摘要：隨著我國高速公路建設(shè)的飛速發(fā)展，隧道工程也隨之數(shù)量增加，文章結(jié)合實際工程建設(shè)從初始計算、爆破振速控制等方面對確保構(gòu)筑物安全及施工安全性方法進行了分析，并提出具體技術(shù)要求，主要進行論述。

關(guān)鍵詞：隧道工程；開挖施工；爆破振速；構(gòu)筑物；安全性

中圖分類號：U451.2""""""""""""""""""""""""""""""" 文獻標識碼：A"""""""""""""""""""""""""""""""""" 文章編號：1673?6478（2023）S1?0085?04

0 工程概況

新建臨臨高速公路一標段工程由于路線規(guī)劃需從黑鐵山通過，以連接整條高速公路。經(jīng)過實地勘測，通過黑鐵山的規(guī)劃路段處于黑鐵山革命紀念景區(qū)和黑鐵山抗日武裝紀念碑，如繞開此處將會增加非常大的工程量和大量成本。因此，經(jīng)過研究論證，以隧道的形式從黑鐵山抗日武裝紀念碑（以下簡稱“紀念碑”）下方進行下穿建設(shè)。

黑鐵山隧道設(shè)計為雙線隧道，左右線間距為29m，設(shè)計為左線平曲線半徑2"479.9m，最大縱坡2.96%，進口樁號ZK1＋862、出口樁號ZK3 ＋004，全長1142m；右線平曲線半徑2"287m，最大縱坡2.96%，進口樁號K1＋860、出口樁號K3＋010，全長1150m；施工主要為暗挖鉆爆法施工。文章結(jié)合該隧道工程下穿構(gòu)筑物施工進行分析研究。

（１）地質(zhì)情況：紀念碑附近ZK2＋110～ZK2＋480地質(zhì)主要為中風化閃長巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，結(jié)合一般，呈破碎狀結(jié)構(gòu)，巖芯多呈短柱狀及破碎狀，錘擊聲脆，不易碎。

（２）隧道埋深：左右洞凈距為18.4～32m，隧址區(qū)海拔高程98.1～254.9m，最小埋深約6.2m，最大埋深約79m；紀念碑基礎(chǔ)距左線開挖輪廓線豎直距離54m。

（３）周邊環(huán)境：隧址區(qū)屬巖漿巖裂隙水含水區(qū)，擬建場區(qū)未見地表徑流及地下水體；隧道進、出口及洞身段均未見水系發(fā)育，經(jīng)調(diào)查全線未見出水點及滲水點。隧道側(cè)上方是黑鐵山革命紀念景區(qū)和一座黑鐵山抗日武裝紀念碑。

1 爆破振速計算理論

目前國內(nèi)隧道爆破振速監(jiān)測均采用爆破測振儀監(jiān)測，通過測振儀分析得出的數(shù)據(jù)作為衡量爆破振速強度的指標，爆破振速大小跟最大起爆炸藥量、震源與測點的距離、地質(zhì)的介質(zhì)性質(zhì)、地質(zhì)情況和爆破方法等有關(guān)。

爆破振速計算理論均根據(jù)薩道夫斯基公式計算，薩道夫斯基公式是蘇聯(lián)科學家薩道夫斯基通過研究藥包集中引爆的爆破地震效應，按照大量爆破實測數(shù)據(jù)和類似的原理得到的經(jīng)驗公式。該公式基本理論為爆破振速與起爆的炸藥量成正比，與距離成反比，具體計算公式為：

式中，為爆破振動速度，cm/s；為炸藥量，微差爆破中最大一個段位的起爆藥量，即最大起爆藥量，kg；為測震點到爆破起爆源的中心位置，m；為介質(zhì)性質(zhì)、爆破方式及爆破條件等因素有關(guān)的系數(shù)；為衰減指數(shù)，與傳播路徑、距離、地質(zhì)、地形等因素有關(guān)；、取值可根據(jù)《爆破安全規(guī)程》選定，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

（１）初始計算

黑鐵山隧道設(shè)計開挖主要分為Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ3個圍巖級別，其中，下穿紀念碑前后各50m范圍主要是Ⅳ級圍巖。根據(jù)對隧道現(xiàn)場巖性取樣進行檢驗，數(shù)據(jù)顯示該巖石抗壓強度范圍在45.8～62.2MPa，屬于堅硬巖石，參照爆破區(qū)不同巖性表得出數(shù)據(jù)取值： 150、＝1.5。爆破源距離紀念碑最近距離為54m。根據(jù)以上數(shù)據(jù)進行爆破振速計算，結(jié)果見表2所示。

