浅埋隧道下穿城镇减震控制爆破施工技术

张志和
（ 中铁隧道集团一处有限公司， 重庆 ４ ０ １ １ ２ １ ）
摘要：隧道浅埋段下穿城镇如何在不影响地表居民生活、 地表建筑物安全的前提下快速、 高效施工， 控制爆破震动是施工关键。现 扩挖层预留光爆层分 结合某浅埋隧道下穿城镇段减震控制爆破的成功应用及所取得的施工经验， 详细论述采取小导洞爆破超前 ＋ 区爆破的施工方法及组织， 并通过爆破震动监测对施工中的控制爆破方案及减震爆破效果进行总结， 以期对类似工程的施工提供 借鉴。 关键词：浅埋隧道；下穿城镇；超前小导坑；减震爆破；震速监测 中图分类号：Ｕ４ ５ ５ ． ６ 文献标志码：Ｂ 文章编号： １ ６ ７ ２－ ７ ４ １ Ｘ （ ２ ０ １ ０ ） 增刊 １－ ０ ３ ７ ６－ ０ ７
图３ 爆破施工方法示意图 Ｆ ｉ ｇ ． ３ Ｓ ｋ ｅ ｔ ｃ ｈｏ ｆ ｂ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
３ ． ２ 扩挖层及预留光爆层钻爆参数 ３ ． ２ ． １ 最大单段控制药量计算 隧道爆破振动量值与起爆方式、 装药参数尤其主 药包药量、 地质情况、 爆破点与测量点的距离及介质情 况有关。本隧道下穿城镇段采用了小导洞超前爆破开 挖、 后续预留扩挖层及光爆层的施工方法， 在后续扩挖 时， 已有临空面， 故本次爆破震动强度只检算扩挖区爆 ６ ］ 。 破药量 ［ 根据减震爆破理论： 当边界条件相同时， 爆破开挖 的最大震动速度值不取决于一次起爆的总药量， 而决 定于某单段的最大用药量。 根据萨氏公式， 在无新增临空面条件下最大单段 装药量与爆破允许震速的计算公式如下：
３ 值为 ５ ３ ０ｍ ／ ｄ ， 推断丰水期为枯水期流量的 ２倍， 最 ３ 大涌水量为 １０ ６ ０ｍ ／ ｄ 。
２ 施工工艺
２ ． １ 施工工艺框图 如图 １所示。
图１ 工艺流程图 Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｆ ｌ ｏ ｗ ｃ ｈ ａ ｒ ｔ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
坑爆破， 预留光爆层及扩挖层进行二次扩挖成型， 以减 少爆破规模、 尽量控制最大单段装药量。超前导坑位 于整个隧道的下方， 能增大掏槽爆破对地表的距离爆 破开挖， 并能为后续的扩挖层及光爆层提供临空面， 从 而有利于减轻隧道爆破对地表民房的爆破震动影响， 预留光爆层及扩挖层二次扩挖有利于隧道超欠挖控 制， 方便现场操作。 隧道浅埋下穿城镇段施工方法示意如图 ３所示。
作者简介：张志和（１ ９ ７ ６ —） ， 男， 河南周口人， ２ ０ ０ ０年毕业于山东科技大学采矿工程专业， 本科， 工程师， 现从事隧道工程研究工作。
增刊 １
张志和 ： 浅埋隧道下穿城镇减震控制爆破施工技术
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爆破振速要求不大于 １ ． ５ｍ／ ｓ 。 １ ． ２ 隧道地质及涌水量情况 隧址区属中山地貌， 构造较简单， 隧道区临近出口 向斜核部， 岩层倾角较小， 走向变化较大， 地层总体上 单斜， 岩体较破碎。上覆土层以坡残积土层为主， 下伏 岩层为泥岩夹砂岩、 砂岩， 岩质较软。无特殊岩土， 不 良地质为岩堆。地下水相对不发育、 无侵蚀性， 工程地 质条件一般。 隧址穿越段中部地表发育小型河流， 其次地表零 星分布池塘， 地表水相对较发育， 主要由大气降雨补 给。地形坡度一般为 １ ５～ ４ ５ ° ， 斜坡地形利于表水排 泄， 加之第四系覆盖层黏性土层透水性较差， 大气降水
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０ 引言
目前， 隧道 与 地 下 工 程 的 主 要 施 工 方 法 有： 明 ４种， 挖法、 半明挖法、 盾构法以及钻爆法（ 矿 山 法） 对于岩质地 区 则 以 钻 爆 法 即 掘 进 爆 破 技 术 为 主 要 施工方法， 由于爆破自身高效、 快速的 优 点， 使得它 在地下工 程 开 挖 中 的 作 用 不 可 替 代。 但 随 着 我 国 经济的迅速发展， 城市（ 基本建设） 将更多向地下空 间发展， 在人 口 密 集、 建筑物林立的城镇进行地下 爆破开挖施工亦将越来越 多， 因此爆破对周围环境 和建（ 构） 筑物造成的负面影响越来越受到重视， 减 ［ １－ ６ ］ 。本文结合 震爆破 成 为 地 下 施 工 的 技 术 难 点 长洪岭隧道 浅 埋 下 穿 城 镇 段 根 据 围 岩 状 况 采 用 不 同施工方案的试验总结， 介绍了在硬岩条件下采取 小导洞爆破 超 前 ＋扩 挖 层 及 预 留 光 爆 层 分 区 爆 破
