南京地铁小净距隧道爆破振动控制技术研究

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所 示 。 I、 Ⅱ区先爆 破为 Ⅲ、 Ⅳ区的后 续爆破 创造 足
够 好 的临空 面 , 周边 施作减 振孔 和分 散装药 等手 段 ,
结 合超前 支 护小导 管钻孔 和预设 泡沫 的隔振层 隔振 效 果 , 左洞 Ⅲ、 使 Ⅳ区爆破 对控 制点 的振速影 响有 所
折 减 , 从 2 0降 4 , 10 口从 18升 为 2 0 K 5 0 为 5; . .。
3 施 工 爆 破 振 动控 制技 术
3 1 降 低 循 环 进 尺 .
1 爆 破 振 动 控 制标 准
根据《 破 安 全 规 程 》 GB 7 2 2 0 ) 的 规 爆 ( 6 2- 0 3 中 定 , 面既有建 筑物距 隧 道爆破 点距离 相对 较大 , 地 控
不论是 掏槽 眼 、 助眼还 是周 边 眼 , 辅 其单 孔装 药
周 边 眼最大装 药量 根据各 分部边 界距 左线 衬砌 内表
面最近距 离得 出 。
4 爆破 动 力 响应 数 值 分 析
4 1 模型 参数 .
水平 地基 反力 系Biblioteka Baidu
k 一 k )导 抽( 一 () 5
4 1 1 计 算模 拟参数 . .
选取Ⅳ、 V级 围 岩 区段 , 岩和 支护 、 构 计算 围 结 参 数如 表 2所 示 。
表 2 计 算 参 数 表
式 中 , 一 。 k B 一 是 1 一 ; 。
, B 一
, A
和 A 分别是 地基 的竖 直 方 向 和水平 方 向面 的截 面
积 ;。 E 是地 基 的弹簧 系数 ; a一般 取 1 0 .。
粘性 边界 的阻尼 比按 下式 计算 :
P , :D 波c l √
, 术 ●
南京地铁小净距隧道爆破振动控制技术研究
王 寿 强
( 中铁 十 四局 集 团 隧道 工 程 有 限 公 司 , 东 济 南 2 0 2 ) 山 5 0 2
摘 要 : 南 京 地 铁苜 蓿 园站 ~ 小 卫 街 站 区 间 小 净 距 隧 道安 全施 工技 术 进 行 研 究 , 括 振 动 参 数 选取 、 破 动 对 包 爆
4 m 钢 管 ; 0m 同时 , 在左 线隧道 施工 中支 护外侧 设 置
收 稿 日期 : 0 I0 — 0 2 1-42
作 者 简 介 : 寿 强 (9 2 ) 男 , 级 工程 师 王 17 一 , 高
国 交 工 与 术 圜 0 增 防 通程 技 2l 刊 l

成 果与应 用 ・
图 2 右 洞 施 工 方 案 爆 破设 计
表 1 边 洞 先 行 施 工 方 案爆 破 设计 参数 和震 动 分 析


4 2 2 2








4. 2. 49 86 3. 69 2. 89 1 86 . I 07 .
目前 炸药 厂 的生 产情 况 , 工 程 选 用 铵锑 炸 药 和 乳 本 化炸 药两种 。当隧 道 开挖 期 间炮 孔 中没 有 水 时 , 采
2 爆 破 参 数 的选 取
2 1 爆破 振动 计算公 式 .
最 大分段 装药 量可 以按 萨道 夫 斯基 公 式 ( ) 1 进 行 计算 :
力响应数值分析 、 爆破振动监控量测技术 。采用降低循 环进 尺、 分部开挖、 增设周边减振眼及严格控制药量等
措施 , 效 地 控 制 了爆 破 振 动 强 度 , 证 了隧 道 的安 全 施 工 。说 明 所 采 取 的爆 破振 动控 制技 术 是 成 功 的 , 同 有 保 为
类工程提供有益的借鉴 。 关键 词 : 净 距 隧 道 ;爆 破 振 动 ; 制 技 术 小 控 中 图 分 类 号 : 4 56 文 献标 识码 : 文 章 编 号 :6 23 5 (0 1S —1 00 5 U 5. B 17 —93 2 1) 10 0 —0
据 掏槽 眼距左 线衬砌 内表 面最 近距离得 出, 辅助 眼 、
国 交 工 与 术 皿 0 增 防通 程 技 2l 刊 1

