略述爆破监测与减震技术在邻近既有铁路隧道爆破施工中的应用

王金宝

摘要：在建筑物密集且部分建筑物抗震性能差的城镇周边和邻近既有铁路，进行隧道爆破开挖施工，只有采用减震控制爆破技术才能使地表建筑物和既有铁路设备免受爆破震动的危害。随着社会经济的发展、道路交通的增加，各项隧道等地下交通设施得到了较快的发展。因此在各种复杂环境条件下的爆破施工越来越多，爆破产生的震动对建筑物的影响也增多，应此需要在既保证爆破施工的正常进行还要减少爆破震动对建筑物的影响，需要我们采取合理的爆破检测，并选用爆破减震技术。

关键词：隧道施工；爆破检测；减震；应用；

一、爆破地震波测试目的

通过对爆破地震波的测试，可直接为爆破工程设计及施工提供服务。爆破地震波测试的实质是测量在爆破地震动情况下介质质点振动规律。实际上只需要测量到爆破地震动时介质质点的振动位移、速度和加速度的时间历程曲线（通常称之为振动波形图），通过对波形图的分析、计算就可得到表征爆破地震波特性的基本参量，如幅值、持续时间、振动主频率（或周期）以及地震波的频谱等。应该指出，用质点的振动速度或加速度来衡量建筑物的振动效应，不能反映结构的真实受力状态和特性，也无法揭示建筑物破坏的机理。对同一类型结构，即使在同一爆破地震波的作用下，其效应也可能是不相同的，有时甚至相差很大，结构固有特性的差异就是其主要原因之一。当结构本身的固有频率与爆破地震波的主频率一致或相近时，结构将产生剧烈的振动。因此，用爆破地震波物理量衡量爆破地震波对建筑物的振动效应只能是一个粗略的估计。

二、邻近既有铁路隧道施工爆破监测

（一）考察施工现场的爆破条件

邻近既有铁路隧道工程爆破施工企业在施工过程中应该做好施工爆破准确， 尤其要认真的考察施工现场的爆破条件，才能更好的开展邻近既有铁路隧道工程爆破施工工作。以乐清湾铁路乐成隧道工程为例，隧道最大的断面为122平方米，邻近既有铁路的距离为42米～460米，隧道主要以英安质晶屑玻屑熔结凝灰岩为主，全风化～弱风化，爆破震动速度控制标准不大于3cm/s，隧道围岩整体良好，具有较好的爆破性。但是，施工技术人员还应该充分考虑到既有铁路中雁荡山隧道和白石特大桥和隧道周边结构物的实际情况，并且要对爆破施工时的地表震动给邻近既有铁路设备造成的危害进行估计，对隧道上断面爆破应该应用直眼掏槽的掘进施工爆破方法进行施工爆破，对于隧道下段面应该应用水平孔拉槽施工爆破方法进行施工爆破，从而能够有效的降低爆破对隧道混凝土衬砌造成的损害以及减轻爆破对地表结构物及既有铁路设备的危害程度。

（二）邻近既有铁路隧道施工现场爆破震动测试

邻近既有铁路隧道工程爆破施工企业的施工技术人员在进行现场施工爆破震动测试时应该认真的采集掘进施工爆破过程中的地表振速，并且施工技术人员还应该对隧道洞内的衬砌的振速进行认真的监测，从而能够准确的分析出地震波的衰减规律。施工开挖中导坑虽然能够有效的避免大断面受到施工爆破的危害， 但是其他部分的在进行开挖施工爆破过程中地表受到的震动危害较为严重，地表的震动效应还是超过了下断面水平孔拉槽爆破产生的震动效应。由于下断面的施工爆破产生的震动效应大多集中到混凝土的衬砌上，因此施工技术人员可以通过分析混凝土衬砌上的振速情况合理的调控下断面拉槽施工爆破的参数。从中地表的震动情况看，由于隧道成形后，岩体的整体结构会发生较大变化，成洞区域的地表振速会增加。由此可见，施工技术人员通过隧道施工现场爆破进行震动测试，集中采集振速情况，从而可以充分了解施工人员在进行隧道爆破过程中各个断面和地表产生地震效应的强弱情况，对于保证施工爆破过程中地表和隧道洞身的安全具有重要作用。