收稿日期： ２ ０ １ ０－ ０ ３－ ２ ５ ；修回日期： ２ ０ １ ０－ ０ ６－ ２ ５
１ 工程概况
１ ． １ 隧道结构及振速要求 长洪岭隧道（ １ ３２ ８ ７ｍ ） 为渝利铁路全线第二长隧 Ｋ １ ８ ３＋ 道， 隧道出口端位于重庆市丰都县江池镇， 于Ｄ ４ ２ ０～＋ ０ ３ ０段约 ３ ９ ０ｍ 下穿江池镇， 地表房屋密集， 埋深只有 ２ ０～ ５ ０ｍ 。隧道开挖断面宽约 １ ３ ． ５ｍ ， 高约 １ １ ． ５ｍ ， 属 浅 埋 大 跨 度 隧 道， 下穿城镇浅埋段长约 ３ ９ ０ｍ ， 地表房屋密集， 埋深 ２ ０～ ５ ０ｍ 之间， 地表允许
２ ． ２ 关键技术 １ ） 根据浅埋段支护参数及地表房屋分布情况， 采用 超前下导坑爆破开挖 ＋ 预留扩挖层控制爆破开挖技术。 ２ ） 采用合理的毫秒雷管段别进行微差爆破。 ３ ） 建立 １ 套完整的爆破振动监测系统， 进行信息化施工。 ２ ． ３ 爆破限速确定 隧道于 Ｄ Ｋ １ ８ ３＋ ４ ２ ０～＋ ０ ３ ０下穿江池镇， 在隧道 中心线左右宽各 １ ５ｍ范围内， 受爆破震动影响较大房 屋共有 ４ ７栋， 其中砖混结构房屋 ３ ７栋、 土木结构 ６ 栋、 混合结构房屋 ２栋， 地基均为浅层的条石基础， 砖 ２ 石结构房多为 １ ８墙体， 一般建筑面积在 ５ ０ｍ 左右， ５层， 属高耸建筑。建筑年代多在 １ ０年左右； 高达 ４～
而所经过的土木结构房则建筑年代久远， 多为单层， 墙 体已大多裂开， 但部分房屋仍有人居住。另外有条河 流横穿线路上方， 埋深约 ２ ０ｍ ； Ｄ Ｋ １ ８ ３＋ ３ ３ ０附近上方 有一水塘， 埋深约 ３ ０ｍ 。 考虑到浅埋段分布的房屋以砖混结构为主， 只有 少数土坯房， 可通过对少数土房、 土木结构房屋采取加 固或拆除的措施后采用爆破开挖施工， 故现场施工中 ． ５ｃ ｍ／ ｓ 将隧道经过该里程段的爆破允许震速统一按１ ７ ］ 控制 ［ 。经现场调查结合国标 Ｇ Ｂ６ ７ ２ ２ —２ ０ ０ ３ 《 爆破 安全规程》 中有关工程爆破时周围环境建筑物的安全 允许震动标准，经专家鉴定确定地表民房的安全震 速， 其下穿江池镇房屋分布及振速要求如图 ２ 。
隧道建设 第３ ０卷 增刊 １ ｏ ｌ ． ３ ０ Ｓ ｕ ｐ ． １ Biblioteka Baidu Ｖ ２ ０ １ ０年 ８月 Ａ ｕ ｇ ． ２ ０ １ ０ Ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
浅埋隧道下穿城镇减震控制爆破施工技术
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隧道建设 第 ３ ０卷
图２ 城镇房屋及振速要求分布图 Ｆ ｉ ｇ ． ２ Ｈ ｏ ｕ ｓ ｅ ｓ ｉ ｎｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇｒ ｅ ｇ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｎｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ
３ 施工方法及组织
３ ． １ 开挖施工方法 由于掏槽爆破所引起的爆破震动量最大， 其对地 表建筑物影响亦最大， 经现场试验掏槽采用楔形掏槽 全断面爆破法施工， 其爆破振速多在 ２ ． ５ｃ ｍ／ ｓ 左右， ． ５ｃ ｍ／ ｓ 的要求， 下穿城镇段 不能满足预控爆破振速 １ 普遍埋深较浅， 且经过房屋较密集， 因此采用超前小导
大部沿坡面面流汇入沟槽排走， 少部分顺节理裂隙入 渗补充为地下水。区内地下水类型主要为基岩裂隙 水， 次为第四系松散土层孔隙潜水。区内地层为泥岩 夹砂岩、 砂岩， 含水均一性较差， 砂岩为主要含水层。 通过对相同地层、 同类环境条件的工程类比， 下穿段采 用大气降水入渗系数法对隧道涌水量进行预测涌水量