何　闖， 王海亮

(山東科技大學(xué)礦山災(zāi)害預(yù)防控制省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 山東 青島　266590)

?

地鐵暗挖車(chē)站多級(jí)楔形掏槽微振動(dòng)爆破參數(shù)研究

何闖， 王海亮

(山東科技大學(xué)礦山災(zāi)害預(yù)防控制省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 山東 青島266590)

為了最大限度減小掏槽區(qū)域爆破振動(dòng)對(duì)地表建筑物的影響，以青島地鐵2號(hào)線延安路站側(cè)穿166號(hào)樓為研究背景，從多級(jí)楔形掏槽的減振機(jī)制入手，通過(guò)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，對(duì)各級(jí)掏槽孔間排距、深度、傾角、個(gè)數(shù)、單孔裝藥量及雷管段位分布等各爆破參數(shù)進(jìn)行探討。結(jié)果表明：掏槽振速控制的重點(diǎn)是第2級(jí)掏槽及第3級(jí)掏槽；第2級(jí)掏槽孔與第3級(jí)掏槽孔間距不宜大于350 mm，排距不宜大于400 mm；第3級(jí)掏槽孔深度宜最大；第2級(jí)掏槽孔數(shù)目不宜少于5對(duì)，第3級(jí)掏槽孔數(shù)目不宜少于4對(duì)；第2級(jí)掏槽及第3級(jí)掏槽逐孔起爆?？墒固筒郾普袼俚玫接行Э刂?。

青島地鐵； 暗挖車(chē)站； 楔形掏槽； 爆破振動(dòng)； 爆破參數(shù)； 微振動(dòng)

0　引言

當(dāng)淺埋隧道采用鉆爆法開(kāi)挖時(shí)，爆破施工引起的振動(dòng)可能會(huì)對(duì)上方建筑物造成墻體開(kāi)裂等破壞后果。為最大限度減小爆破振動(dòng)對(duì)建筑物的影響，需嚴(yán)格控制爆破振速。由于掏槽爆破引起的爆破振速最大[1-2]，故減小掏槽的爆破振動(dòng)成為隧道微振動(dòng)爆破控制的關(guān)鍵。楊年華等[2]將單級(jí)楔形掏槽優(yōu)化為多級(jí)復(fù)式楔形掏槽，使爆破循環(huán)進(jìn)尺達(dá)3.3 m，爆破振速控制在2.5 cm/s以?xún)?nèi)。但在城市地鐵隧道爆破中，2.5 cm/s的振速控制標(biāo)準(zhǔn)常常不能滿(mǎn)足要求。張祖遠(yuǎn)等[3]和王軍濤等[4]對(duì)大直徑中空孔直眼掏槽方式進(jìn)行了研究和應(yīng)用，雖然將爆破振速控制在設(shè)計(jì)允許范圍，但其最大爆破循環(huán)進(jìn)尺僅0.7 m，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。琚振鵬等[5]對(duì)比了復(fù)式楔形掏槽、短進(jìn)尺復(fù)式楔形掏槽和短進(jìn)尺大直徑中空孔直眼掏槽3種掏槽方式，得出了短進(jìn)尺大直徑中空孔直眼掏槽減振效果最好；但文中所采用的復(fù)式楔形掏槽的參數(shù)設(shè)置不甚合理，從而得出了楔形掏槽減振效果不佳的結(jié)論。戴俊等[6]從楔形掏槽破巖機(jī)制出發(fā)，提出了楔形掏槽爆破參數(shù)的計(jì)算方法，但由于其參數(shù)計(jì)算未考慮爆破振速控制，故在地鐵隧道爆破中無(wú)法直接應(yīng)用。袁文華等[7]通過(guò)相似材料實(shí)驗(yàn)，證明了楔形掏槽微差爆破模型炮孔利用率高，爆破塊度適中，但是未涉及爆破振速的研究。目前，微振動(dòng)爆破控制的常用掏槽類(lèi)型是大直徑中空孔直眼掏槽，對(duì)楔形掏槽的研究多集中在爆破機(jī)制和掏槽效果上，對(duì)楔形掏槽微振動(dòng)爆破參數(shù)的研究較少；因此，本文以青島地鐵2號(hào)線延安路站側(cè)穿166號(hào)樓工程為研究背景，對(duì)多級(jí)楔形掏槽參數(shù)進(jìn)行理論與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究。

