爆破施工隧道围岩稳定性研究

结合贵广铁路棋盘山隧道施工现场测试,研究隧道爆破近区围岩振动规律以及稳定性。对棋盘山隧道掌子面后方拱顶5 m范围内围岩的爆破振动速度进行测试和分析,结果表明:隧道爆破近区围岩的振动传播速度随爆破的比例距离呈幂指数衰减,棋盘山隧道Ⅲ级围岩的幂指数为-0.62。对爆破施工隧道的稳定性研究表明:隧道塌方主要是岩块沿着节理面滑动造成的,与节理面的抗剪强度和岩块的大小及形状相关。最不稳定拱顶位置关键块掉落的临界爆破振动速度,随关键块高度的增大而增大,而随关键块长度和宽度的增大而减小。因此,可根据隧道围岩关键块的形状和位置,计算关键块的临界爆破振动速度,进而得到保证关键块不掉落的炸药量,以控制围岩稳定,确保隧道施工安全。     

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。     

基于围岩损伤机理对地铁爆破参数的研究

为解决地铁爆破中存在的超欠挖问题,依据爆炸载荷作用下的岩石作用原理及围岩损伤机理,采用现场试验的方法,对地铁区间隧道原有爆破施工方案掏槽眼间距和周边眼光面爆破参数进行综合优化。结果表明:(1)爆破振速由0.956 cm/s减小为0.379 cm/s;(2)炸药单耗由2.10 kg/m3降低为1.21 kg/m3。通过现场实例验证,将围岩损伤机理应用于爆破参数设计中,在保证爆破断面平整光滑的同时,降低了炸药单耗,取得良好的经济效益;并通过优化掏槽眼参数降低振动速度,最大程度地减小对周边建筑物的扰动影响。     

隧道爆破开挖作用下洞口高边坡的动力响应

惠州市四环路西坑东隧道洞口段为八级高边坡,本文采用显式动力分析方法研究了隧道内钻爆施工中爆破效应对洞口多级边坡振动特性的影响。结果表明:由于地层的反射与折射,爆破地震波由拱顶的双峰形态变为坡面处的单峰形态,且振动速度峰值由拱顶处的28.810 cm/s迅速降至坡面处的0.383 cm/s;中导洞断面起爆后,边仰坡最下层测点振动速度最大,洞口侧边坡、路堑边坡依次减小,说明距离越远振动衰减越迅速;仰坡坡面测点振动速度峰值依次为上台阶起爆下台阶起爆中导洞起爆侧导洞起爆,故装药量是影响边坡稳定性的关键因素;振动速度峰值小于规范安全允许的质点振动速度。该工程洞口高边坡在隧道钻爆施工下是安全的。     

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。     

新建隧道下穿既有公路隧道施工技术

成渝客运专线新中梁山隧道下穿既有高速公路隧道,隧道拱顶距公路隧道最小净距为7.0m,施工采用大管棚注浆技术,对交叉影响段进行控制爆破,控制振速小于2 cm/s,并对既有高速公路隧道监控量测措施进行分析,既可以起到加固围岩的目的,保证新建隧道的安全,又能使既有公路隧道正常运营.     

小间距并行隧道施工爆破振动控制技术试验研究

为了有效控制小间距并行隧道爆破产生的振动对既有隧道的影响,开展了普通导爆管雷管起爆和数码电子雷管起爆的现场对比试验研究。试验结果表明:普通导爆管雷管起爆3组试验中,掏槽处爆破产生的振动速度均最大,将各测点掏槽处爆破产生的振动速度进行拟合回归,得到三洞分离区间既有隧道迎爆侧洞壁处的振动速度传播规律;与普通导爆管雷管起爆对比,掏槽处采用数码电子雷管起爆产生的最大振动速度可降低43. 78%;紧邻既有隧道施工时,采用数码电子雷管起爆可以有效降低爆破振动对既有隧道的影响。     

爆破振动对邻近铁路隧道衬砌结构的影响北大核心

依托海南西环铁路新建隧道爆破工程,选择三角形等效爆破荷载模拟爆破过程。结合现场爆破振动监测,验证隧道爆破三维模型的准确性。进而逐级提高爆破荷载,分析5、10、15、20、25倍五种爆破荷载工况下,隧道围岩塑性区分布情况、既有铁路隧道衬砌结构的爆破振动速度和拉应力变化规律。结果表明:新建隧道爆破开挖时,既有隧道衬砌结构迎爆侧拱肩爆破振动合速度最大,仰拱一直处于受拉状态;随着爆破荷载不断提高,隧道围岩塑性区范围不断扩大,既有隧道衬砌结构最大爆破振动速度和最大拉应力均不断增大;当采用20倍爆破荷载作用时,既有隧道衬砌结构迎爆侧边墙最大爆破振动速度为29.90 cm/s。     

