城市浅埋超大断面隧道双侧壁法开挖爆破方案设计及优化
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振动区 。
当压缩波到达柱形 装药端部外的 自由面时，
立即产生稀疏波 。在压缩 波和稀疏波的共 同作用 下 ，柱 端到岩石 自由面处 的岩石受剪破坏 区会进
一
步扩 大，并在 自由面附近 形成剥离区 ，即利 要
求 的前提 下 ，实 现了 围岩的较 小扰 动和超 欠 挖 的精 确控制 ，在保 证工程 安全 、快 速施 工 的前提 下 ，取得 了一 定的经 济效 益，可 为类
由面 的距离为侧面抵抗线 ，最 近处为侧面最小抵 抗线 。 从药柱端部到端部外的岩石 自由面的距离 。
为 柱 端 最 小 抵 抗 线 。在 爆 破 设 计 中 ，合 理 地 确 定
新兴 城市快速路的 出现 ，极大的缓解 了城 市交通
最ｄ ＇ ４ ￣ Ｌ 抗线和装药量 （ 药柱 长度和直径 ），是控
为 突 出 。 因 此 本 文 以 京 沪 高 速 济 南 连 接 线 龙 鼎 隧
道为背景 ， 系统研究了柱形装药岩石的破坏规律 ， 进行 了洞身开挖方案的设 计及优化 ，并在工程 实 际施工 中进行 了验证 ，取得 了良好的应用效果 。
对于一 般爆破来说， 必有一个 以上的临空面 ，
该 区域为 １ Ｏ ５～３ ７ ２信柱形装药半径 。
在 软 岩石 中， 在 柱 形 装 药 侧 面 该 区域 为 １ ２ ６ ～２ ８ ３倍柱 形装药半 径；在柱形 装药端部 该 区域 为 １ ２ ６ ～４ ５ １ 倍柱 形装药半径 。当柱形 装药的长 度与直径之比 为 １时 ，是最小值 ；当柱
系列与 径向成 ４ ５ 。的 滑移面 。这同球 形装药
似 工程提供一 定的参 考。
爆破是一 样 ，这个区域 ，在柱形 装药的侧面大约 是柱形装药半径 的 ３ ． ７ ５～４ ７ ５倍 ：在柱形装药
【 关键词 】浅埋 ；超大断面 ；隧道 ；ＣＤ法开
挖；爆破
的端部大约 是柱形装药半径的 ２ ～３倍 。这个 区 域 ，就是在 坚硬岩石中压缩波压力峰值 在 ２万大 气压以上 ，茌软岩石中压缩波压力值在 １ 万大气
所 谓 临 空 面 ，也 就 是 岩 石 的 自 由 面 。有 的 是 在柱
形装药的侧面 ，有 的是 在柱形装药的端部 ，有的 是在柱 形装药 的侧 面和端部都有 临空面 。
２、柱形装 药岩石破坏规律研 究
根据 无限长柱形装 药爆破和有限长柱形 装药 爆破时产生 的柱面压缩波和椭球 面形状的压缩波 的分析和计 算 ，柱形装药爆 破时对岩石的破坏 ， 可 以分成 ：压碎区 、受剪破 坏区、受拉破坏 区、
受剪破 坏区。柱形装 药爆破 的岩石受剪破坏
区形成辐射 状的径向裂缝 ，在径 向裂缝之间还有
环 向裂 缝 ， 往 它 们 之 间 同 时 形成 剪 切 裂 缝 。这 些 裂 缝 和 裂 隙 ，越 靠 近 压 碎 区越 密 。 在 坚 硬 岩 石 中 ， 茌 柱 形 装 药 侧 面 该 区 域 为
文／ 张传奎 中建八局第一建设有限公司 北京 １ ０ ０ ０ ２ １
上述 问题在城市隧道 的修建过程中表现 的更
没有破坏 ，但有运动 。在无 限岩石介质 中振 动区
的 范 围 很大 。
【 摘要 ｌ随着城 市交 通的快 速发 展，涌现 出
了越来 越多 的城市 浅埋大 断面 隧道 ，也 同时 对隧道 修建技 术提 出了更 为苛刻 的要 求。本 文依托 京沪高 速济 南连接 线龙鼎 隧道 ，在详 细研究 柱状 装药岩 石破坏 规律 的基础 上，结 合隧道 爆破相 关理论 及规 范 ，进 行了龙 鼎隧 道双侧 壁开挖 方法 爆破方 案的设 计 ，并 在实 际施工 开挖 中进 行 了应用 。经 过工程 实 际开 挖 应用 及相关爆 破震 动监测 等结 果验证 ，表
在 一 般 岩 石 中 ， 在 柱 形 装 药 侧 面 该 区 域 为