1　多級(jí)楔形掏槽減振機(jī)制

多級(jí)楔形掏槽掏槽孔起爆順序?yàn)榈?級(jí)、第2級(jí)、第3級(jí)……逐級(jí)爆破。第1級(jí)掏槽孔傾角較小，深度較淺，裝藥量較少，巖石夾制作用較小，爆破拋擲較易完成，故產(chǎn)生的爆破振動(dòng)較小。雖然第2級(jí)掏槽孔傾角、深度和單孔裝藥量較第1級(jí)掏槽孔的均變大，但第1級(jí)掏槽孔爆破產(chǎn)生的槽腔為第2級(jí)掏槽孔的爆破提供膨脹空間，第2級(jí)掏槽孔產(chǎn)生的未作用于巖石的那部分爆炸能量便于釋放，故爆破振動(dòng)較易控制。在多級(jí)楔形掏槽中，槽腔最終深度一般由第2級(jí)掏槽孔或第3級(jí)掏槽孔的深度決定，故第2級(jí)掏槽孔或第3級(jí)掏槽孔深度和單孔裝藥量最大。第3級(jí)掏槽孔爆破時(shí)已存在第2級(jí)掏槽孔爆破后形成的較大的槽腔，槽腔為其爆破提供了第2自由面，故爆破振動(dòng)容易控制。為了更好地?cái)U(kuò)大槽腔體積，第3級(jí)掏槽孔的傾角應(yīng)大于第2級(jí)掏槽孔。同理，后續(xù)爆破的掏槽孔傾角較第3級(jí)掏槽孔傾角適當(dāng)加大，由于槽腔基本成型，故后續(xù)爆破掏槽孔的深度及單孔裝藥量較第2和第3級(jí)掏槽孔減小，爆破振動(dòng)易于控制。

2　工程概況

青島地鐵2號(hào)線延安路站總體為暗挖單拱雙層結(jié)構(gòu)，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。其中車(chē)站主體Ⅳ部上臺(tái)階開(kāi)挖斷面寬8.0 m，高3.9 m，斷面面積19.5 m2，圍巖等級(jí)Ⅳ～Ⅴ級(jí)，Ⅳ部上臺(tái)階掏槽區(qū)距離166號(hào)樓的直線距離約為23 m。166號(hào)樓為毛石條基，7層(部分為6層)磚混結(jié)構(gòu)，抗震性差，要求控制振速0.5 cm/s。Ⅳ部上臺(tái)階距離166號(hào)樓50 m處作為試驗(yàn)段起始點(diǎn)，進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)調(diào)整，采用2臺(tái)TC-4850測(cè)振儀監(jiān)測(cè)振速，測(cè)點(diǎn)與掌子面在一條線上。測(cè)點(diǎn)與Ⅳ部上臺(tái)階平面位置關(guān)系見(jiàn)圖1。施工現(xiàn)場(chǎng)采用YT-28型氣腿式鑿巖機(jī)鉆孔，雷管采用第1系列毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，炸藥采用2號(hào)巖石乳化炸藥。

3　多級(jí)楔形掏槽參數(shù)的確定

3.1各級(jí)掏槽孔間排距

爆破振速、圍巖等級(jí)、隧道斷面尺寸及掏槽區(qū)面積等因素決定了各級(jí)掏槽孔間排距大小。目前，斜眼掏槽的炮孔間距還沒(méi)有較好的理論計(jì)算公式，大多依照經(jīng)驗(yàn)參數(shù)取值[8]。從前期施工經(jīng)驗(yàn)可知，當(dāng)振速控制在0.5 cm/s以?xún)?nèi)，需要保護(hù)的建筑物距爆心距離不超過(guò)25 m時(shí)，第1級(jí)掏槽孔間距不宜大于1.1 m，第2級(jí)掏槽孔與第1級(jí)掏槽孔、第3級(jí)掏槽孔與第2級(jí)掏槽孔間距不宜超過(guò)0.4 m。第2級(jí)掏槽、第3級(jí)掏槽爆破后的槽腔基本成型，后續(xù)爆破的掏槽孔存在2個(gè)自由面，其間距可適當(dāng)加大至0.45 m。