成 果与应 用 ・
南京 地铁 小净 距隧道爆 破振 动控 制技 术研 究 王 寿 强 垂 直地基 反力 系数
k 一 k (- ) } v一 d ) ( ) 4
2. 4 3 0. 97 3. O9 1 51 .
0. 2 O. 2 O. 2 O2 .
02 .
2 6 .5
0. 1
1 0
4.1 2. 1 65 5. 3. O6 O3
6 .6 4. 51
根 据施 工设计 爆破振 动控 制速度 和各 类爆 破孔
4 1 2 爆 破荷 载 . .
一 9 1w W. q 2G /8  ̄

( ) 6

s,—√ 一 √ 波 P w
式 ,一 中
松 比。
( 7 )
。 体 积 为
爆 破荷 载采用 三角形 荷 载 , 载 时 间为 1 , 加 0ms 卸载时 间 为 10ms 计算 时 间取 10 0ms 0 , 0 。荷 载 峰

破振 动 安全允 许 振 速 标 准 值 为 1 ~ 2 m/ , 考 O Oc s 但
虑 地铁 隧道衬 砌结 构 安全 性 要 求 , 施工 中爆 破设 在
10m。 .
32 .
炸药 的选 择
计 取振 动安全 控制值 为 1 . m/ 。 0 0c s
根据 几 种 常用 工业 炸 药 的性 能 对 比, 同时 考 虑
距 左线 距离 , 设计该 断 面爆 破各 段 位 的允许 药 量 和 齐爆孔 数如 表 1 示 。其 中 , 中“ 近距 离” 到 所 表 最 指“
右线 衬砌 最左边 内表 面最 近距 离 ” 为各 分 部 开挖 边 界距 地 面建筑 物 的最 小距 离 , 槽 孔最 大 装 药 量根 掏
情况 下 , 以适 当修 正 , 少 同 时起 爆 的炮 孔 数 目, 可 减
数 , 计算 得 一3 7 P 。 可 . 4G a 在不 耦 合装 药 情况 下 , 装药 时 的不 耦 合 系数 若 ba 6 / ( 为炮 孔直 径 , n为药卷 直径 ) 较小 时 , 则爆 生气 体 的膨胀 只经 过 P> P 一个 状态 , 时的炮孔 初始 此
序工 、 区、 区 Ⅱ Ⅲ区和Ⅳ区如 图 1所示 , 环进 尺 0 5m。 循 . 掏槽 孔 间距 a— 1 0c 孔 径 D 一4 0 m, 0mm, 间距 排 5 m, 深 L 一0 6 r; 边 光 爆 眼 间距 a 一4 0c 孔 . n 周 5
图 1 爆 破 设 计 示 意 图
O. 2 O. 2 0. 2 0. 2
02 .
3 O .2 1 71 . O. 41
O.1 O.1 O.1
1 3 2 4
1 96 0. . 65
2. 0. O9 79
O 2 。5 4 .11
O .1 0. I
5 1 0
() 2
f 式 中 ,, P 为岩石 的密 度 ; 为岩体 中纵波 波速 ;0 C p 为 炸药 密度 ; 为炸 药爆 速 ; 炸药 的炮 轰 压力 , D P 为 它
可 由下 式确定 P =pL ̄, 据本 工 程 围 岩基 本 参 = o 根 = ) .
采 用 ma i G ds TS专业 软 件进行 弹性 平 面模 拟 - 分 析 。在本设 计爆 破 中, 槽 眼 和周 边 眼 爆 破是 成 掏 功 的关键 , 助眼 在保 证 周 边 眼有 充 足 的 自由面 的 辅
式 中, Q为 最大分 段装药 量 ( g ; k ) R为 爆心 距 ( ; m)
为爆破安全振动 速度值(m s ; a c / ) K, 分别 为与岩石
根据左右线相邻小 净距隧道特点 , 合小 导管超 结 前支护要求 , 线 小断 面标 准 隧道先 施 工 , 后 续施 左 在 工 的右线 隧道临近左线隧道外侧 布置 环 向隔振孔 , 隔 振孔直径 为 4 8mm, 中心 间距为 3 0m 孔 内布置 5 m,