或倒塌状况 、飞石距离的关键所在 。
３、工程概况
作 为京沪高速济南连接线 重点控制工程 ，龙 鼎隧道 位于济南市历下 区太平 庄西侧 ，隧道为双 向八 车道，单洞四车道隧道 ，开 挖宽度最大处达 到２ Ｏ ｍ，高度达到 １ ３ ６ ｍ，是 山东省 内跨度最
压 以 上 的 区域 。
在 柱形装药爆破中 ，根据 工程要求和具体条 件 ，充分利用岩石的 自由面 （ 临空面 ），同样是
爆 破 设 计 关 键 。从 药 柱 轴 线 到 药 柱 侧 面 的 岩 石 自
１ 、引 言
随着国民经济水 平的提高 ，城市 交通 堵塞的
问题 愈 演 愈 烈 ，成 为制 约 城 市 发 展 的 关键 问 题 。
大 ，全 国也 罕 见 的 超 大 断 面 公 路 暗 挖 隧 道 ， 目前
爆 破以其经济 、高效、快捷的特 点广泛应用 于矿 山开采 、地下交 通工程 、水利水 电工程 和核
电基 础 的 开 挖 中 ，然 而 爆 破 施 工 茌 造 成 爆 区 岩 体
１ Ｏ ． ５～ ２ １ ． １ 倍 柱形装药半径 ；在柱 形装药端部
制 爆 破 对 岩 石 的 破 坏 范 围 、破 碎 程 度 、堆 积 高 度
运输 压力 。作为城市快 速路的关键组 成部分 ，城
市隧 道的修建 ，也越 来越多 ，且 向着超 浅埋 、大 断面 等方向发展 ，也 为工程修建技术提 出了更多
亟 待 解 决 的 难题 。
９～１ ７ ６倍柱 形装 药半径 ，在柱形 装药 端部该 区域为 ９～ ２ ９ ６倍柱形装药半径 。
岩石原有的裂隙把岩石抬起来 。
当 压缩 波 到 达 柱 形 装 药 的 侧 面 的 岩 石 和 自 由
在压碎 区 ，岩石被强 大的压力所粉碎 ，形成
一
面 时，同样会立即产生稀疏 波。在压缩波和稀疏 波 的共同作用下 。岩石 自由面 附近会有一部分岩
石 出现 受 拉 破 坏 ，与 压 缩 波 队 岩 石 的 受 拉 破 坏 连 通 起 来 ， 同 时 在 自 由面 附 近 会 有 部 分 岩 石 沿 原 有 的裂隙被抬起来 。
当压缩波到达柱形 装药端部外的 自由面时，
立即产生稀疏波 。在压缩 波和稀疏波的共 同作用 下 ，柱 端到岩石 自由面处 的岩石受剪破坏 区会进
一
步扩 大，并在 自由面附近 形成剥离区 ，即利 要
求 的前提 下 ，实 现了 围岩的较 小扰 动和超 欠 挖 的精 确控制 ，在保 证工程 安全 、快 速施 工 的前提 下 ，取得 了一 定的经 济效 益，可 为类
由面 的距离为侧面抵抗线 ，最 近处为侧面最小抵 抗线 。 从药柱端部到端部外的岩石 自由面的距离 。
为 柱 端 最 小 抵 抗 线 。在 爆 破 设 计 中 ，合 理 地 确 定
新兴 城市快速路的 出现 ，极大的缓解 了城 市交通
最ｄ ＇ ４ ￣ Ｌ 抗线和装药量 （ 药柱 长度和直径 ），是控
为 突 出 。 因 此 本 文 以 京 沪 高 速 济 南 连 接 线 龙 鼎 隧
道为背景 ， 系统研究了柱形装药岩石的破坏规律 ， 进行 了洞身开挖方案的设 计及优化 ，并在工程 实 际施工 中进行 了验证 ，取得 了良好的应用效果 。
对于一 般爆破来说， 必有一个 以上的临空面 ，
该 区域为 １ Ｏ ５～３ ７ ２信柱形装药半径 。
在 软 岩石 中， 在 柱 形 装 药 侧 面 该 区域 为 １ ２ ６ ～２ ８ ３倍柱 形装药半 径；在柱形 装药端部 该 区域 为 １ ２ ６ ～４ ５ １ 倍柱 形装药半径 。当柱形 装药的长 度与直径之比 为 １时 ，是最小值 ；当柱
系列与 径向成 ４ ５ 。的 滑移面 。这同球 形装药
似 工程提供一 定的参 考。
爆破是一 样 ，这个区域 ，在柱形 装药的侧面大约 是柱形装药半径 的 ３ ． ７ ５～４ ７ ５倍 ：在柱形装药
【 关键词 】浅埋 ；超大断面 ；隧道 ；ＣＤ法开
挖；爆破