圖1　測(cè)點(diǎn)與Ⅳ部上臺(tái)階平面位置圖(單位：m)

Fig. 1Relationship between blasting vibration monitoring point and top heading of part Ⅳ (m)

由文獻(xiàn)[9]可知，在掏槽設(shè)計(jì)時(shí)，主要以柱狀裝藥在介質(zhì)中產(chǎn)生的裂隙圈大小為依據(jù)確定掏槽孔排距，而裂隙圈的半徑約為裝藥半徑的10～15倍[10]，本工程的掏槽孔半徑為21 mm，故裂隙圈半徑為210～315 mm。針對(duì)本工程0.5 cm/s的振速要求，必須縮小掏槽孔排距。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，只有當(dāng)排距縮小至500 mm以下時(shí)，振速才滿(mǎn)足要求。結(jié)合第1節(jié)中所述的多級(jí)楔形掏槽機(jī)制，第1、2、3、4、5級(jí)掏槽孔排距分別為350、300、350、400、450 mm。

3.2各級(jí)掏槽孔深度及傾角

掏槽孔深度直接決定了爆破循環(huán)進(jìn)尺。本工程格柵拱架間距為0.5 m，結(jié)合振速控制為0.5 cm/s，故將爆破進(jìn)尺定為1.1 m。根據(jù)工程前期經(jīng)驗(yàn)，炮孔利用率為90%以上，故輔助眼深度定為1.2 m。一般而言，掏槽孔比輔助眼深100～300 mm[11]。由于第2級(jí)掏槽孔或第3級(jí)掏槽孔深度決定槽腔深度，故第2級(jí)掏槽孔或第3級(jí)掏槽孔深度較其他掏槽孔深。本工程試驗(yàn)了2種類(lèi)型的掏槽孔深度，圖2為第2級(jí)掏槽孔深度決定槽腔深度，即第2級(jí)掏槽孔深度最大，對(duì)應(yīng)振速曲線見(jiàn)圖3；圖4為第3級(jí)掏槽孔深度決定槽腔深度，對(duì)應(yīng)振速曲線見(jiàn)圖5。為便于對(duì)比，利用Blasting Vibration Analysis軟件，將X、Y、Z3個(gè)方向的爆破振速進(jìn)行矢量合成，圖3和圖5為合振速曲線。由圖3可知，當(dāng)?shù)?級(jí)掏槽孔深度決定槽腔深度時(shí)，第2級(jí)掏槽的爆破振速最大，超過(guò)0.5 cm/s。分析可知，由于第1級(jí)掏槽爆破后形成的槽腔較小，當(dāng)?shù)?級(jí)掏槽孔深度最大時(shí)，第2級(jí)掏槽需爆破的巖石量大，巖石夾制作用大，故振速較大；由于第2級(jí)掏槽爆破后槽腔進(jìn)一步擴(kuò)大，當(dāng)?shù)?級(jí)掏槽孔深度最大時(shí)，槽腔成型較容易，巖石夾制作用較小，振速容易控制。

圖2　第2級(jí)掏槽孔深度最大時(shí)各掏槽孔布置圖(單位：mm)

Fig. 2Arrangement of cut eyes with maximum depth of Level 2 cutting (mm)

圖3　第2級(jí)掏槽孔深度最大時(shí)對(duì)應(yīng)的爆破振速3矢量合成圖

Fig. 3Three vectogram of blasting vibration velocity vs. Level 2 cutting with maximum depth

圖4　第3級(jí)掏槽孔深度最大時(shí)各掏槽孔布置圖(單位：mm)

Fig. 4Arrangement of cut eyes with maximum depth of Level 3 cutting (mm)

