硬质岩地层下隧道近接施工逐孔微差爆破效果研究_陈可刚.pdf

工程技术建 筑 技 术 开 发88 Engineering and TechnologyBuilding Technology Development第50卷第2期2023年2月3.3 高度控制结论通过上述计算方法计算出需保留的望山视廊内各个地块高度，通过该方法计算得出的高度值为理想值，实际应结合现状地块高度进行调整，根据完整地块统一进行高度控制，避免按照视廊控制线机械分割地块。针对现状已无法逆转的地块予以保留，对闲置地块和未来城市更新地块的高度控制应按照计算值进行高度控制。拟定的保护视廊1、2、6涉及到安康老城范围下以外的城市地块，在规划高度控制时应予以统筹考虑，控制望山保护视廊内建筑高度。4 结束语通过尝试安康滨江天际线三维立体空间进行立面和平面二维空间矢量化，将视域平面映射至具体地块，通过视线分析原理保证山体景观轮廓显露的前提下，计算各个地块建筑高度，从而达到保护现存较好的望山视廊的目的。文章对望山视廊控制仅从高度控制进行研究，未涉及视廊内其他控制要素如建筑形态、色彩等，以期对其他类似山水城市望山视廊保护提供一定的经验借鉴，从而在规划、建设、管理方面提供一定的可操作性较强的城市高度管控要求，达到保护城市山水自然环境、引景入城，保留城市记忆乡愁的目的。参考文献1 邢卓.结合自然山水的总体城市设计研究以陕南安康为例D.西安：西安建筑科技大学，2003.2 张国财.安康市老城区城市特色风貌延续策略研究D.西安：西北大学，2020.3 翟明彦，刘华，宋亚程，等.基于自然山体景观显现的视觉分析与高度控制以南京浦口求雨山地段高度管制研究为例J.建筑与文化，2014（4）：4045.4 李珏.山水城市空间形态分区控制方法研究D.广州：华南理工大学，2012.硬质岩地层下隧道近接施工逐孔微差 爆破效果研究陈可刚（中铁二十二局集团第三工程有限公司，福建厦门 361000）摘要 以硬质岩地层下小净距接近工程为依托，结合国内外研究成果，展开对接近工程中新建隧道逐孔微差爆破施工效果研究。以动态化反馈施工理念为依据，充分利用监控量测，爆破设计参数完善，爆破方案优化，及时对新建隧道爆破产生的振动速度、位移和二次衬砌应力增量进行监测分析，减小新建隧道爆破影响效应；现场监测结果表明，采用逐段优化后逐孔微差爆破等爆破参数，设计合理，新建隧道下穿爆破未对既有隧道安全产生较大影响。以期为类似工法隧道工程爆破掘进施工提供参考和借鉴。关键词 硬质地层；微差爆破；合理爆破间隔；施工效果 中图分类号U 25 文献标志码A 文章编号1001-523X(2023)02-0088-03STUDY ON THE EFFECTIVENESS OF HOLE-BY-HOLE MICRO-DIFFERENTIAL BLASTING FOR TUNNEL PROXIMITY CONSTRUCTION UNDER HARD ROCK FORMATIONChen Ke-gang AbstractBased on the small-clearance approach project under hard rock stratum,the study on the construction effect of hole-by-hole differential blasting for new tunnels in the approach project is carried out by combining the domestic and international research results.Based on the concept of dynamic feedback construction,we make full use of monitoring and measurement to modify the blasting design parameters,optimize the blasting plan,and monitor and analyze the vibration speed,displacement and stress increment of secondary lining in the existing tunnel after blasting in the new tunnel.The research results provide reference for similar tunnel projects in terms of theory and construction methods.Keywordshard strata;differential blasting;reasonable time;construction effect大量工程实践发现，爆破振动主要表现形式为地震波，从理论上讲，如果微差间隔时间选择合理，由前段爆破产生的地震波与后段产生的地震波可相互迭加，减小爆破振速，达到减震目的。目前国内外学者已进行大量研究。