基坑爆破开挖对运营隧道的影响数值模拟分析

以深圳安托山安峦公馆基坑爆破开挖工程为研究对象,采用数值模拟方法分析了爆破振动传播途径中距离爆源不同距离处的振动速度,以及大断面、小断面隧道衬砌振动速度的分布情况。结果表明:在距离地铁40 m以内爆破施工时应采取减震措施;地铁隧道迎爆侧的水平和竖向振动速度要大于非迎爆侧,隧道衬砌最大振动速度在迎爆侧拱顶和拱脚,爆破施工过程中应对隧道迎爆侧重点监测和防护;隧道断面对水平和竖向振动速度均有放大作用。     

风洼梁隧道上跨引黄工程6#隧洞掘进控制爆破技术

针对风洼梁隧道上跨引黄6#隧洞的情况,采用三台阶临时仰拱法施工与微振动控制爆破技术相结合的爆破开挖方案,将单段最大装药量控制在4~12 kg范围内、单循环进尺控制在0.6 m以内,保证了爆破时影响控制范围内振动速度小于3 cm/s,达到了在隧道上跨施工时引黄隧洞的结构安全的效果。     

紧邻运营地铁安全保护区基坑爆破振动控制技术

深圳安托山安峦公馆基坑需爆破开挖,爆破区紧邻运营地铁安全保护区,为了确保基坑爆破安全对各项减振措施进行了试验研究。依据试验结果,对距地铁隧道边缘水平距离20 m以内采用了小孔径装药、非电导爆管雷管起爆、布设双排减振孔、孔底设置气垫层等措施;对距地铁隧道边缘水平距离20~30 m采用了数码电子雷管干扰减振和布设减振孔;对距地铁隧道边缘水平距离30 m以外采用了导爆管雷管微差控制爆破。整个基坑爆破施工期间振动速度小于控制值,工程如期完工。     

单线浅埋隧道控制爆破参数的优化

龙烟铁路站前I标段凤凰山隧道围岩差、埋深浅,最小埋深1.5 m,部分地区下穿公墓、天然气管道,设计采用控制爆破施工,要求爆破速率应小于5 cm/s,施工难度巨大,为确保施工安全,减小施工成本,对爆破参数进行优化是必要的。通过爆破试验及数据分析,完善爆破方案,保证凤凰山隧道开挖工程安全完成。     

邻近既有铁路山体大规模爆破开挖安全控制技术研究

紧邻既有铁路进行大规模山体爆破开挖,施工环境复杂,既有结构安全标准要求高。通过控制爆破总规模、单孔用药量、单次起爆药量以及增加飞石防护措施,可将爆破振动速度控制在临界值3 cm/s以下,将飞石最大飞散距离控制在临界值200 m以内。进一步优化施工方案后,设定既有线爆破振动安全值为2 cm/s,设定飞石最大飞散距离安全值为20 m。工程案例实施结果表明,各检测点爆破振动速度均小于2 cm/s,飞石最大飞散距离均小于20 m,爆破产生的振动及飞石不会对既有铁路安全产生影响。采取本文所述爆破控制方案能有效控制爆破有害效应,能确保邻近既有铁路爆破开挖施工安全。     

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。     

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。     

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。     

金牛山隧道下穿高速公路爆破振动研究

以新建铁路三标段的金牛山隧道下穿高速公路施工中的爆破控制为背景,采用UDEC数值模拟方法研究爆破施工对既有结构物的影响规律。结合施工现场地表振动监测,模拟计算结果与实际监测数据基本一致,验证了UDEC模拟浅埋隧道爆破荷载作用下地表振动规律的有效性和正确性。模拟表明,在围岩条件、节理性质、爆破荷载均不改变的情况下,节理方向对最大振速影响明显,当节理方向为30°～70°时,爆破减振效果最好。同时,根据垂直振动速度和水平振动速度随爆源距离的衰减规律,提出了针对本工程的监测方案,对金牛山隧道成功下穿高速公路提供了有效指导。     

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.     

分次楔形掏槽减振爆破施工技术

胶州湾湾口海底隧道青岛端接线工程云南路主线隧道穿越青岛老城区,地表建筑密布,地下管线纵横交错,且管线抗震性能差。因此在隧道掘进过程中,如何将爆破振动对老旧建筑影响降至最低,满足设计及规范要求的2 cm/s的振动速度,是整个工程成败的关键。在施工过程中,根据不同的埋深、地质情况进行钻爆设计,成功地将振动控制在设计规定范围内。     

爆破地震波对隧道影响的测试分析

某岩石隧道与采石场距离较近,对采石场爆破引起的地震波对隧道安全的影响进行研究。在隧道内壁边墙及拱顶布置测点,采用振动速度传感器测试爆破地震波速度,研究隧道内与隧道外振速传播关系。在地表采石场与隧道顶部之间平行隧道方向和垂直隧道方向布置两条测线,以测试振动速度与炸药量和距离的关系。测试结果分析表明,在现有作业条件下,爆破振动对隧道的影响在国家安全标准之内。分析得到的振速随炸药量和距离的衰减关系对爆破作业合理选用爆破参数提供了依据,据此提出了控制作业范围、一次起爆药量和采石场向下超挖量的控制值。