城市隧道爆破对地表建筑物振速响应研究

以杭州地铁5号线通火区间段双隧道工程为例，基于城市隧道工程中爆破开挖对地表建筑物振速响应问题，对下穿地表建筑物隧道爆破施工控制技术进行了研究。采用FLAC3D数值模拟方法，研究在不同爆源距、循环进尺与单段最大装药量情况下隧道爆破开挖，分析在爆破动荷载作用下地表建筑物的振速响应规律，并根据工程现场实测数据进行了验证。     

隧道控制爆破深大减振孔减振效果对比

浅埋暗挖车站下穿岩石地层大多采用钻爆法施工,不可避免地对周边建(构)筑物产生振动效应。以青岛地铁某浅埋暗挖车站为例,为避免爆破施工对周边加油站等高爆炸隐患工程影响过大,施工中采取布设减振孔措施,现场开展减振孔减振效果测试试验,在受保护区打286个减振孔,对受保护区监测点和与爆心相同距离的非保护区监测点同时进行连续15 d爆破振速监测,对监测数据进行对比分析。研究结果表明:减振孔措施有效降低了爆破振动对周边环境的影响,振速平均衰减比例达到35.4%,较好地保证了周边高风险建(构)筑物的安全。     

隧道下穿超浅埋国道的爆破减振技术

隧道下穿交通量大、超浅埋的国道公路时,为了能安全穿越,确保行车畅通,围岩开挖采用了拱上部周边打空炮眼减振、开挖面增打减振孔、炮孔复合装药、预留光爆层等综合减振措施的爆破技术。经现场爆破监测,爆破振动波速基本控制在20mm/s之内,降低了爆破的振波,有效地控制了公路地表下沉,确保了公路运营的安全。     

长洪岭隧道近距下穿江池镇高效减震爆破技术试验

依托渝利铁路长洪岭隧道近距下穿地表城镇(江池镇)减震爆破施工,通过使用电子毫秒电雷管开展减震爆破试验。试验以爆破震动波的干扰降震原理为指导,结合以往工程使用非电毫秒延期导爆管雷管的减震爆破技术,并进行爆破减震动监测,优化爆破参数,形成了在30 m左右近距条件下爆破振速低于1.0 cm/s的电子毫秒电雷管全断面减震爆破开挖技术,达到了近距下穿地表城镇时降低隧道爆破振速、确保地表建筑物安全的目的。同时,拓展了在近距条件下隧道钻爆法使用范围,减少了临时支护,提高了施工工效。     

隧道微差爆破的延时计算及电子雷管减振应用

为实现复杂环境下隧道爆破减振,根据微差爆破延时计算理论,综合考虑围岩的物理力学参数及隧道爆破施工参数,提出采用电子雷管进行微差爆破的延时计算方法。研究起爆药量对爆破地震波振速和主频的影响,并将研究成果应用到成渝客专新红岩隧道爆破工程中。结果表明： 1）微差爆破的合理延时需要考虑岩石破碎及沿裂缝扩展到掌子面并抛掷足够距离的时间; 2）采用微差爆破延时计算方法,可合理设置电子雷管延时,实现单孔间隔微差爆破,有效降低峰值振速、提高振动主频; 3）在新红岩隧道爆破工程中,采用电子雷管爆破相比毫秒非电雷管爆破振速减小60%以上,证明电子雷管微差爆破延时计算方法的准确性和合理性。     

浅埋隧道侧穿加油站振速控制及规律分析

以某水利隧道侧穿加油站施作162个减振孔为工程背景,通过现场测振得到,增设一阶掏槽,可有效降低振速约30%;单一炮次的最大振速出现在垂直方向的概率最大,出现在水平切向次之,出现在水平径向的概率最小;考虑频率影响下垂直振速的分布时,最大振速出现在垂向概率最大;当爆源远离减振孔时,储油罐较加油机距爆源远50%,振速反而增大25%~45%,说明地震波遇到减振孔发生绕射,减振孔具备明显的减振效果。     

小间距隧道爆破动力响应分析

基于复线隧道施工爆破对既有隧道稳定性冲击问题,结合沪蓉线庙垭分岔隧道工程实例,研究了其小间距段施工爆破的振动监测方法、爆破动力特性及其减振控制技术。通过对隧道爆破围岩和衬砌质点振动速度波的频谱分析及其振速预测数学模型的改进研究,分析了隧道振速峰值纵向衰减规律、衬砌振速主频、横断面振速分布规律及爆破掌子面附近振动情况,并以小间距既有隧道中墙迎爆侧破坏为基准,从循环进尺、微振起爆、掏槽结构等方面提出了相邻隧道爆破减振技术措施。研究结论可为类似工程的爆破设计、施工及监测提供参考。     

