摘要：隧道作為重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施，其建設(shè)往往受到周邊環(huán)境和臨近建筑物的限制，本文對龍鳳山隧道的施工技術(shù)進(jìn)行剖析，重點(diǎn)對隧道爆破施工中如何保障臨近建筑物的安全進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的施工方案，以確保在臨近建筑物的復(fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高效施工和安全保障。通過對龍鳳山隧道的案例研究，旨在為同類工程提供有益的經(jīng)驗(yàn)和啟示，推動隧道爆破施工技術(shù)在城市密集區(qū)域的應(yīng)用與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：隧道工程；隧道爆破；龍鳳山隧道；周邊環(huán)境；建筑物

中圖分類號：U455.6""""""""""""""""""""""""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A"""""""""""""""""""""""""""""""""" 文章編號：1673?6478（2023）S1?0093?04

0 引言

隧道爆破施工技術(shù)作為一種高效、快速的隧道施工方法，在現(xiàn)代交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中扮演著重要角色。然而，在村莊等臨近建筑物的場景中，隧道爆破施工面臨著更為復(fù)雜的挑戰(zhàn)。本文以臨臨高速公路龍鳳山隧道為例，對臨近建筑物的隧道爆破施工技術(shù)進(jìn)行深入分析。

龍鳳山隧道由于其地理位置特殊，周邊建筑物較多，給隧道爆破施工帶來了嚴(yán)峻的安全和環(huán)境保護(hù)問題。隧道工程的施工不僅要確保施工進(jìn)度和質(zhì)量，還要充分考慮臨近居民的安全和財(cái)產(chǎn)，因此，本文對該隧道爆破技術(shù)進(jìn)行分析，以確保在臨近建筑物的復(fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高效施工和安全保障。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概述

龍鳳山隧道為雙向六車道雙洞單向行車隧道，位于淄博市淄川區(qū)東坪鎮(zhèn)南峪村西南側(cè)約500m 處。左線進(jìn)口里程ZK47 + 175，出口里程ZK48 + 295，全長1 120m；右線進(jìn)口里程K47 + 170，出口里程K48 + 315，全長1 145m。該隧道設(shè)計(jì)為分離式長隧收稿日期：2023-05-15作者簡介：董淼，男，工程師，從事高速公路工程建設(shè)相關(guān)工作．道，建筑限界15.25 × 5m，入口洞門形式為削竹式，出口為端墻式，設(shè)兩處人行橫洞，一處車行橫洞。

1.2 圍巖特點(diǎn)

隧址區(qū)主要巖性為古生界奧陶系灰?guī)r，局部夾薄層泥灰?guī)r，如表1所示。強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r呈淺灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石等，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部溶蝕裂隙發(fā)育，局部夾泥灰?guī)r薄層，巖芯多呈碎塊狀，局部呈少量短柱狀，錘擊較易碎，承載力基本容許值為500～800kPa。

中風(fēng)化灰?guī)r呈青灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石等，節(jié)理裂隙發(fā)育，層面及節(jié)理裂隙面見泥質(zhì)或方解石填充，取芯呈短柱狀及碎塊狀，局部溶蝕裂隙發(fā)育，見少量溶蝕孔洞，溶蝕裂隙面見黃褐色充填物，局部夾泥灰?guī)r薄層，承載力基本容許值為1"000～2"000kPa。

1.3 地形地貌

隧址區(qū)為剝蝕低山丘陵地貌區(qū)，地表植被較發(fā)育，大部分區(qū)域基巖埋深較淺，隧址區(qū)頂部基巖直接出露，風(fēng)化現(xiàn)象嚴(yán)重，局部表層覆蓋殘坡積物，谷底堆積有較厚的洪積物、坡積物。隧道進(jìn)口、出口第四系覆蓋層較薄，基巖埋深較淺，局部區(qū)域基巖出露。隧址區(qū)海拔高程423.3～580.5m相對高差約157.2m，整體較陡，隧道最大埋深約133.0m。