掏槽孔傾角決定了孔底間距和每級(jí)掏槽孔拋擲的巖石量。合理的掏槽孔傾角應(yīng)使掏槽孔爆破后孔底形成的裂隙圈連通，確保槽腔內(nèi)巖石與周?chē)鷰r石分離，且拋出工作面，從而形成楔形槽腔。故掏槽孔的孔底間距應(yīng)小于孔內(nèi)炸藥爆炸后形成的裂隙圈直徑。對(duì)稱(chēng)的掏槽孔孔底間距依據(jù)式(1)計(jì)算。

d=S-2Lb·cosθ。

(1)

式中：S為掏槽孔間距； Lb為掏槽孔長(zhǎng)度； θ為掏槽孔傾角； d為孔底間距。

圖5　第3級(jí)掏槽深度最大時(shí)對(duì)應(yīng)的爆破振速3矢量合成圖

Fig. 5Three vectogram diagram of blasting vibration velocity vs. Level 3 cutting with maximum depth

當(dāng)孔底間距過(guò)大時(shí)，槽腔底部會(huì)呈現(xiàn)駝峰形，即“鼓肚”現(xiàn)象。圖6的掏槽孔布置易造成“鼓肚”現(xiàn)象，圖7為爆破現(xiàn)場(chǎng)“鼓肚”現(xiàn)象。因?yàn)樘筒凵疃扔傻?級(jí)掏槽決定，而第2級(jí)掏槽與第3級(jí)掏槽、第3級(jí)掏槽與第4級(jí)掏槽、第4級(jí)掏槽與第5級(jí)掏槽的孔底間距均超過(guò)500 mm，所以槽腔底部巖石無(wú)法順利拋出，造成“鼓肚”現(xiàn)象。在下一個(gè)爆破循環(huán)時(shí)，由于掏槽區(qū)厚度大，極易超振。

圖6　造成“鼓肚”的各掏槽孔布置圖(單位：mm)

圖7　爆破現(xiàn)場(chǎng)“鼓肚”現(xiàn)象

根據(jù)第1節(jié)中所述多級(jí)楔形掏槽的原理，各級(jí)掏槽孔深度及傾角如下：第1級(jí)掏槽孔深度680 mm，傾角50°；第2級(jí)掏槽孔深度1 350 mm，傾角63°；第3級(jí)掏槽孔深度1 490 mm，傾角70°；第4級(jí)掏槽孔深度1 330 mm，傾角77°；第5級(jí)掏槽孔深度1 310 mm，傾角85°。

3.3各級(jí)掏槽孔個(gè)數(shù)及單孔裝藥量

掏槽孔個(gè)數(shù)與單孔裝藥量密切相關(guān)，當(dāng)掏槽孔個(gè)數(shù)較多時(shí)，單孔裝藥量便會(huì)減少，爆破振速相應(yīng)降低，但掏槽孔個(gè)數(shù)越多，工人勞動(dòng)量越大，施工效益無(wú)法保證。掏槽孔與個(gè)數(shù)裝藥量的關(guān)系依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式(2)確定。

(2)

式中：Q為單個(gè)掏槽孔裝藥量，kg； S為槽腔平均橫斷面積(掏槽孔深度方向)，m2； Lb為掏槽孔長(zhǎng)度，m； N為裝藥掏槽孔個(gè)數(shù)； q為炸藥單耗，kg/m3。據(jù)統(tǒng)計(jì)表明：當(dāng) f=4～6時(shí)，q=2.5kg/m3； 當(dāng)f=6～8時(shí)，q=3.5kg/m3。本次爆破的掏槽區(qū)域圍巖等級(jí)為Ⅳ級(jí)即堅(jiān)固性系數(shù)f=6，q取3kg/m3。

綜合第1節(jié)中所述機(jī)制和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，第1級(jí)掏槽設(shè)置4對(duì)，第2級(jí)掏槽設(shè)置5對(duì)，第3、4、5級(jí)掏槽均設(shè)置4對(duì)。

單孔裝藥量必須考慮爆破振速的控制要求。依據(jù)薩道夫斯基公式對(duì)單段最大起爆藥量進(jìn)行理論計(jì)算。

(3)