（三）邻近既有铁路隧道爆破测试系统分析

邻近既有铁路隧道工程施工企业的施工技术人员在监测振速过程中应该合理的设置隧道施工爆破振动监测系统。乐清湾铁路乐成隧道工程为例 ，施工技术人员监测施工爆破过程中产生的振速，主要是由TC-4850N遥感型爆破振动记录仪、速度传感器、PC 机以及打印机构成的爆破振动监测系统。TC-4850N遥感型爆破振动记录仪可以同步记录爆破产生的波形。 施工技术人员可以通过数据处理软件将波形、普图以及相关参数准确的显示出来。但是，爆破现场施工技术人员一定要注意在爆破测试前要将三维速度传感器粘在各个测试点上， 并且要启动搜集装置，可以将施工爆破时产生的应力波通过速度传感器转换成电压信号，然后通过A/D 转换为数字信号详细的记录到TC-4850N遥感型爆破振动记录仪的存储器中，最后通过数据处理软件对搜集的信号进行分析， 从而准确的分析施工爆破过程中各个测点产生的振速，对于施工技术人员控制施工爆破参数具有重要作用。

三、邻近既有铁路隧道爆破减震技术

（一）采用中导坑减爆破规模降震

邻近既有铁路隧道爆破工程施工企业在施工过程中可以采用中导坑先进行爆破，从而减少爆破规模达到减震效果。施工人员可以开挖宽度和高度适宜的中导坑，在爆破成洞后加强支护，然后扩挖上断面，通过爆破使上断面成形后，就会下降掏槽爆破单段的药量，从而可以有效的减少地震效应。

（二）严格的控制施工爆破的参数及选择合理的爆破技术

邻近既有铁路隧道爆破工程施工企业的施工技术人员在开展爆破作业过程中应该严格的控制爆破参数，能够有效的避免爆破过程中产生的震动对地表结构物、邻近既有铁路设备和洞身造成损坏。控制好总装药量和单段起爆药量是减震的有效手段，于此同时，施工人员在爆破前计算好炮眼间距和起爆的间隔，对于降低震波产生的影响起到积极的作用。采用水压爆破，炮眼中未装药部分采用塑料水袋填塞密室，用炮泥堵塞炮眼，以达到同等爆破效果条件下减少炸药用量。

（三）通过掏槽形式进行有效的减震

邻近既有铁路隧道爆破工程施工企业的施工技术人员在开展爆破作业过程中可以采取掏槽形式减少地震效应。施工技术人员可以应用矩形直眼掏槽形式进行施工，可以在中间布置中空眼，可以尽可能的增加爆破的临空面。因为掏槽眼炮眼与辅助眼的炮眼相比相对较深，从而能够有效的降低辅助眼爆破时产生的地震效应。在开挖轮廓边设置减震空眼，起到减弱爆破震动波传递效果。

（四）合理的应用降震性能较强的爆破器材

邻近既有铁路隧道爆破工程施工企业的施工技术人员在开展爆破作业过程中应该选择降震性能较强的爆破器材，可以有效的降低地震效应。因此施工技术人员应该选择小直径药卷以及低爆速炸药，并且应用毫秒微差雷管按照顺序进行爆破，采用不耦装药，合理选用不耦合装药系数。所以，施工技术人员应该根据爆轰理论，选择好炸药和雷管能够有效的控制爆破产生的地震效应。

总结：该工法在具有创新性和先进性，整体技术水平和技术难度达到国际领先水平。该项目技术研究紧密结合交通基础设施建设、环境影响控制以及隧道建设关键技术，研究对象、内容、方法具有新颖性和獨创性，研究成果具有十分重要的现实意义和实际应用价值。

参考文献：

[1]齐景岳，等 隧道爆破现代技术 [M]北京：中国铁道出版社，1999

[2]张之毅，王中黔 交通土建工程爆破工程师手册 [K]北京：人民交通出版社，2002

[3]汪旭光，等 爆破安全规程实施手册 [K]北京：人民交通出版社，2004