电子雷管应用于繁华城区浅埋隧道爆破振动控制的试验研究

以成渝客运专线新红岩隧道浅埋段电子雷管施工为例,介绍了电子雷管在繁华城区浅埋隧道中的应用,针对隧道埋深浅且上方地表建筑物密布,采用电子雷管控制爆破,进一步拓宽了其应用范围,使其展现出了更广阔的应用前景。     

隧道爆破振动控制技术研究

研究目的:复杂环境下浅埋隧道钻爆施工的爆破振动问题最为敏感,工程实践中需要既能实现快速掘进又能降低敏感区段爆破振动的爆破技术。研究结论:结合开元寺隧道和杭州引水隧洞钻爆掘进中的爆破振动测试和分析,发现这两个埋深25 m左右的隧道掘进中,掏槽爆破产生的地表振动最为强烈。试验证明采用多级复式楔形掏槽可以有效降低爆破振动,同时利用高精度延时雷管或数码电子雷管调整掏槽爆破起爆时差,可以实现振动波错峰减振,并能改善掏槽效果,提高炮孔利用率。爆破试验过程中配合爆破振动监测,不断调整和优化掏槽爆破方案,最终顺利通过隧道浅埋振动敏感区,而且平均单炮进尺在3 m左右,地表爆破振动控制在1.5～2.5 cm/s。达到保证安全的前提下实现快速钻爆施工。     

城区浅埋隧道弱振动快速爆破掘进技术

城区复杂环境下挖掘浅埋隧道最为敏感的是爆破振动问题，济南开元寺隧道浅埋段采用多级复式楔形掏槽，减小爆破夹制作用力，显著降低了爆破振动峰值；利用高精度孔外毫秒延时雷管实现了振动错峰，达到了平均单炮进尺5．5m的爆破效果。     

地面建筑物控制爆破的浅埋隧道暗挖方法研究

研究目的:在保证地面建筑物与施工安全的前提下,解决浅埋暗挖法近距离穿越高层建筑的地铁隧道爆破技术问题。研究结论:采用上下断面台阶法和减震爆破措施,并使用非电毫秒雷管控制起爆顺序,可有效地控制爆破暗挖地震效应并保证掘进进尺,是确保地面建筑物安全的可行施工技术;通过控制合理的爆破掘进单循环进尺和分段最大装药量等参数,对于VI级围岩覆盖层厚度不足10 m的地面建筑物,能够将爆破引起的地表震动速度值控制在规范限定的2 cm/s范围内,确保地面建筑不会产生爆破震动次生损害;工程实践表明,在围岩强度较高的情况下采用近距离控制爆破技术,既能保证爆破岩块破碎适度,便于出渣,达到较高的炮孔利用率,也可通过减震孔的切割作用,有效避免隧道开挖边界超挖和欠挖,保证开挖边界的平整性和围岩稳定性。     

城区浅埋公路隧道敏感地段爆破掘进技术

开元寺隧道浅埋段采用多级复式楔形掏槽,减小爆破夹制作用力,显著降低了爆破振动峰值;同时利用高精度孔外毫秒延时雷管实现振动错峰,避免振动峰值叠加。在爆破过程中配合振动监测,不断调整和优化爆破方案。最终以平均单炮进尺3.3m、隧道上方地表振动不超过3cms的爆破效果,通过了浅埋20m深的振动敏感区。     

敏感环境下地下工程钻爆法施工地震动效应及其控制方法实例研究

敏感环境下地下工程钻爆法施工产生的地震动效应是影响周边建筑物安全运营以及制约新建工程建设的关键因素.以某钻爆法施工地铁车站为例,建立瞬态动力三维有限元模型,针对影响爆破地震动效应的最大段起爆药量、起爆间隔、减震孔设置等因素开展多工况参数分析,探明不同因素影响下目标点处的地震动响应规律,进而结合周边建筑物爆破地震动控制标准提出控制爆破设计方案,并开展现场测试验证所提出方案的可行性.研究结果表明:在降低爆破对既有建筑物影响方面,控制措施的效果显著性程度由高至低依次为控制爆源与建筑物的距离、控制单次起爆药量、设置大减震孔和增大起爆间隔;提出的控制爆破方案能够满足依托工程敏感环境的地震动控制要求,实测结果与计算结果吻合良好.     