式中：R為爆源與需要保護(hù)的建筑物之間的距離，本工程R=23m； Qmax為炸藥量，kg，延時(shí)爆破為最大一段藥量； v為保護(hù)對(duì)象所在地質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)安全允許速度，本工程為0.5cm/s； K、α為與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對(duì)象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。根據(jù)工程前期數(shù)據(jù)利用最小二乘法對(duì)K、α回歸，得出本工程K=220，α=1.8。

經(jīng)計(jì)算得出，Qmax=0.478kg。故單孔裝藥量不能超過(guò)0.478kg。將第3.1節(jié)中各級(jí)掏槽孔的間排距、第3.2節(jié)中各級(jí)掏槽孔深度、孔底間距及第3.3節(jié)中各級(jí)掏槽孔個(gè)數(shù)分別代入式(3)計(jì)算各級(jí)掏槽孔單孔裝藥量。

第1級(jí)掏槽：S=(1.1+0.27)÷2×0.35×3=0.719m2；Lb=0.68×sin50°=0.521m，N=8，q=3，計(jì)算得出Q=0.141kg，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)裝藥方便，取Q=0.15kg。第2級(jí)掏槽：理論計(jì)算同第1級(jí)掏槽，得Q=0.358kg，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)爆破經(jīng)驗(yàn)，單孔裝藥量Q取0.35kg。第3級(jí)掏槽：理論計(jì)算得出Q=0.419kg，根據(jù)前期爆破經(jīng)驗(yàn)，調(diào)整為Q=0.4kg。第4級(jí)掏槽及第5級(jí)掏槽的巖石夾制作用較小，根據(jù)前期爆破經(jīng)驗(yàn)，單孔裝藥量均為0.3kg。

3.4各級(jí)掏槽孔雷管段位

一般認(rèn)為，楔形掏槽應(yīng)盡量使成對(duì)的掏槽孔同時(shí)起爆才能獲得較好的掏槽效果[12]。但同時(shí)起爆掏槽孔時(shí)，單段最大起爆藥量必然增加，爆破振速不能較好地控制。由第3.3節(jié)可知，第2級(jí)掏槽單孔裝藥量為0.35 kg，而單段最大允許起爆藥量為0.478 kg，若對(duì)稱(chēng)起爆第2級(jí)掏槽，則爆破振速超過(guò)0.5 cm/s。圖8為對(duì)稱(chēng)起爆掏槽孔的雷管布置，圖中阿拉伯?dāng)?shù)字為雷管段位，對(duì)應(yīng)的合振速曲線為圖9。

圖8　第2級(jí)掏槽與第3級(jí)掏槽對(duì)稱(chēng)起爆的雷管布置(單位：mm)

Fig. 8Arrangement of detonator when Level 2 cutting and Lever 3 cutting symmetrically blasting (mm)

圖9　第2級(jí)掏槽和第3級(jí)掏槽對(duì)稱(chēng)起爆的合振速曲線

Fig. 9Amalgamative vibration velocity when Level 2 cutting and Lever 3 cutting symmetrically blasting

由圖9可知，在對(duì)稱(chēng)起爆時(shí)，從第6～14段雷管的振速均超過(guò)0.5 cm/s，因此，必須對(duì)第2和第3級(jí)掏槽逐孔起爆，降低掏槽爆破的單段最大起爆藥量。由文獻(xiàn)[13]可知，自由面數(shù)量對(duì)爆破振動(dòng)強(qiáng)度的影響非常明顯。3個(gè)自由面爆破的振動(dòng)速度是2個(gè)自由面爆破的1/3～2/3，是單個(gè)自由面爆破的1/6～1/3。由于第4和第5級(jí)掏槽及輔助眼爆破時(shí)已存在槽腔和工作面2個(gè)自由面，巖石夾制作用比只有1個(gè)自由面小，在相同的單段裝藥量爆破時(shí)產(chǎn)生的爆破振速較小，故第4和第5級(jí)掏槽孔對(duì)稱(chēng)起爆。