洞窟下紧邻隧道爆破振动响应分析及控爆措施研究

新建隧道下穿紧邻地下洞窟(群)的爆破开挖将引起已有洞窟(群)振动响应,影响已有洞窟(群)安全。该文以下穿已有防空洞窟(群)杭州北干山隧道为工程背景,针对洞窟(群)下紧邻隧道爆破开挖的耦合装药不设置减振孔、耦合装药设置减振孔、非耦合装药不设置减振孔、非耦合装药设置减振孔4种上下台阶爆破开挖施工方式,在炸药爆破荷载作用下的洞窟振动响应进行了计算机数值模拟。数值模拟采用三维非线性有限元程序LS-DYNA,得到了4种爆破开挖方式上方洞窟底板的振动速度、等效应力等动力响应指标。数值模拟结果表明:从爆破应力波峰值速度、等效应力峰值等方面,非耦合装药设置减振孔方式相对其他3种情况均具有相当优势,因此,洞窟(群)下紧邻隧道爆破开挖推荐采用非耦合装药设置减振孔的钻爆方式,该数值模拟结果在实际工程现场爆破得到了验证,最危险状态下采用非耦合装药设置减振孔的上下台阶法爆破后,上方洞窟底板峰值速度小于规范允许值,设计安全。     

区间隧道下穿大型建筑物孔内外微差减震弱爆破施工技术

在城市中修建地铁隧道经常会出现隧道近距离下穿大型建筑物的情况。为了解决爆破施工时爆破震动对建筑物结构造成影响,将非电毫秒微差导爆管雷管的孔内微差与孔外微差结合起来,联线方式采用分组串联法,每3～5孔一组,孔内导爆管雷管跳段使用,孔外采用MS-2段导爆管雷管串联,从而将各个炮孔的引爆时间全部错开,实现导爆管雷管的延期起爆,基本达到了"一孔一响",有效降低了爆破振速,同时保证了施工安全及质量。     

大断面小净距隧道施工对地表变电站的保护措施研究

贵阳市北京东路道路工程#1隧道为大断面小净距隧道,K0+500～+580暗挖段下穿贵乌变电站,埋深浅,地质条件复杂。通过采用洞外对变电站进行加固、洞内CRD六步法开挖、高精度数码电子雷管逐孔起爆的措施,同时加强变电站场坪内地表沉降观测和爆破振速监测,成功穿越了贵乌变电站,地表沉降得到了有效的控制,爆破振速控制在0.4cm/s以内,保证了变电站的结构安全和正常运行。     

延安路站侧穿危楼的微振动爆破控制优化

钻爆法施工是当前乃至将来一定时期内隧道掘进的主要手段。为降低爆破振动对危楼的影响,以青岛地铁延安路站1号风道侧穿危楼为工程背景,试验并分析了复式楔形掏槽降振失败的原因。通过采用大直径中空孔掏槽方式和逐孔起爆网路,将爆破振动有害效应有效降低约50%,保证了隧道顺利侧穿危楼。为同类工程提供了宝贵经验,对其他类似工程有借鉴意义。     

东海隧道施工爆破振动对既有建筑物结构安全影响及控制研究

采用钻爆法修建城市隧道,施工爆破振动对周边既有建筑物结构安全影响不可忽视。本文依据东海隧道工程实际,对其周边既有建筑物结构安全爆破振动控制基准、爆破振动对既有建筑物结构安全影响距离、最大段控制爆破装药量等问题进行了研究,研究结论对东海隧道爆破施工作业具有较好的指导作用,同时也可供类似工程参考和借鉴之用。     

公路隧道掘进钻爆技术应用探讨

根据隧道掘进钻爆施工技术的发展，对有影响的隧道钻爆施工重大技术进行分析，认为当前的公路隧道钻爆施工应该认真采用湿式钴眼、导爆管非电起爆和水压爆破3大技术。通过水压爆破的典型工程试验，总结水压爆破的技术要点和经济效率。     

“短孔卸压降振法”对周边孔爆破减振效果的研究

为了解"短孔卸压降振法"对周边孔最大振速的影响程度,利用多自由面削减能量的原理,首先采用ANSYS-DYNA数值模拟软件对设置"卸压短孔"前后的断面模型进行计算分析,其次结合现场对设置"卸压短孔"前后的隧道断面爆破试验,提取爆破后的振速图进行对比论证,从而得出设置"卸压短孔"前的断面爆破振速大于设置后的断面爆破振速的结论。结果表明:1)使用"短孔卸压降振法"后,断面周边孔振动速度有所降低;2)采用"短孔卸压降振法"进行控制爆破后,隧道开挖轮廓线成型平整,超欠挖现象显著减少。     

地铁暗挖车站多级楔形掏槽微振动爆破参数研究

为了最大限度减小掏槽区域爆破振动对地表建筑物的影响,以青岛地铁2号线延安路站侧穿166号楼为研究背景,从多级楔形掏槽的减振机制入手,通过理论分析和现场实验,对各级掏槽孔间排距、深度、倾角、个数、单孔装药量及雷管段位分布等各爆破参数进行探讨。结果表明： 掏槽振速控制的重点是第2级掏槽及第3级掏槽;第2级掏槽孔与第3级掏槽孔间距不宜大于350 mm,排距不宜大于400 mm;第3级掏槽孔深度宜最大;第2级掏槽孔数目不宜少于5对,第3级掏槽孔数目不宜少于4对;第2级掏槽及第3级掏槽逐孔起爆。可使掏槽爆破振速得到有效控制。     