铁路隧道近距下穿地铁隧道的微振爆破技术

研究目的:隧道超近距下穿运营地铁隧道时,通常采用机械施工。本文基于目前最先进的起爆器材——电子雷管,采用隧道电子雷管单孔连续起爆降振技术,利用无线爆破振动监测设备测试每次爆破产生的振动,优化爆破参数和减振措施,确保运营地铁隧道和列车内人员的安全,形成超近距下穿运营地铁隧道的微振爆破技术。研究结论:(1)超近接隧道修建时,可以采用微振爆破技术,根据保护目标的要求,可适当增加减振措施;(2)采用微振爆破技术,在施工效率和经济成本方面优于机械施工;(3)掏槽区设置减振孔的减振效果明显,减振效果与减振孔孔径大小和数量有关;(4)目前的爆破振动规律或计算公式并不适合近接隧道的爆破振动控制,这种情况下建议:每炮均测试爆破振动,然后调整爆破参数满足控制标准;(5)本研究成果可为近接隧道施工提供参考。     

敖包沟隧道下穿工程爆破振动监测及减振措施研究

巴准铁路敖包沟隧道出口段在黄土地层中浅埋下穿3栋建筑物,施工中风险因素多,风险等级高。为保障上部建筑物结构安全,在敖包沟隧道下穿建筑物施工中,进行爆破振动监测,以爆破振动监测结果为依据,指导控制爆破方案与参数调整,提出了在23 m埋深条件下最大段药量不能超过5.4 kg的限值;采用了合理选择炸药品种、限制同时起爆的最大药量、优化装药结构和起爆顺序等措施控制爆破振动,安全顺利通过下穿工程段。     

小净距浅埋暗挖隧道下穿密集房屋安全性分析

研究目的:受城市复杂环境的影响,城市隧道的修建有时不可避免地要下穿房屋。为了达到减少房屋拆迁的目的,本文通过城市小净距软岩浅埋暗挖隧道的数值模拟,研究隧道下穿密集房屋施工过程中不同的施工方案所引起地表沉降量及洞顶建筑物沉降规律,进一步分析洞顶建筑物的安全性。研究结论:(1)隧道施工引起地表沉降的程度主要取决于地质条件、隧道埋深、开挖跨度及施工方法等因素,其中施工方法的影响最为明显;(2)根据数值模拟计算及地表建筑物的实测结果,小净距浅埋暗挖隧道下穿房屋采用CD法施工+超前小导管注浆加固岩体,可以有效地控制地表沉降,保护地表建筑物的安全;(3)本研究成果主要应用在城市隧道工程领域,对今后类似工程的设计、施工具有借鉴意义。     

广州地铁暗挖隧道微振爆破技术

在建筑物密集且部分建筑物抗震性能差的城市繁华地带的地下,进行浅埋隧道爆破开挖施工,只有采用微(减)振控制爆破技术才能使地表建筑物免受爆破振动的危害.详细介绍广州轨道交通五号线广州火车站站的钻爆施工的设计、爆破控制、振动监测等内容,采取闭合双回路孔内外延期非电微差起爆技术,严格控制最大一段起爆药量,爆破达到了预期效果.     

浅埋大跨隧道穿越楼群控制爆破及监测分析

研究目的:结合胶州湾海底隧道连接线隧道下穿城市楼群爆破施工,对爆破振速进行监测并对监测数据进行分析,保证地面楼群的结构安全,同时对隧道施工过程中的控制爆破技术进行总结,为类似工程提供借鉴经验。研究结论:通过现场实践证明浅埋大跨隧道下穿城市楼群施工过程中,采用超前小导坑分部开挖控制爆破技术在保护地表建筑物安全方面效果是比较理想的;开挖过程中的爆破监测数据分析结果表明,爆破最大振速和主振频率均在允许控制范围内,爆破参数选择合理。采用三重复合式掏槽方式能够有效提高工效,控制单段最大装药量,降低爆破振速,有利于地面建筑物的保护。     

繁华城区超大型基坑精细化控制爆破技术研究

市区深基坑土石方爆破要综合考虑爆破对基坑、边坡、地面建筑物的振动影响,比单纯的地下爆破或地面建筑物爆破振动影响复杂。针对深基坑爆破对城市周边环境的振动效应进行系统深入的分析,探讨爆破振动的衰减规律,并提出有效的爆破振动、飞石、空气冲击波等有害效应的控制措施,是复杂环境下深基坑爆破开挖亟需解决的问题。以重庆沙坪坝铁路枢纽综合改造工程站东路基坑土石方爆破为背景,总结了繁华城区复杂环境下的精细化控制爆破技术。基于工程特点,选用数码电子雷管爆破,通过精细控制爆破参数,结合合理的开挖顺序、爆破网络设计,取得良好爆破效果的同时极大地缩短了工期。通过利用分析现场监测数据所得出的该场地条件下的地震波传播规律来指导现场施工。其经验可供类似工程参考。     