1.4 水文條件

隧址區(qū)屬碳酸鹽巖裂隙巖溶含水區(qū)，但全線未發(fā)現(xiàn)地表及地下巖溶水體。隧道進(jìn)、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(diǎn)及滲水點(diǎn)。由于場區(qū)地形較陡，有利于地表水和地下水排泄，地下水穩(wěn)定水位標(biāo)高遠(yuǎn)低于隧道設(shè)計(jì)標(biāo)高，故地表水及地下水對隧址區(qū)影響不大，水文條件較簡單。

2 爆破施工對周圍環(huán)境的影響

2.1 爆破過程中的影響

（１）噪聲污染

隧道爆破施工會產(chǎn)生大量的噪聲，這種噪聲可能對附近居民、野生動物和生態(tài)系統(tǒng)造成干擾，并可能引發(fā)身體不適和心理壓力[1]。

（２）空氣污染

爆破過程中產(chǎn)生的爆炸物殘留物、建筑廢棄物和其他材料可能會釋放有害的化學(xué)物質(zhì)，如煙塵、氣體或顆粒物等，這些物質(zhì)可能污染空氣，并對周圍的生態(tài)系統(tǒng)和人們的健康產(chǎn)生負(fù)面影響。

（３）水質(zhì)污染

施工期間，可能會產(chǎn)生大量的水污染物，如排水、泥漿和化學(xué)物質(zhì)。這些污染物可能進(jìn)入附近的水體，影響水質(zhì)和水生生物[2]。

（４）土壤侵蝕與擾動

在隧道爆破施工過程中，可能需要進(jìn)行大量的挖掘和土石方工程，可能導(dǎo)致土壤侵蝕和擾動，破壞當(dāng)?shù)氐闹脖缓屯寥澜Y(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（５）生態(tài)破壞

隧道爆破施工可能會破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，包括野生動植物的棲息地和遷徙路徑，對生態(tài)系統(tǒng)造成長期的不可逆轉(zhuǎn)的損害[3]。

（６）居民區(qū)影響

隧址區(qū)鄰近的居民區(qū)房屋有可能會受到爆破施工的影響而產(chǎn)生破損、墻體開裂等問題。為減輕這些影響，施工方通常會采取一系列的環(huán)境保護(hù)措施，如降低噪音、控制排放、妥善處理廢棄物和水污染物，以及進(jìn)行生態(tài)修復(fù)等措施。

此外，監(jiān)管部門也會對施工進(jìn)行監(jiān)督和檢查，確保施工活動符合環(huán)境法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 施工后產(chǎn)生的影響

（１）地質(zhì)變動

隧道爆破施工可能導(dǎo)致地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變動，包括地層位移、地震震動等。這些變動可能對附近建筑物、道路和地下管道產(chǎn)生影響，引發(fā)不穩(wěn)定的地質(zhì)條件。

（２）地下水影響

隨著隧道施工的進(jìn)程，可能會引起地下水位的變動和地質(zhì)的不均勻沉降，使地面下沉或不穩(wěn)定導(dǎo)致地下水的抬升或下降，進(jìn)而影響附近的水資源和生態(tài)系?統(tǒng)[4]。

（３）生態(tài)環(huán)境影響

爆破施工的過程，還可能會對附近的生態(tài)環(huán)境造成一定程度的破壞，干擾野生動植物的生存環(huán)境、物種遷移、植被減少等。就長期而言，對生態(tài)系統(tǒng)的平衡和生物多樣性會產(chǎn)生一定影響。

