，與前期的結(jié)果進(jìn)行比較。超聲波檢測結(jié)果見圖1。不同深度測得的典型爆破振動(dòng)速度波形見圖2。其中 CH1為埋深23 m的1#點(diǎn)，CH3為埋深17 m的2#點(diǎn)，CH4為地表的3#測點(diǎn)。從爆破掌子面離測試孔前5 m至后5 m，在每次爆破時(shí)都檢測到不同深度的振動(dòng)速度峰值，其振動(dòng)速度變化情況見圖3。

表1 炮眼藥量分配(上臺階)

圖1 爆破前后不同深度超聲波檢測波速變化情況

圖2 不同深度測得的爆破振動(dòng)速度典型波形

圖3 掌子面距測試孔前5 m至后5 m范圍爆破振動(dòng)速度變化情況

3 結(jié)論

根據(jù)以上長達(dá)2個(gè)月的火風(fēng)山隧道測試結(jié)果分析，認(rèn)為:

1)根據(jù)超聲波檢測結(jié)果，由波速衰減指標(biāo)看，爆破開挖對拱頂?shù)膬?nèi)部圍巖損傷范圍未達(dá)到拱頂以上4 m，說明爆破和圍巖應(yīng)力重分布造成的拱頂松動(dòng)未影響輕軌樁基的安全。

2)爆破在拱頂內(nèi)部巖體產(chǎn)生的爆破振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)速度遠(yuǎn)小于洞內(nèi)壁面和地表的振動(dòng)，爆破進(jìn)尺1.2 m時(shí)，距離掌子面6 m的最大爆破振動(dòng)速度為8 cm/s;距離掌子面2 m的最大爆破振動(dòng)速度為12.8 cm/s。

3)隧道埋深達(dá)到30 m時(shí)、單次爆破進(jìn)尺1.2 m，地表最大爆破振動(dòng)速度約為0.5 cm/s，人員無明顯振感。

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