硬岩地层浅埋地铁隧道爆破振动衰减规律分析

以青岛地铁3号线工程为依托,针对浅埋硬质花岗岩地层,采用现场实测与统计回归方法分析了试验段横通道爆破振动监测数据,较为系统地研究了钻爆法施工条件下地表最大振动速度、最大单响药量、主频分布的相关关系,总结了适应于该地层的振动衰减经验公式,并通过现场实测数据拟合预测出本段爆破施工最大单响药量.主要研究结论如下:隧道爆破过程中竖向振动速度最大,振动速度随传播距离的增加呈指数规律衰减;掏槽眼爆破受围岩夹制作用最强烈,产生的振动最大,分段起爆能很好地控制爆破振动波的能量分布;爆破振动主频多分布于20～ 70 Hz范围内,与爆心距和药量无明显相关关系,为避免与周围建筑物产生共振,应避免多段雷管同时起爆,并严格控制最大单响药量.     

地表注浆在浅埋大断面黄土隧道中的应用研究

研究目的:围岩变形量过大、地表沉降开裂甚至塌方是浅埋大断面黄土隧道施工过程中最容易出现的工程病害。为解决大断面黄土隧道在浅埋地段施工过程中出现的地表与围岩变形难以控制、施工效率低下等问题,以在建银西高铁上阁村隧道浅埋段为试验工点,通过现场地表注浆与室内试验,从注浆前后地表沉降与围岩变形量及围岩物理力学参数变化等方面对地表注浆在浅埋大断面黄土隧道中的应用效果进行研究。研究结论:(1)地表注浆可以有效控制围岩变形和地表沉降,变形降幅可达27%～50%,注浆后可将地表与围岩变形量控制在规范允许值内,防止隧道开挖过程中出现地表裂缝、坍塌、拱顶沉降量过大等灾害;(2)采用地表注浆后围岩物理力学参数明显得到改善,平均增幅可达10%～35%,提升围岩强度与整体稳定性,确保隧道开挖安全;(3)地表注浆能够提前二衬施作时机,加快施工进度;(4)地表注浆形成的浆-土结合体具有明显的"挤密效应"和支撑作用,可以改善原状黄土的结构性;(5)该研究成果可为大断面黄土隧道的浅埋地段快速安全施工和设计提供参考。     

隧道穿越既有建筑物爆破施工影响及方案优化

以安顺西—六枝铁路地宗隧道为工程依托,结合数值模拟和现场试验,对大断面隧道不同爆破设计对建筑物的影响进行了研究。结果表明:3种设计方案均能满足爆破控振要求,采用延时雷管分段爆破原理设计的导洞先行爆破和左右分幅爆破能够实现分区延时爆破效果,有效地控制爆破振动。较左右分幅爆破,导洞先行法第一次爆破距离建筑物较远,产生的爆破振动较小,爆破引起的水平方向振动速度远小于垂向振动速度。爆破采用国产第一系列雷管(最高15段),最大振动速度在1 s内出现,1 s后振动速度迅速衰减,微差爆破能够起到错峰作用。在数值模拟中考虑微差爆破荷载时程曲线能够得到爆破振动规律,从而提前预测爆破对建筑物的影响。     

明月峡长江大桥水下中深孔爆破安全技术研究

研究目的:在水下爆破施工过程中,如何确保周围人员、航行船舶、施工船只和两岸建筑物的安全是影响和制约桥梁施工的关键所在。本文通过介绍重庆东环铁路明月峡长江特大桥的爆破施工技术,旨在为类似工程建设提供参考。研究结论:(1)明月峡长江特大桥桩基和承台开挖过程中的爆破监测数据分析结果表明,爆破参数、网路设计、爆破距离、震动监测等方案设计合理,爆破施工过程控制到位,振动监测数据均在控制范围内;(2)在基坑边缘打三排减震孔,采用钻爆船分二至三层分层钻孔,采用非电起爆网络逐孔延期爆破,机械破碎水下清除覆盖层,取得了较好的经济和社会效果;(3)明月峡长江特大桥桩基和承台的水下爆破施工,不仅工程量大,而且施工难度比陆上大,技术要求相当高,其设计和施工的每一个环节都是多种技术手段的综合运用,都值得我们进一步探索、优化和研究,使这项技术更加成熟、科学和规范;(4)现场实践证明,长江险滩段深水桥梁承台基坑施工过程中采用水下中深孔台阶爆破施工技术,效果明显;(5)本研究成果对江河湖海水下爆破技术具有指导和借鉴作用。     

