隧洞下穿村庄段的减震爆破控制

隧洞下穿村庄段的减震爆破控制

杨颖岚

(辽宁省观音阁水库管理局，辽宁 本溪117100)

摘要：本文介绍了在建隧洞下穿村庄段的减震爆破控制措施，并对地表房屋测试、爆破参数的确定、施工减震措施及地表震动测试四方面作了具体介绍。

关键词：下穿村庄；房屋测试；爆破参数；爆破震动测试；减震措施

中图分类号：U455.6

Damping Blasting Control of Tunnel Passing Through Village

YANG Ying-lan

(LiaoningGuanyingeReservoirAuthority,Benxi117100,China)

Abstract：In the paper, damping blasting control measures of constructed tunnel passing through village are introduced. Ground surface house testing, blasting parameter determination, construction damping measures and ground surface vibration testing are concretely introduced.

Keywords：village penetration; house testing; blasting parameters; blasting vibration test; damping measures

1工程概况

某在建隧洞下穿黏土矿村，该区域地表属山区地貌，地势较陡，民房多依地势建造，民房密集区位于山谷较平缓地段，多为砖木、土坯房，且年久失修，抗震能力极差。隧道距地表房屋垂直距离约为65～95m，村庄经济较落后，村民以农耕为主。根据前期地勘资料，洞室岩性为混合花岗岩，弱风化、节理微张、夹泥，地下水多呈滴水状，该段洞室为Ⅲ、Ⅳ类围岩。隧洞与黏土矿村平面位置如图1所示。

图1　主洞与黏土矿村平面位置关系

2地表房屋测试

黏土矿村共有87户、102栋房屋，房屋多为砖木、土坯房，且年久失修，抗震能力极差。

在进入该段施工之前，项目部联系沈阳房屋鉴定中心对隧洞洞轴线左右50m范围内的地表房屋进行了评估，评估结果见下页表1。

表1　房屋评价结果

根据评定结果，对房屋不能继续使用的住户进行了暂时搬离并妥善安排，对于观察使用的住户在施工过程中随时观察房屋受损情况，如发现有房屋开裂或地基下沉等现象，立即通知其撤离。

3钻爆设计

该段特殊隧洞的爆破施工必须在确保高质量的隧洞开挖断面和进尺的同时，尽可能将爆破震动控制在最小，以保证爆破对自身、地表既有道路、地表建(构)筑物的安全，并尽量避免干扰居民生活。

3.1设计原则

依据《爆破安全规程》(GB 6722—2003)的规定，下穿既有道路和房屋时为保证地表及建筑物的安全和减小对周围环境的影响，爆破施工时爆破震动波速控制在2cm/s；下穿铁路时爆破震动波速控制在1cm/s。根据隧洞开挖技术特点，以及为使隧洞开挖成型良好，尽量减少超挖量，减少爆破对围岩的扰动深度和破坏，确保地表建筑物、公路以及铁路安全，采用减震控制爆破技术。设计合理爆破参数，采用匹配的火工品材料，通过爆破震动测试对爆破设计进行校核修正。

3.2钻爆参数选择

a.爆破震动控制的允许药量。根据《爆破安全规程》(GB 6722—2003)对建(构)筑物质点振动速度的控制标准，由萨道夫斯基控制爆破震动速度公式反推，确定最大允许起爆药量：

式中Q——炸药量，kg，齐发爆破取总药量，微差爆破取最大一段药量；

R——到需要保护建(构)筑物或设备设施的距离，m；

v——地震安全速度，cm/s，一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物2cm/s，下穿铁路10cm/s；

K、α——与爆破地形、地质条件有关的系数和衰减指数，见表2。

表2　 K、 α与岩性的关系

按R=15m、v=2cm/s、K=250、α=1.8计算，Q=1.08kg；按R=25m、v=2cm/s、K=250、α=1.8计算，Q=5kg；按R=50m、v=2cm/s、K=250、α=1.8计算，Q=40kg；按R=15m、v=10cm/s、K=250、α=1.8计算，Q=15.77kg。

