浅埋隧道开挖爆破震动监测与控制技术

文章以怀长路改建工程西四渡河隧道工程爆破开挖为背景,对隧道工程开挖施工爆破地震的震动监测以及控制技术进行了研究。通过监测爆破引起的地表及结构的质点震动速度,研究了爆破地震波的传播规律并进行了频谱分析,最后提出了合理的控制技术。监测与分析结果表明:(1)质点爆破震动的速度大小与爆破单响最大药量以及测点位置到爆源中心距离密切相关;(2)下台阶在分左右两幅爆破掘进时,第一次爆破对岩石的夹制作用大、爆破震动响应较大、震动速度较高。由于第一次爆破给第二次爆破提供了新的临空面,使得爆破震动效应减小、震动速度减小;(3)爆破地震波质点震速主频的高频成分不丰富,震速主频主要分布在低频段;(4)明挖段处套拱上设置的通风窗口引起应力波的反射作用,爆破震动对钢筋混凝土套拱结构影响显著。     

隧道爆破水介质轴向不耦合装药振动规律三维数值模拟研究

文章依托郑万铁路七峰山隧道工程,采用现场试验和三维动力数值模拟方法开展了隧道掏槽眼在空气和水两种介质的轴向不耦合装药结构工况下爆破振动传播规律研究,对比分析了掌子面后方不同距离和位置的初期支护结构振动速度的衰减特征。结果表明,爆心距相同时,上台阶爆破引起的拱顶振速峰值最大、拱腰次之、边墙最小;当采用边墙测振方法优化掌子面上台阶掏槽最大段药量时,结果偏于不安全;在掏槽眼总药量相同情况下,水介质轴向不耦合装药爆破引起的振速较明显小于空气介质不耦合装药爆破。研究结果可为类似隧道工程提供借鉴。     

城市硬岩隧道下穿砖木结构建筑爆破控制技术

青岛地铁一期工程3号线03标段区间隧道下穿济军第一疗养院口腔科医院,隧道埋深14m。为了将爆破震动的影响程度降低到最小,开挖过程中采用了大直径中空直眼掏槽、控制单段最大起爆药量的方法,将地表震动速度控制在1.5cm/s以内,确保了地面建筑物、附近交通干道的安全;同时应用孔外延期技术对爆破网路进行优化设计,减少了因雷管段别限制而增加的爆破次数,降低了爆破所需时间,取得了良好的经济与社会效益。     

下穿引水隧洞对铁路隧道地震效应的影响研究

结合云南省盐津县白水江三级电站下穿内昆铁路手扒岩隧道的实际工程,采用LS-DYNA显式动力分析程序对既有铁路隧道地震效应受下穿引水隧洞的影响进行了研究。研究结果表明:在单个方向地震波作用时,震动速度、加速度响应的最大方向与加载方向一致;在3个方向地震波同时作用下,既有隧道最大响应发生在边墙处;新建下穿隧道建成后,相当于减震洞的形成,既有隧道结构上震动速度、加速度及主应力均有不同程度的减小,使既有隧道交叉段的地震响应得到改善。     

城市地下工程爆破震动控制技术措施

文章介绍了爆破震动产生的机理,分析了城市地下工程爆破震动的危害;结合工程实践,总结了8种控制爆破震动的技术措施,如控制单段起爆药量、选择合理的起爆间隔时间及合理的掏槽形式、采用非炸药爆破开挖技术等;并指出,在进行城市地下工程爆破时,要根据具体情况选择合适的震动控制措施。     

柞小公路隧道爆破震动波现场监测与分析研究

依托西(安)康高速公路8标和18标段的施工工程,对小间距隧道围岩爆破开挖施工震动波传递规律进行了现场监测与分析研究,给出了两标段不同围岩级别的爆破震动波速衰减方程,通过分析预测给出了不同围岩级别的爆破安全设计距离。经对千枚岩和灰岩的爆破震动波速分析对比,给出了在不同岩性中波速传递的规律性。通过对振动波速的测试结果分析,获得了不同方向的波速传递规律和爆破震动波的最大影响区域范围和对既有隧道围岩与支护稳定性的影响范围,所获结论可供小间距隧道工程设计与施工参考。     

路线交叉新建隧道爆破施工对既有隧道安全性影响分析

以某国省干线交叉工程既有隧道下方新建隧道的具体工程为依托,在调查分析既有隧道病害特征和规律的基础上,采用数值分析方法,研究新建隧道爆破施工对既有隧道结构的影响,为加固设计提供理论依据。结果表明：新建隧道开挖爆破对既有隧道存在一定影响,施工时应采取必要的监测以指导施工;既有隧道二衬局部欠厚且存在外观缺陷段应增加临时加固措施,以满足安全性能要求。     