由于雷管段別的限制，故應(yīng)用“孔外3段雷管延期”技術(shù)，逐孔起爆第2級(jí)掏槽、第3級(jí)掏槽的雷管，如圖10所示，爆破網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖11，圖12為對(duì)應(yīng)的合振速圖。

圖10　逐孔起爆的雷管布置圖(單位：mm)

圖11　孔外3段延期的爆破網(wǎng)絡(luò)

Fig. 11Blasting network out-hole 3-section extension detonator blasting

圖12　孔外3段雷管延期的合振速曲線

Fig. 12Amalgamative vibration velocity of out-hole 3-section extension detonator blasting

4　多級(jí)楔形掏槽爆破的應(yīng)用

上臺(tái)階炮孔布置見(jiàn)圖13。上臺(tái)階共計(jì)炮孔103個(gè)，分2次起爆，采用多級(jí)楔形掏槽，循環(huán)進(jìn)尺1.2 m。開(kāi)挖斷面面積19.5 m2，耗藥總量29.65 kg(其中各級(jí)掏槽孔單孔裝藥量見(jiàn)第3.3節(jié)；A區(qū)域周邊眼、輔助眼和底板眼單孔裝藥量0.3 kg；B區(qū)域輔助眼及周邊眼單孔裝藥量0.25 kg)，炸藥單耗1.33 kg/m3。起爆順序如下：第1炮起爆A-Ⅰ、A-Ⅱ區(qū)域，之間用 20段雷管進(jìn)行孔外延期；第2炮起爆B區(qū)域，13～19段應(yīng)用“孔外3段延期”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)逐段起爆。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定多級(jí)楔形掏槽爆破參數(shù)后，車(chē)站Ⅳ部下穿166號(hào)樓的鉆爆開(kāi)挖工程都應(yīng)用此掏槽方式進(jìn)行?，F(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)表明，在共計(jì)20個(gè)爆破循環(huán)中，爆破振速基本控制在 0.25～0.43 cm/s，炮孔利用率達(dá)95%，爆破塊度適中。證明了該掏槽方式及爆破參數(shù)的可行性。

圖13　上臺(tái)階炮孔布置(單位：mm)

5　結(jié)論與建議

在隧道爆破中，掏槽爆破的效果決定著后續(xù)輔助眼及周邊眼的爆破質(zhì)量，同時(shí)，一般認(rèn)為掏槽爆破產(chǎn)生的振動(dòng)最大。因此，如何控制好掏槽爆破的振動(dòng)是實(shí)現(xiàn)微振動(dòng)爆破技術(shù)的關(guān)鍵。本文就多級(jí)楔形掏槽的爆破參數(shù)進(jìn)行了理論和試驗(yàn)分析，得出結(jié)論與建議如下：

1)多級(jí)楔形掏槽可有效降低掏槽區(qū)的爆破振速，同時(shí)，相比較大直徑中空孔直眼掏槽，多級(jí)楔形掏槽不僅減少了炮孔個(gè)數(shù)，而且加大了爆破循環(huán)進(jìn)尺。本工程在掏槽區(qū)距離需保護(hù)的建筑物約23 m，控制爆破振速0.5 cm/s的情況下，采用多級(jí)楔形掏槽將爆破循環(huán)進(jìn)尺提高到1.2 m，且炮孔利用率達(dá)95%。

2)根據(jù)多級(jí)楔形掏槽機(jī)制可知多級(jí)楔形掏槽振速控制的重點(diǎn)是第2級(jí)掏槽和第3級(jí)掏槽。本工程實(shí)踐證明，當(dāng)控制振速0.5 cm/s且距離需爆破的建筑物約23 m時(shí)，第2級(jí)掏槽孔與第1級(jí)掏槽孔、第3級(jí)掏槽孔與第2級(jí)掏槽孔間距不宜超過(guò)0.4 m。各級(jí)掏槽孔排距不應(yīng)超過(guò)炸藥爆炸形成的巖石裂隙圈直徑。

3)各級(jí)掏槽孔傾角從第1級(jí)掏槽到第5級(jí)掏槽逐漸變大，同時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足相鄰掏槽孔孔底間距小于炸藥爆炸形成的巖石裂隙圈直徑。各級(jí)掏槽孔深度以第3級(jí)掏槽孔深度最大時(shí)掏槽區(qū)減振效果最佳。