3 隧道爆破施工工藝

3.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

該工程主要爆破技術(shù)指標(biāo)如表3所示。

3.2 爆破工藝

龍鳳山隧道左洞使用兩臺階法，右洞洞口Ⅴ級圍巖采用三臺階法，進(jìn)入Ⅳ級圍巖后采用兩臺階法。

兩臺階法是一種相對簡單且常用的爆破施工方法。該方法的爆破孔按照兩個不同高程分為兩組，先對較高高程的爆破孔進(jìn)行起爆，形成第一級爆破效果，然后再對較低高程的爆破孔進(jìn)行起爆，形成第二級爆破效果。由于兩次爆破有一定時(shí)間間隔，第二級爆破時(shí)的圍巖已經(jīng)受到第一級爆破的沖擊，從而減小了第二級爆破的沖擊波能量，有效減小了爆破震動對周圍建筑物和地質(zhì)環(huán)境的影響。兩臺階法可以在第一級爆破后形成裂隙，然后在第二級爆破時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)展這些裂隙，從而避免了一次大范圍裂隙的產(chǎn)生，有利于巖體的穩(wěn)定和控制[5]。

三臺階法是在兩臺階法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)的方法，旨在進(jìn)一步降低爆破震動對周圍環(huán)境的影響。該方法爆破孔按照不同高程分為三組，分三個爆破階段進(jìn)行，依次是先對最高高程的爆破孔進(jìn)行起爆，然后是中等高程和最低高程的爆破孔。相比兩臺階法，三臺階法在施工過程中增加了一個爆破過程，爆破震動的時(shí)間間隔更長，從而使得圍巖更好地吸收爆破沖擊波的能量，進(jìn)一步降低了震動的影響。三臺階法能夠在每個爆破階段形成和控制裂隙，有利于巖體的穩(wěn)定和控制，同時(shí)也減小了裂隙的長度，降低了巖體失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)[6]。

需要注意的是，兩臺階法的臺階高度控制在7m以內(nèi)，隧洞開挖循環(huán)進(jìn)尺不大于3m，臺階之間的安全步距控制在5～7m，下臺階左右側(cè)錯開3～5m，初期支護(hù)邊挖邊支護(hù)，同一榀鋼架兩側(cè)不能同時(shí)懸空，下臺階在上臺階噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)70%后再行開挖，單側(cè)臺階拉槽長度不宜超過15m。二次襯砌根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果在沉降收斂穩(wěn)定后施做。三臺階法的臺階形成后，進(jìn)行各臺階開挖、支護(hù)平行作業(yè)；中、下臺階開挖要左右交錯進(jìn)行。施工過程中先護(hù)后挖，采用超前錨桿或超前小導(dǎo)管輔助施工的措施。開挖盡量采用微震光面爆破技術(shù)。初期支護(hù)緊跟開挖面；上、中臺階施工時(shí)，鋼架底腳須設(shè)鎖腳錨桿以利下臺階開挖安全，鎖腳錨桿角度為15～30°。

3.3 施工要求

（１）兩臺階法

隧道洞身開挖采用光面爆破，風(fēng)動鑿巖機(jī)鉆孔，人工裝藥。爆破采用非電毫秒雷管起爆，乳化炸藥或2#巖石硝銨炸藥爆破。開挖使用自制臺架作為施工平臺進(jìn)行施工作業(yè)。格柵鋼架在洞外加工場胎模加工成型，經(jīng)預(yù)拼裝檢驗(yàn)合格后洞內(nèi)安設(shè)。采用濕噴工藝進(jìn)行洞內(nèi)噴射混凝土施工；錨桿采用風(fēng)動鑿巖機(jī)成孔，注漿泵壓注水泥漿或水泥砂漿。隧道鋪底混凝土（路面基層）分左右幅施工，以便車輛通行[7]。