（２）爆破試驗后修正

薩道夫斯基公式的各項參數(shù)未明確爆破振速跟臨空面的關(guān)系，只是依靠爆破振速在介質(zhì)及地質(zhì)情況中傳播的影響因素造成的衰減。隧道開挖過程中楔形掏槽是由兩排以上的相鄰對稱的傾斜炮孔組成，爆破后形成楔形的槽，為后面所有段別爆破創(chuàng)造有利的凌空面；由于掏槽爆破巖體受到加持作用，在相同的條件下爆破振動會更大，所以試爆時采取掏槽和其他炮眼爆破獨立進行，以減少爆破共振的干擾。經(jīng)過試爆后對爆破公式里面的 、 進行修正，修正情況如表3、表4所示。

根據(jù)試驗檢測數(shù)據(jù)反映，得出現(xiàn)場實測振速與理論計算誤差在 0.2范圍內(nèi)，可以保證現(xiàn)場施工能安全穿越構(gòu)造物。

現(xiàn)場實際炮眼布置圖和段位布置圖1所示。

實際炮眼布置采用二級掏槽，起爆段位分別是1段和3段；1段為小掏槽，為3段增大凌空面和最小抵抗線。掏槽分段和不分段裝藥差距明顯，不分段掏槽一次起爆藥量為24kg，振速最大值為1.88cm/s，分段后最大起爆藥量為12kg（起爆藥量如表5所示），振速最大值為0.64cm/s。由此可見，分段起爆振動效應明顯降低。

2 爆破波形圖分析

2.1 掏槽不分段振速測試結(jié)果

掏槽不分段施工情況振速監(jiān)測數(shù)據(jù)如圖2與表6、圖3與表7所示。

根據(jù)波形圖反映，在單段起爆下最大裝藥量24kg，爆破最大峰值1.88cm/s；周邊采用15段雷管爆破最大裝藥量21.6kg；通過波形圖看出兩次測試的主頻基本形同，說明傳播介質(zhì)沒有較大變化；圖2和圖3顯示出X、Y、Z通道上的峰值都是在掏槽位置最大，所以根據(jù)數(shù)據(jù)分析優(yōu)化爆破參數(shù)。

2.2 掏槽分段振速測試結(jié)果

掏槽分段施工情況的振速監(jiān)測數(shù)據(jù)如圖4和表8、圖5和表9所示。

根據(jù)波形圖可以看出，掏槽孔1段、3段爆破振動速度在相同間隔時間內(nèi)的主軸上明顯分離。掏槽分段起爆明顯減小了爆破振動速度。試驗證明掏槽分段的方案能夠明顯地降低掏槽爆破的振動效應，并且未減少掏槽爆破的總藥量與掏槽孔的單孔藥量，有效地保證了掏槽爆破的效果。周邊孔爆破與內(nèi)圈孔爆破的單段藥量最大，然而最大振動波速卻出現(xiàn)在周邊孔與內(nèi)圈孔爆破中，其原因是爆破振動效應的強弱不僅與單段藥量有關(guān)，周邊孔或內(nèi)圈孔爆破時臨空面相對較好，同時周邊孔與內(nèi)圈孔安排了高段位的雷管，高段位雷管起爆延時分散性大，誤差疊加，使得各炮孔內(nèi)炸藥起爆時刻分散，設(shè)計中適當增加同段爆破炮眼數(shù)不會明顯加大爆破振動值，同時可以起到改善爆破效果、簡化爆破施工的作用。

3 結(jié)論

掏槽爆破在隧道掘進施工的過程中，既是技術(shù)控制的主要難點也是爆破施工的關(guān)鍵，掏槽效果的好壞直接影響其他段位炮孔的爆破效果。因此，在隧道建設(shè)爆破施工過程中，必須選擇合理的掏槽方式及裝藥方式，對爆破振速進行監(jiān)測，并及時收集監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時優(yōu)化爆破參數(shù)。

在黑鐵山隧道爆破掘進過程中，通過爆破振速數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在所有單位內(nèi)裝藥量最大的不是掏槽眼，但是爆破振速卻仍是最大的，若要控制爆破振動速度，則需要控制掏槽的單段起爆藥量。對爆破產(chǎn)生的最大振動速度，可根據(jù)爆破材料進行調(diào)整，如使用電子雷管，采取高段別微差爆破；在控制掏槽爆破效果完整的前提下，可將掏槽分兩段起爆，這樣就可以在裝藥結(jié)構(gòu)不改變的情況下降低掏槽眼的最大起爆藥量，進而降低了爆破振動速度。注意，分段起爆相對的兩個掏槽眼的起爆段位盡量相同或相鄰起爆（間隔不超過2ms），否則掏槽效果不佳從而導致整體爆破效果欠缺。

通過初始爆破數(shù)據(jù)計算對比爆破試驗得出結(jié)論：采用高段別微差爆破的振動速度明顯降低，采用電子雷管單孔單爆的情況下在紀念碑處測得振動速度1.34cm/s，較之前段別間無微差起爆的1.89cm/s降低了71%。由此可見段別間及孔間分段起爆的振動速度明顯降低。

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