硬质地层下近接隧道爆破振动影响分区及动力响应研究

为探究硬质岩地层下立体交叉隧道近接爆破施工对既有隧道的影响程度，依托福厦客专新大帽山1号隧道和既有新刘塘1号隧道，以基于国内爆破振动规范的“频率-振速”双判据作为分区标准，对新建隧道爆破振动影响分区及动力响应展开研究。首先，通过三轴试验和Hoek-Brown准则得到计算参数；其次，对不同工况下新建隧道爆破振动规律开展研究，得到爆破振动影响分区；最后建立三维有限元模型，探究新建隧道在既有隧道正下方爆破时既有隧道的动力响应规律。研究结果表明：（1）通过迎爆侧最大振速衰减曲线，分析得到依托工程的爆破振动影响分区，判断既有隧道处于弱影响区；（2）爆破对上下方向的影响范围大于左右方向，得到硬质岩地层单线铁路隧道的爆破振动影响总分区；（3）爆破对未开挖段上方既有隧道的影响范围大于已开挖段的影响范围，且由于介质反射，导致已开挖段上方既有隧道振速衰减较慢；（4）通过现场监测结果验证了数值模拟的正确性，且既有隧道结构变形及受力均满足影响控制要求。     

软弱围岩中大跨度小净距隧道爆破振动监测与分析

沈海高速公路泉州-厦门段扩建工程中隧道部份均采用小净距布置型式,隧道爆破将对既有隧道的围岩,尤其是对中夹岩稳定性造成较大的影响。为确定合理的爆破装药量以确保临近隧道围岩在爆破振动时的稳定性,通过现场监测,得到了软弱围岩中隧道爆破围岩的振动速度历时曲线和爆破地震波在小净距隧道中夹岩中的传播规律,并提出了确保工程稳定的合理装药量,研究成果为工程的设计与施工提供了科学依据。     

隧道楔形分段掏槽爆破减震机理及试验研究

为合理解决邻近既有建(构)筑物隧道爆破开挖中降低爆破振动强度与确保施工效率之间的矛盾,基于隧道开挖时常用的楔形掏槽方式,文章优化提出了适用于中软岩隧道开挖的减震爆破技术——楔形分段毫秒延迟掏槽爆破技术。此技术借助掏槽炮孔内实行间隔分段装药结构及毫秒延迟起爆技术,确保掏槽腔体由外及内分次分层形成,以达到有效减震和获取良好爆破进尺的目的。文章在详细分析楔形分段掏槽爆破中岩体破碎和减震机理的基础上,基于微差爆破和应力波传播理论提出了影响楔形分段掏槽爆破减震和掏槽效果的掏槽深度比、段间装药分配比、炮孔倾角和段间延迟时间等关键技术参数的确定方法,并应用于指导开展现场隧道爆破试验的参数设计。现场爆破试验结果表明:楔形分段毫秒延迟掏槽爆破技术是一种既能有效降低爆破振动强度又能确保隧道施工速率的技术措施;与常规楔形掏槽爆破技术相比,此技术可将掏槽爆破产生的振动强度降低30%以上,并可获得良好的爆破进尺与效果。     

铁路小间距隧道洞口段爆破施工震动响应研究

以重庆至怀化线增建工程中的复线隧道为研究对象,对小间距铁路隧道复线洞口段爆破开挖产生的动力效应进行了数值模拟,给出了爆破开挖在既有洞室洞口周边产生的动力效应的一般规律.研究结果表明:加强对敏感部位监控、采用合理爆破参数可有效减轻爆破应力波对既有隧道洞口段的不利影响.     

浅埋山岭隧道软岩段塌方原因分析及处理技术

文章以某浅埋山岭隧道软岩段塌方处理为工程背景,总结和分析了软岩段隧道塌方的原因,认为:(1)山岭隧道软岩段允许爆破振动速度10 cm/s的指标偏大,在分步开挖时,反复的爆破振动会超过岩体的爆破振动耐受值;(2)在软岩偏压段,监控量测频率应当随隧道开挖工法的变化而变化,需建立动态的隧道塌方预警系统;(3)对塌方段以"稳定塌体,填充塌腔,超前注浆,谨慎通过"的总体处理原则,加强对山岭隧道软岩段爆破振动速度的控制,采用"横分纵错,一次起爆,分步延时"爆破技术降低爆破振动,可快速安全地通过软岩隧道段。     

红层软岩无中导洞连拱隧道爆破振动控制技术研究

无中导洞连拱隧道是一种新型的连拱隧道施工工法,而后行洞的爆破开挖将对先行洞衬砌结构产生振动影响。文章以云南楚姚高速陈家冲隧道为工程实例,开展红层软岩无中导洞连拱隧道的爆破振动控制技术研究。首先通过现场对比试验分析了连拱隧道爆破的三个主要影响因素:爆心距、装药量和应力释放。随后针对后行洞的三台阶开挖和两台阶开挖方式分别在先行洞对应区域进行自动化振动监测,并对监测数据进行回归分析,得到红层软岩V级围岩的爆破振动规律,通过反分析得出控制爆破振动的掏槽眼药量、导爆管雷管段数、经济合理的卸能孔个数及孔眼间距等,再结合现场工程状况,制定出符合现场需求的炮眼布置图和爆破方案。现场监测数据表明,修订后的振速临界值及优化的爆破方案符合安全要求,保证了无中导洞连拱隧道后行洞的顺利掘进以及先行洞的二次衬砌混凝土不被震裂。     