4)本工程實(shí)踐證明，當(dāng)振速控制嚴(yán)格時(shí)，第2級(jí)掏槽和第3級(jí)掏槽應(yīng)采用逐孔起爆技術(shù)，當(dāng)延期雷管的段別不足時(shí)，可采用“孔外3段雷管延期”技術(shù)。而依據(jù)薩道夫斯基公式計(jì)算第4和第5級(jí)掏槽及后續(xù)起爆輔助眼的單段最大起爆藥量時(shí)，應(yīng)考慮槽腔作為第2自由面的減振作用，可依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)爆破經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)增加第4和第5級(jí)掏槽及后續(xù)起爆輔助眼的單段最大起爆藥量。

5)本文對(duì)于多級(jí)楔形掏槽微振動(dòng)爆破參數(shù)的研究，是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的結(jié)果而得出結(jié)論，因而存在一定的局限性，且對(duì)多級(jí)楔形掏槽機(jī)制的研究不夠深入。故后續(xù)研究可通過(guò)數(shù)值模擬方法對(duì)多級(jí)楔形掏槽各參數(shù)進(jìn)行研究，進(jìn)一步驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)不同振速要求、圍巖等級(jí)及爆破進(jìn)尺的多級(jí)楔形掏槽爆破參數(shù)進(jìn)行量化，以期更好地指導(dǎo)工程實(shí)踐。

[1]陳杰,宋宏偉,沈志永,等.下穿居民區(qū)隧道施工爆破振動(dòng)控制的實(shí)踐[J].三峽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,33(1): 55-57.(CHEN Jie，SONG Hongwei，SHEN Zhiyong，et al.Practice of construction blasting vibration control for tunneling under residential area[J].Journal of China Three Gorges University(Natural Sciences),2011,33(1): 55-57.( in Chinese))

[2]楊年華，張志毅．隧道爆破振動(dòng)控制技術(shù)研究[J]．鐵道工程學(xué)報(bào)，2010(1)：82-86.(YANG Nianhua，ZHANG Zhiyi.Research on the control technology for tunnel blasting vibration[J].Journal of Railway Engineering Society,2010(1): 82-86.(in Chinese))

[3]張祖遠(yuǎn)，王海亮.大直徑中空孔直眼掏槽微振動(dòng)爆破參數(shù)研究[J].隧道建設(shè),2015,35(2): 174-179.(ZHANG Zuyuan,WANG Hailiang.Study of micro-vibration blasting parameters of large-diameter empty-hole parallel cut[J].Tunnel Construction，2015,35(2): 174-179.( in Chinese))

[4]王軍濤,王海亮,楊慶.城市硬巖隧道減振爆破直眼掏槽技術(shù)應(yīng)用及實(shí)踐[J].隧道建設(shè),2014,34(6): 564-568.(WANG Juntao，WANG Hailiang，YANG Qing.Case study of parallel cut in vibration-reducing blasting of hard rock tunnel in urban area[J].Tunnel Construction，2014,34(6): 564-568.(in Chinese))

[5]琚振鵬，王海亮，張亮.基于三種不同爆破方案?jìng)?cè)穿建筑振動(dòng)控制研究[J].勘察科學(xué)技術(shù),2015(1): 6-11.(JU Zhenpeng,WANG Hailiang,ZHANG Liang.Study of vibration control based on three different blasting schemes about passing through building from the side[J].Site Investigation Science and Technology,2015(1): 6-11.(in Chinese))

[6]戴俊，杜曉麗.巖石巷道楔形掏槽爆破參數(shù)研究[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2011,31(2)：90-93,104.(DAI Jun,DU Xiaoli.Research on blasting parameters of wedge-shaped cutting for rock tunnel driving[J].Mining Research and Development,2011,31(2)：90-93,104.(in Chinese))

[7]袁文華，馬芹永，黃偉.楔形掏槽微差爆破模型試驗(yàn)與分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2012，31(增刊1)：3352-3356.(YUAN Wenhua，MA Qinyong，HUANG Wei.Model experiment and analysis of wedge-shaped cutting millisecond blasting[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2012,31(S1): 3352-3356.(in Chinese))