的端部大约 是柱形装药半径的 ２ ～３倍 。这个 区 域 ，就是在 坚硬岩石中压缩波压力峰值 在 ２万大 气压以上 ，茌软岩石中压缩波压力值在 １ 万大气
所 谓 临 空 面 ，也 就 是 岩 石 的 自 由 面 。有 的 是 在柱
形装药的侧面 ，有 的是 在柱形装药的端部 ，有的 是在柱 形装药 的侧 面和端部都有 临空面 。
２、柱形装 药岩石破坏规律研 究
根据 无限长柱形装 药爆破和有限长柱形 装药 爆破时产生 的柱面压缩波和椭球 面形状的压缩波 的分析和计 算 ，柱形装药爆 破时对岩石的破坏 ， 可 以分成 ：压碎区 、受剪破 坏区、受拉破坏 区、
受剪破 坏区。柱形装 药爆破 的岩石受剪破坏
区形成辐射 状的径向裂缝 ，在径 向裂缝之间还有
环 向裂 缝 ， 往 它 们 之 间 同 时 形成 剪 切 裂 缝 。这 些 裂 缝 和 裂 隙 ，越 靠 近 压 碎 区越 密 。 在 坚 硬 岩 石 中 ， 茌 柱 形 装 药 侧 面 该 区 域 为
文／ 张传奎 中建八局第一建设有限公司 北京 １ ０ ０ ０ ２ １
上述 问题在城市隧道 的修建过程中表现 的更
没有破坏 ，但有运动 。在无 限岩石介质 中振 动区
的 范 围 很大 。
【 摘要 ｌ随着城 市交 通的快 速发 展，涌现 出
了越来 越多 的城市 浅埋大 断面 隧道 ，也 同时 对隧道 修建技 术提 出了更 为苛刻 的要 求。本 文依托 京沪高 速济 南连接 线龙鼎 隧道 ，在详 细研究 柱状 装药岩 石破坏 规律 的基础 上，结 合隧道 爆破相 关理论 及规 范 ，进 行了龙 鼎隧 道双侧 壁开挖 方法 爆破方 案的设 计 ，并 在实 际施工 开挖 中进 行 了应用 。经 过工程 实 际开 挖 应用 及相关爆 破震 动监测 等结 果验证 ，表
在 一 般 岩 石 中 ， 在 柱 形 装 药 侧 面 该 区 域 为
或倒塌状况 、飞石距离的关键所在 。
３、工程概况
作 为京沪高速济南连接线 重点控制工程 ，龙 鼎隧道 位于济南市历下 区太平 庄西侧 ，隧道为双 向八 车道，单洞四车道隧道 ，开 挖宽度最大处达 到２ Ｏ ｍ，高度达到 １ ３ ６ ｍ，是 山东省 内跨度最
压 以 上 的 区域 。
在 柱形装药爆破中 ，根据 工程要求和具体条 件 ，充分利用岩石的 自由面 （ 临空面 ），同样是
爆 破 设 计 关 键 。从 药 柱 轴 线 到 药 柱 侧 面 的 岩 石 自
１ 、引 言
随着国民经济水 平的提高 ，城市 交通 堵塞的
问题 愈 演 愈 烈 ，成 为制 约 城 市 发 展 的 关键 问 题 。
大 ，全 国也 罕 见 的 超 大 断 面 公 路 暗 挖 隧 道 ， 目前
爆 破以其经济 、高效、快捷的特 点广泛应用 于矿 山开采 、地下交 通工程 、水利水 电工程 和核
电基 础 的 开 挖 中 ，然 而 爆 破 施 工 茌 造 成 爆 区 岩 体
１ Ｏ ． ５～ ２ １ ． １ 倍 柱形装药半径 ；在柱 形装药端部
制 爆 破 对 岩 石 的 破 坏 范 围 、破 碎 程 度 、堆 积 高 度
运输 压力 。作为城市快 速路的关键组 成部分 ，城
市隧 道的修建 ，也越 来越多 ，且 向着超 浅埋 、大 断面 等方向发展 ，也 为工程修建技术提 出了更多
亟 待 解 决 的 难题 。
９～１ ７ ６倍柱 形装 药半径 ，在柱形 装药 端部该 区域为 ９～ ２ ９ ６倍柱形装药半径 。
岩石原有的裂隙把岩石抬起来 。
当 压缩 波 到 达 柱 形 装 药 的 侧 面 的 岩 石 和 自 由
在压碎 区 ，岩石被强 大的压力所粉碎 ，形成
一
面 时，同样会立即产生稀疏 波。在压缩波和稀疏 波 的共同作用下 。岩石 自由面 附近会有一部分岩
石 出现 受 拉 破 坏 ，与 压 缩 波 队 岩 石 的 受 拉 破 坏 连 通 起 来 ， 同 时 在 自 由面 附 近 会 有 部 分 岩 石 沿 原 有 的裂隙被抬起来 。