浅埋不良地质条件下小净距隧道掘进与减振爆破技术研究

研究目的:研究重庆轻轨新郑区间浅埋、上软下硬地层、软弱夹层岩柱等不良条件下小净距隧道掘进和爆破减振技术,保证围岩与支护结构的稳定性、光爆良好效果和地下管线安全。研究结论:(1)洞口回填松软土层浅埋地段采用超前大管棚支护,并对Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ四种围岩段,采用正三台阶、正二台阶预留核心土、正二台阶及全断面开挖方式,配合采用光爆技术,适合浅埋不良地质条件下双隧道净距仅5.8 m情况下小净距隧道修建;(2)小净距隧道爆破中掏槽孔爆破产生的振动强度最大,通过对不同地质段采取预裂光面爆破和预留光爆层爆破两种方法,掏槽眼分别采取五梅花中空直眼掏槽及斜眼掏槽方法,实测地面测点振速1.8 cm/s,相邻洞内边墙衬砌振速11.02 cm/s,爆破振速满足规程要求,且确保了光爆效果,减振爆破技术可行。     

预切槽法在浅埋暗挖下穿公路段隧道中的设计

研究目的:机械预切槽法因其结合盾构的盾壳保护开挖理念和新奥法处理复杂地层的自由灵活理念,在土砂等极软弱围岩地质条件、城市特殊复杂环境近接施工或以上因素复合形成的复杂困难工程条件下具有显著的优势,可以较好地保障隧道施工的安全,同时也是机械化施工的一种很有发展潜力的隧道施工方法。本文结合福平铁路新鼓山隧道下穿福州机场高速公路的浅埋暗挖段,对隧道预切槽法施工在软弱地质下浅埋暗挖下穿通过道路的城市环境应用进行设计与分析,提出该方法的可行性。研究结论:(1)预切槽法可以应用于浅埋暗挖、下穿道路等特殊隧道段落的施工;(2)在浅埋、软弱、近接等特殊条件下,预切槽法形成的预筑拱作为超前措施,较常用的管棚等技术手段,对控制地表沉降、保证施工安全有更显著和可靠的作用,具有更大的安全性;(3)本研究结论可为类似工程条件的隧道设计提供借鉴。     

草帽山隧道爆破振动监测与分析

隧道洞口段往往受到浅埋、偏压等复杂地形地质条件的影响,岩石较破碎,围岩不稳定,其爆破施工是隧道施工的重点、难点。新建京张高铁草帽山隧道进口洞身106 m长范围为浅埋偏压段,围岩级别为Ⅴ级。在进口段进行了17次有效的爆破振动速度现场监测,通过线性拟合得到合理的萨道夫斯基公式中的系数,计算出爆破施工时的最大单响药量为54.07 kg。对实测数据进行傅里叶变换得到爆破振动的频谱曲线,从中可知:爆破地震波主频率随着爆心距的增大而减小,随着单响最大药量的增大而减小。为了避免出现共振现象,建议爆破施工时避免多段雷管同时起爆,并严格控制最大单响药量。     

浅埋暗挖大跨隧道施工环境影响分析

研究目的:西南风道具有地质条件及周围环境复杂、开挖跨度大(开挖跨度9.9 m)、埋深浅(结构上覆土厚度约10 m)、覆跨比较小(约为1)、路面外荷载作用频繁、穿过地下管线等显著特点。对施工影响范围内环境全面监控量测,评估施工对周边环境的影响。研究结论:(1)通过综合分析确定了最终环境控制标准,制定了周边环境保护措施;(2)地表变形可分为四个阶段:微小变形阶段、剧增变形阶段、缓慢变形阶段、基本稳定阶段;(3)对地面建筑物、地下管线进行安全状态评价,结果显示,全部处于安全状态;(4)浅埋暗挖大跨隧道施工对周边环境的影响是安全可控的。