Ⅳ级围岩大断面隧道全断面开挖轮廓控制研究与应用

Ⅳ级围岩大断面隧道采用全断面爆破法开挖具有围岩强度低、雷管段别高、装药量大的特点,爆后容易出现断面轮廓控制不足,超挖严重的难题。以新疆其特长高速公路隧道为工程背景,分析了爆破开挖过程中导致轮廓围岩损伤严重的主要因素,基于现场试验方法结合围岩损伤分析,优化了光爆层厚度、装药结构、起爆顺序等爆破参数,其中利用预留光爆层试验法确定最佳光爆层厚度为65 cm,采用导爆索三角形搭接法降低了周边眼起爆误差,优化装药结构及起爆顺序降低最大单段药量及总药量。爆后连续8个循环的超欠挖统计数据及振动监测结果表明:方案优化后的平均线性超挖量控制在0.25 m以内,平均炮孔痕迹率由之前的49.3%提高至试验后的91.1%,有效地改善光面爆破效果,降低隧道支护成本。爆破过程中最大峰值振速发生在掏槽段为2.131 cm/s,符合爆破安全规程的相关要求,且整体振速分布比较均匀。故所采取爆破参数优化设计是可行的,能够有效降低Ⅳ级围岩大断面隧道全断面开挖对围岩的损伤,研究成果为类似工程提供借鉴。     

无中墙连拱隧道爆破振动响应特性及安全控制措施

无中墙连拱隧道相较传统连拱隧道取消了中墙结构，其先行洞与后行洞初支拱架相互搭接构成整体隧道结构，因此在后行洞爆破开挖时，先行洞及连拱处的爆破振动安全控制极为关键。依托榨坊隧道工程，开展后行洞爆破振动跟踪监测，并对先行洞二衬的爆破振动衰减规律及频谱特性进行了分析；通过LS-DYNA三维有限元数值模拟，研究了先行洞横断面及轴向的爆破振动响应特性，比较分析了注浆加固及布设减震层对连拱处三角区围岩与先行洞衬砌结构的安全控制效果，并通过现场监测，对其应用于实际工程的控制效果进行了评价。实测数据显示：无中墙连拱隧道后行洞开挖时，先行洞边墙二衬的水平径向振动强度最大，且以掏槽孔爆破振动为主，主频集中在40～65 Hz。数值分析显示：先行洞爆破振动速度沿其横断面和轴向的分布均不对称，迎爆侧振动速度显著大于背爆侧，且迎爆侧拱腰至拱肩部位的振速最大；受波传播路径的影响，先行洞未开挖方向的振速相对较高，爆破振动速度沿隧道已开挖方向衰减更快；围岩超前注浆加固可保证连拱处上方三角区围岩的稳定与安全，可分别降低振速和最大主应力69.2%和57.9%;布设减震层可有效控制先行洞衬砌结构的振动安全，可分别降低拱腰和拱...     

特大断面小净距隧道爆破振动控制技术

为解决大帽山新建隧道爆破对既有隧道结构的影响,采用分步钻爆开挖、楔型掏槽、炮孔堵塞等一系列技术措施,控制了爆破振动速度,同时还确定了大断面小净距隧道不同围岩中的爆破振动控制标准,此标准比类似隧道的标准大有提高。     

基于HHT分析的浅埋隧道爆破振动控制研究

以青岛地铁施工过程中浅埋段隧道下穿建筑物为例,运用HHT分析理论结合MATLAB软件研究了爆破振动监测信号的时频关系,分析雷管的起爆时间间隔,为振动控制提供理论依据。通过分析发现:1)爆破振动信号的频率基本在90 Hz以下,优势频率范围为20~70 Hz;2)根据《爆破安全规程》规定的安全允许标准,3号民房爆破安全允许振速可定为2.0 cm/s,设计振速1.0cm/s较为保守;3)不考虑雷管自身延时误差的情况下,60 ms将是雷管比较理想的段与段之间延期时间间隔;4)实际爆破过程中,雷管延时误差是普遍存在的,总体误差呈现为正值。     

隧道下穿县城爆破震动对地表建筑影响及安全评价

榆佳高速公路佳县隧道整体下穿佳县县城,洞顶地表有大量房屋、道路等结构物,钻爆法施工可能造成地表建筑开裂、失稳等不利影响.为明确受影响范围及程度大小,确保工程顺利进行而展开专题研究.根据规范拟定爆破最大段装药量为5.0kg,采用数值模拟方法计算地表振速峰值,对地表建筑进行安全评价并提出应对措施,初步分析黄土的振动响应特征.研究结果显示:隧道上方地表房屋和道路最大振速均满足安全允许标准,距隧道拱顶最近的两座房屋最大振速为2.4 cm/s,主振频率为56.0 Hz,在施工中应加强监控量测和实施加固保护措施;黄土覆盖层可以有效加速震动能量衰减,频率大于70 Hz的高频部分基本被过滤,但震动持续时间加长.评价结果可为施工方案和监控设计提供依据,评价方法可为类似工程提供参考和借鉴.