（２）三臺階法

臺階形成后進(jìn)行各臺階開挖、支護(hù)平行作業(yè)，左右側(cè)必須交錯進(jìn)行。初期支護(hù)必須緊跟開挖面，上臺階施工時(shí)，拱架底腳須設(shè)鎖腳錨桿以確保下臺階開挖時(shí)的安全。下臺階在上臺階噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后才可開挖。循環(huán)進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)圍巖的地質(zhì)條件、自穩(wěn)能力和初期支護(hù)鋼架間距合理確定。Ⅲ級圍巖循環(huán)進(jìn)尺不宜超過3.0m；Ⅴ級、Ⅳ級軟弱圍巖上臺階循環(huán)進(jìn)尺不宜超過2榀鋼架設(shè)計(jì)間距；初期支護(hù)設(shè)計(jì)鋼架未封閉成環(huán)的隧道，仰拱一次開挖長度不宜大于3m。臺階分界線應(yīng)在起拱線以上，上臺階長度不得大于30m，下臺階循環(huán)進(jìn)尺不大于2榀鋼拱架的長度，應(yīng)一次落底，并盡快封閉成環(huán)[8]。

工法轉(zhuǎn)換的過程中需加強(qiáng)監(jiān)控量測，如測量結(jié)果變化過大應(yīng)及時(shí)調(diào)整施工工法。調(diào)整前先行封閉掌子面，然后將各開挖分部閉合成環(huán)接至掌子面，待初期支護(hù)穩(wěn)定后再行轉(zhuǎn)換施工。由于工法是從小斷面轉(zhuǎn)換至大斷面施工，轉(zhuǎn)換完成后為保障施工安全，要嚴(yán)格控制循環(huán)進(jìn)尺，在監(jiān)控量測結(jié)果穩(wěn)定后方可按轉(zhuǎn)換后正常工藝施工[9]。

3.4 施工措施

兩臺階法的炮眼布置如圖1所示，三臺階法的炮眼布置如圖2所示。

施工時(shí)根據(jù)拱頂下沉檢測結(jié)果，必要時(shí)對拱頂設(shè)豎向臨時(shí)支撐。整個過程要嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤測量”的施工原則。開挖方式均采用爆破開挖，爆破時(shí)嚴(yán)格控制炮眼深度及裝藥量，對開挖循環(huán)進(jìn)尺流程嚴(yán)格把控[10]。

鋼架之間縱向連接鋼筋應(yīng)按要求設(shè)置，并按有關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)圖的要求進(jìn)行監(jiān)控量測，及時(shí)反饋結(jié)果，分析洞身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，為支護(hù)參數(shù)的調(diào)整、澆筑二次襯砌的時(shí)機(jī)提供依據(jù)。

3.5 爆破安全驗(yàn)算

爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。

最大單響藥量、振速、爆心至建（構(gòu)）筑物的距離三者關(guān)系式如下：

式中，為一次爆破的最大單響裝藥量，kg；為藥包中心至建（構(gòu)）筑物的最近距離，m；為介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動速度，cm/s；為與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。根據(jù)本標(biāo)段隧道地質(zhì)情況，此處取150；取1.3進(jìn)行驗(yàn)證校核。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，龍鳳山隧道出口路基段實(shí)施爆破對土坯房造成影響范圍為直線距離789.92m內(nèi)，對磚房造成影響范圍為直線距離271.36m內(nèi)。

4 結(jié)論

通過對臨臨高速公路龍鳳山隧道地質(zhì)情況和爆破施工技術(shù)的闡述，以及爆破過程中對周邊建筑物的動力響應(yīng)特征的分析，得出以下結(jié)論：

（１）通過隧址現(xiàn)場的情況分析，先設(shè)計(jì)出了爆破施工方案，包括爆破炮眼布置、最大安全裝藥量的計(jì)算以及爆破參數(shù)的設(shè)計(jì)等。

（２）對爆破產(chǎn)生的振動，進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果分析，并經(jīng)過公式計(jì)算，得出該工程爆破結(jié)果符合《爆破安全規(guī)程》的要求。

（３）對附近建筑物振動響應(yīng)特性進(jìn)行分析，隧道工程中的爆破作用可以將爆破振動導(dǎo)致振動結(jié)構(gòu)破壞階段歸納為應(yīng)力波沖擊時(shí)期、裂縫擴(kuò)展時(shí)期和裂縫貫通時(shí)期。

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