南 京地 铁 小净距 隧道爆 破振 动控 制技 术研 究 王寿 强
3 m硬 泡沫隔振层 , ~5c 综合实现 减振 目的 。
3 4 右 线 隧道控 制爆破 振动设 计 . 由于右 线 隧 道 开 挖 距 左 先 行 洞 净 距 仅 0 3 9 . 0
m, 为保 护 先行 施 工 左 线 隧道 支 护 、 砌结 构 安 全 , 衬 施工设 计 爆 破 控 制 振 动 速度 为 1 . m/ , 挖顺 0 0c s开
2l
左洞
右洞
c 最小 抵抗 线 W =5 m, m, 5c 孔径 D 一4 0mm; 助 辅
眼 孔 间距 口一8 m, 间距 b一6 m, 径 D 一4 0c 排 5c 孔 0 mm。爆 破设计 如 图 2所示 。
该 断面爆破 对 右线二衬 的振速 设 计参 数 如表 1
量都 与隧道 开挖 的循 环进尺 有关 , 循环 进尺越 大 , 单
制爆 破 的重点 是左线 先行 施工 已衬砌 隧道 的结构 安
全 。根 据爆破 振动 安 全允 许 标 准 规定 , 通 隧 道爆 交
孔装 药量越 多 , 破 引 起 的地 面构 筑 物 质点 振 动 速 爆
度越大 , 后行施工 的右线 隧道 开挖循 环进 尺设 为 0 5 .
小 净距 隧 道施 工 经验 中 , 减小 相邻 隧道施 工 为 对 地层 的相互 扰动 , 确保施 工安 全和结 构质量 , 常 常 限定 隧 道净距 为 1 洞径 以上 。小于 1倍洞 径 的小 倍 净距 隧 道施工 , 易导 致 隧 道变 形 大 、 护 开裂 、 极 支 甚 至 二次 衬砌开 裂等 问题 。本工 程 隧道 净距 仅 0 3 9 .0 m, 而且 覆土地 层浅 、 城市 环境 要求 高 。合理 隧 道施 工方 法优 化 、 工 变形 控 制 、 破施 工 振 动控 制 、 施 爆 爆 破 中对 隧道支 护结构 、 时支护 结构保 护 、 砌结 构 临 衬 质量 控制 等安 全 问题 突 出 。
性质、 地质条件 、 爆破规模 等综合 因素有关 的系数 。
2 2 爆 破振动 计算 参数 . 由于 在不 同的爆 破 条 件下 , 质 系 数 和振 动 衰 介
减 系数 K, a的值 相差 很 大 , 一般 情 况 下 , 质 系数 介
和振 动衰减 系数 K, a的值应 由现 场 爆破 试 验 确定 。 根据本 工 程 所 处 围岩 地 质 资 料 和 《 破 安 全 规 程 》 爆 ( B 7 2 2 0 ) 议值 , 爆 破 振 动 试 验 前 , 质 G 62- 0 3建 在 介 系数 a 取 2 0 振动 衰减 系数 a暂取 1 8 暂 5、 .。
Q — R3 ( y 3 () 1
用铵 锑炸药 ; 当炮 孔 中有水 时 , 用乳 化炸药 。 采
3 3 隔 震 爆 破 技 术 .
预切槽 是在 隧道周 边用 带锯 或排 钻预锯 ( ) 钻 出
2 1 m 的沟槽 , 断隧道 洞 内爆破 振 动 向周边 传 ~ 0c 隔
播。
平均 压力 P 。为
P。= ( ) = :P () 3
以此来 降低爆 破振 速 。故在此 只对 掏槽 孑 和周 边孔 L
进 行数 值模拟 。 由 于 隧道 爆 破 时相 邻 两 段 间 的延 时一 般 大 于
值采用 如下计 算方 法 。
} ,一 二 G
弹性 系数 ; G为剪切 弹性 系数 ; E为弹 性模量 ; 为泊 根据工程经验 , 型中取阻尼 比 一C 一 0 0 模 s .5。
4 1 4 分 析类 型及 内容 . .
耦 合装 药情况 下炮孔 内初 始径 向峰值 压力
Pr一 Z r P C ̄ p -
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