[8]余永強(qiáng),王超,褚懷保，等.硬巖巷道中深孔爆破掘進(jìn)復(fù)楔形掏槽試驗(yàn)研究[J].爆破,2013,30(2): 95-99.(YU Yongqiang，WANG Chao，CHU Huaibao，et al.Duplex wedge cutting on mid-depth borehole tunneling blasting in hard rock[J].Blasting，2013，30(2): 95-99.(in Chinese))

[9]張德琦,田會(huì)禮.巖巷中深孔爆破合理掏槽型式的確定[J].煤礦安全,2005,36(5)：30-32.(ZHANG Deqi，TIAN Huili.Determination of rational undermining form of gun-drilling detonation in hard tunnel[J].Safety in Coal Mines,2005,36(5)：30-32.(in Chinese))

[10]戴俊. 柱狀裝藥爆破的巖石壓碎圈與裂隙圈計(jì)算[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2001, 20(2): 144-147.(DAI Jun. Calculation of radii of the broken and craked areas in rock by a long charge explosion[J]. Journal of Liaoning Technical University(Nature Science), 2001,20(2): 144-147.( in Chinese))

[11]張江濤.大安山巖石巷道掘進(jìn)爆破實(shí)驗(yàn)研究[D].遼寧：遼寧工程技術(shù)大學(xué),2002.(ZHANG Jiangtao.The study of explosion experiment on rock tunnel excavation in Daanshan Mine[D].Liaoning：Liaoning Technical University,2002.(in Chinese))

[12]楊年華,張志毅,鄧志勇,等.硬巖特長(zhǎng)隧道快速爆破掘進(jìn)技術(shù)研究與實(shí)踐[J].中國(guó)鐵道科學(xué), 2001,22(3): 41-46.(YANG Nianhua,ZHANG Zhiyi,DENG Zhiyong，et al.The quick tunnelling technology for the longest tunnel in hard rock[J].China Railway Science,2001,22(3): 41-46.(in Chinese))

[13]張建平.自由面數(shù)量對(duì)爆破振動(dòng)規(guī)律影響實(shí)驗(yàn)研究[J].現(xiàn)代礦業(yè),2009(7): 46-48.(ZHANG Jianping.Experimental research on effects of free surface quantity on blasting vibration laws[J].Modern Mining,2009(7): 46-48.(in Chinese))

Study of Micro Vibration Blasting Parameters of Multilevel Wedge-cutting of Mined Metro Station

HE Chuang, WANG Hailiang

(Key Laboratory of Mine Disaster Prevention and Control, Shandong University of Science & Technology,Qingdao266590,Shandong,China)

The vibration reduction mechanism of multilevel wedge cutting used in Yananlu Station side crossing Building No. 166 on Line No. 2 of Qingdao Metro is studied; the blasting parameters, i.e. row spacing, depth, angle, number, and charge volume of wedge cutting and arrangement of detonator are analyzed and tested, so as to minimize the influence of blasting on the existing buildings on ground surface. The results show that: 1) The Level 2 cutting and Level 3 cutting are the keys. 2) The spacing among blasting holes should not be larger than 350 mm and the row spacing should not be larger than 400 mm. 3) The depth of Level 3 cutting should be the largest. 4) The amount of Level 2 cutting should larger than 5 pairs; the amount of Level 3 cutting should larger than 4 pairs. 5) The Level 2 cutting and Level 3 cutting should be detonated hole by hole. The analytical results can effectively control the blasting vibration.

Qingdao Metro; mined Metro station; wedge cutting; blasting vibration; blasting parameters; micro vibration

2015-06-11;

2016-07-19

山東科技大學(xué)研究生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目(YC150304)

何闖(1990—)，男，河北邯鄲人，山東科技大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè)在讀碩士，研究方向?yàn)樗?巷)道爆破和隧(巷)道支護(hù)等。E-mail：584650078@qq.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2016.08.008

U 45

A

1672-741X(2016)08-0941-06