从上述计算可以看出，控制最大一段药量在1.08kg以内，爆破震动不会对距爆区15m以外的建筑物或设施造成危害；最大一段药量在5kg以内可确保25m以外的建筑物安全；最大一段药量在40kg以内可确保50m以外的建筑物安全。

控制最大一段药量在15.77kg以内，爆破震动不会对距爆区15m以外的房屋或设施造成危害。

b.初拟钻爆参数。通过爆破试验确定爆破参数，试验时参照表3的参数。

表3　光面爆破参数

c.掏槽方式。采用楔形掏槽,根据实际进尺长度控制倾角大小。

d.装药结构及堵塞方式。辅助眼、内圈眼、底板眼采用连续装药结构，周边眼采用小直径药卷间隔装药。所有装药炮眼均采用炮泥堵塞，堵塞长度不小于30cm。

4施工减震措施

施工过程中采用综合减震措施，降低振动速度，减小对地表房屋的震动影响。

a.分部分台阶开挖，多次装药爆破。由于采用上下台阶法施工，上台阶按短进尺控制，台阶长度控制在3～5m，进行微台阶开挖，爆破顺序依次是下、上台阶。上台阶爆破时，将掏槽区域靠近台阶底部布置，以增大掏槽爆破时爆源至地表的距离，减轻掏槽爆破对地表房屋、拱顶围岩的震动影响。

b.掏槽爆破。掏槽爆破控制对爆破震动控制影响较大，掏槽爆破若失败，爆渣未抛掷出去，绝大部分能量将以地震波的形式传播出去，隧洞掘进无进尺，爆破震动量大。另外，采用水平楔形掏槽，合理布置掏槽孔位，能够起到控制爆破震动的作用。

c.光面爆破。周边眼间距35cm，眼深1.2～1.3m，装药集中度控制在0.3kg/m，采用半片药卷+竹片+导爆索空气间隔装药的结构，详见图2。

图2　装药结构

d.爆破震动监测。沿爆破区域径向或环向布置1条测线，测点应放置在地表房屋基础上。待爆破即将开始时，启动检波器、测震仪，数据记录后进行分析处理。采用萨道夫斯基公式及一元回归分析法测得的数据进行回归分析，得到与介质、地形有关的系数K、a，从而可得到质点振速的衰减规律，再根据建筑物允许最大震动速度、爆心距R，由公式反算出单段最大装药量Q，优化爆破设计参数。

5地表震动测试及参数优化

进入该段施工后首先进行了地表震动测试。

5.1测点布置

测点布置情况见图3。

图3　测点布置

5.2爆破参数

炮眼布置爆破参数见图4～下页图5、表4～表5。

图4　9月14日08:00炮眼布置(埋深58m) 单位：cm

图5　9月14日13:00炮眼布置(埋深58m) 单位：cm

炮眼类型段数眼深/m眼数/个单卷药量/kg药卷数合计/kg上断面掏槽眼11.480.258辅助眼31.2100.248辅助眼51.2160.239.6辅助眼71.2100.2510周边眼91.2300.2212底板眼111.2120.2512合计8662.6下断面掘进眼11.5130.225.2掘进眼11.5130.225.2掘进眼11.5130.225.2底板眼11.5130.225.2合计5220.8

表5　9月14日13:00围岩爆破装药参数

5.3测试结果

测试结果见表6。

表6　测试结果

5.4爆破方案优化

根据地表爆破震动测试结果，对爆破参数进行了以下优化：

a.上、下台阶同时起爆时，上、下台阶延时隔开，下台阶先行起爆。

b.爆破开挖进尺控制在1.2m。

c.上台阶掏槽采用复式楔形方式，内掏槽4个孔(单孔不超过0.6kg乳化炸药)、外掏槽6个孔(单孔不超过0.5kg乳化炸药)，其他掘进眼单段起爆药量控制在5kg以下。

6结语

减震爆破必须采取有效的控制爆破技术，减少震动与降低噪音，同时要求采用光面爆破，成型效果好。根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上。周边眼选择低爆速、低猛度、高爆力的炸药。合理选择循环进尺：不同级别的围岩根据结构安全要求及循环施工能力等因素来综合考虑。严格控制单循环进尺长度，爆破开挖采用上、下台阶开挖，以减小每循环进尺装药量。