近邻隧道爆破施工相互动力影响研究

当两隧道距离较近时,新建隧道爆破施工可能导致既有隧道围岩与衬砌结构的变形甚至损坏。文章以某典型大跨公路隧道近接一小型既有隧道工程为背景,采用LS-DYNA显式动力数值模拟方法,开展近距离隧道爆破施工的相互影响研究。结果表明:新建隧道内振速分量均出现在垂直隧道轮廓线方向,既有隧道迎爆侧振速水平分量最大;围岩类型对爆破振动速度的影响主要在新建隧道近既有隧道侧,对既有隧道内振速影响较小;药量和跨度对新建隧道爆源近区底板影响较大,净距对新建隧道近既有隧道侧影响较大;药量增大、净距减小、跨度减小均会在一定程度上引起既有隧道内振速的增大;相对位置不同,新建隧道最大振速均出现在近既有隧道侧,既有隧道均出现在迎爆侧,爆破掌子面从既有隧道上方穿越时引起的振动大于远离时;既有隧道对新建隧道内的振速具有一定的放大效应。     

复杂环境下浅埋隧道的爆破震动监测与控制技术

深圳地铁5号线和7号线在太安站—怡景站区间为浅埋暗挖隧道,地表建筑物密集,按规范规定必须在爆破施工的同时进行震动监测,以保证施工环境的安全.文章选取了有代表性的监测断面,对其监测数据进行了分析,得出了沿隧道径向和法向的震动规律:径向上,在掌子面(0测点)两侧对称的测点的震动速度规律反映为成洞区大于开挖区;法向上,以掌子面(0测点)为中心,往两个方向呈现震速下降的趋势,而且近似线性下降.分析结果表明,采用密集减震孔和竹节的减震方法能够起到明显的减震效果,径向的减震效果比法向的要好.     

新建隧道近距离上穿既有隧道的力学分析及工程处理措施

与既有隧道相交且净距较近时,新建隧道施工破坏既有隧道结构,影响其运营安全的情况时有发生;同时也增加了新建隧道的施工难度和工程风险。文章依据深圳市丹平快速路猫公坝隧道近距离上穿越布吉供水隧洞、东部引水隧洞,三条隧道叠置的工程设计实例,运用有限差分数值计算软件FLAC~(3D)如进行三维模型数值分析,研究了新建隧道施工时既有隧道的变形及内力变化规律,提出了使既有隧道安全性得到保证的数量化指标,论述了猫公坝隧道修建过程中对既有隧道的影响和工程安全性;将数值分析结果与工程实例相结合,提出在地质条件容许的情况下,尽量避免爆破施工,如必须采用爆破施工,应严格控制既有隧道处的振动速度,采用分段微差爆破等一系列措施最大限度地降低爆破震动对既有隧道的影响;阐述了新建隧道与既有隧道之间中夹岩体的加固措施,拟定出了施工过程中既有隧道的监控量测方案,并提出了既有隧道安全一旦受到影响时的补救措施。     

悬臂式掘进机与控制爆破组合式隧道开挖技术试验研究

在较软岩浅埋隧道穿越城区时,爆破施工震动会对周边居民和建筑产生干扰甚至造成危害,需要采取特殊减震措施。文章以重庆枢纽铁路新红岩隧道为例,通过引进隧道悬臂式掘进机、铣挖机等机械设备,研究了悬臂式掘进机与控制爆破组合式隧道开挖方法。实际工程效果表明,悬臂式掘进机与控制爆破组合式开挖方法能明显降低施工震动,具有良好的施工效果。悬臂式掘进机与控制爆破组合式开挖方法可运用于埋深在15~20 m的隧道段落,对于15 m以下埋深的隧道段落,建议采取半断面全机械开挖法施工。     

浅埋偏压隧道开挖爆破振动与控制技术分析

为能有效控制巷道的振动,保证掘进深度,结合某隧道施工实例,对爆破振动与控制技术进行深入探讨。结果表明：在侧向偏压区,地面振动速率最大,而在掘进方向上,其振动速率逐渐减小。若将大楔形掏槽改为小楔形掏槽,则可显著提高破岩效果和爆破振动,同时挖槽的位置也会对隧道偏压区的振动产生一定的影响。     

爆破振动下小净距隧道围岩的力学行为分析

文章运用数值分析计算软件,对小净距隧道中既有隧道受邻近隧道爆破震动影响的动力响应特性进行分析,得出了爆破地震波作用下,隧道周边围岩应力、位移和振动速度的分布规律,为小净距隧道的设计与安全施工提供科学依据。     

大断面隧道光面爆破设计与应用

在高速公路隧道施工中,光面爆破技术有着广泛的应用,可以降低爆破对围岩造成的干扰及震动,控制隧道超欠挖,保证施工的安全,降低施工成本,产生更多的经济效益。文章结合窑上隧道工程实例,介绍了大断面隧道光面爆破技术的设计方案与应用方法。