收稿日期：20230105作者简介：陈可刚（1989），男，福建武夷山人，工程师，主要研究方向为桥隧工程施工技术。工程技术建 筑 技 术 开 发 89Engineering and TechnologyBuilding Technology Development第50卷第2期2023年2月周贤舜等1研究表明仅采用比例距离无法精确描述微差延时起爆技术爆破冲击波超压衰减规律。史晓鹏等2根据某铅锌矿现场存在爆破振动问题，通过分析大量监测数据，确定该矿山爆破合理微差间隔。张亮等3提出一种结合CEEMDAN算法、排列熵及奇异值分解理论，解决微差爆破间隔时间中模态混叠和伪分量问题。梁水斌4在市中心基坑中利用微差起爆技术，提高施工功效并减小对周围环境影响。王剑明5针对爆破振动分析难题，采取微差延迟、减震工法等措施，有效实现减小振动破坏目的。1 工程概况1.1 工程背景新大帽山1号隧道为新福厦高铁进岛上行联络线单线隧道，设计时速为120 km/h，全长1401 m。隧道进出口里程分别为：XLSDK1+725、XLSDK3+011，最大埋深115 m。隧道在里程XLSDK2+090处下穿既有动走2线新刘塘1号隧道，交叉段长度为455 m，两隧道最小净距为8.32 m，隧道间平面交角为303303。新大帽山1号隧道实际情况如图1所示。图1 新大帽山1号隧道平面示意（计算机截图）1.2 爆破设计及施工工法目前已有实践经证实，充分利用微差爆破技术，能有效帮助实施对象在减少炸药单耗、降低爆破振动危害、提高破岩效果等方面起到很好的效果6。新建大帽山1号隧道在下穿既有新刘塘1号隧道采用台阶法进行开挖，炸药选用乳化炸药、炮孔直径42 mm、雷管采用毫秒级数码电子雷管，爆破时需采取单孔单响（逐孔）、单段延迟间隔时间任意设置，不受段别数量限制，根据爆破数据进行动态调节。2 爆破振动现场监控量测本工程爆破振动测试监测点以20 m为间距依次在隧道边墙50 cm 处布设5个断面，选取交叉段范围前后30 m左右，即4D（D为新建隧道洞径宽度8.6 m）范围内进行微差爆破，每个断面设置2个测点，即在隧道左右边墙设置爆破测振仪。监测系统主要由BlastNET型振动仪和三分量振动速度传感器构成，当爆破振动信号传来时，系统会自动记录和存储整个动态波形，如图2所示。爆破测振系统静力水准仪表面应变计图2 既有隧道监测仪器（计算机截图）因此，除上述爆破振速监测外，还针对既有新刘塘1号隧道沉降、隧道收敛、轨道沉降、轨道水平位移和二次衬砌结构应力进行监测。3 新建隧道爆破优化及效果分析3.1 新建隧道微差爆破优化针对微差爆破特点，其爆破作用引起的地震波具有短时、速度快、易突变等特性，是一种无法准确预知的非平稳随机波，结合复杂多样的爆破介质、不同结构形式的建（构）筑物等影响因素，因此合理的微差时间选择成为重中之重。新建隧道根据以往大量爆破施工经验，前期爆破孔间延迟爆破时间取为16 ms。对于最佳微差爆破时差的探索性工作国内已有开展，长沙矿山研究院以及其他研究单位在德兴铜矿微差爆破地震效应的研究分析发现，爆破振动强度大小与衰减规律均受微差间隔时间影响；研究发现在相同等效距离下，最佳微差间隔时间在2550 ms7。因此，本工程在通过下穿段时微差爆破优化方案优先考虑增大微差爆破间隔时间。3.2 爆破效果分析3.2.1 既有隧道爆破振速依据微差爆破方案和现场监测情况，当爆破振速大于预警值时就采取优化措施，最终新建隧道爆破所采取的微差间隔时间随距交叉点距离的减小分别设置为16 ms、20 ms、25 ms和35 ms，图3为交叉点前后30 m范围内，新建隧道上台阶微差爆破于交叉点处所测爆破振速变化情况。由图3（a）可知，前半段爆破振速平均值为1.77 cm/s，后半段为1.61 cm/s，减小幅度9.17%，这工程技术建 筑 技 术 开 发90 Engineering and TechnologyBuilding Technology Development第50卷第2期2023年2月表明新建隧道开挖产生的空腔阻碍了爆破地震波的传播，同时临空面的存在地震波会向释放并消耗更多能量，导致交叉点处所产生的振速较小。-30-25-20-15-10-50510 15 20 25 301.01.52.02.5爆破振速/(cm/s)掌子面距交叉点距离/m两隧道交叉点隧道开挖方向（a）-30-25-20-15-10-501.01.52.02.5爆破振速/(cm/s)掌子面距交叉点距离/m 监测值 拟合曲线预警值35 ms25 ms20 ms16 ms微差爆破间隔时间（b）图3 爆破振速曲线（a）交叉点30 m范围内爆破振速曲线；（b）开挖至交叉点爆破振速曲线由图3（b）图可知，各微差爆破间隔时间从短到长所适用区间范围大致为42.5D、2.52D、2D1.5D和1.50D。其中当微差时间为16 ms时，爆破振速增大速率最大，而当微差时间为35 ms时，爆破振速有了明显的降低，最大值为2.42 cm/s，满足临近营业线指挥部规定振速标准。上述结果表明微差爆破合理时间应考虑爆心距因素的影响，随着爆心距的减小合理微差时间应增大，使得所产生的地震波不会产生明显叠加，降低爆破 振速。3.2.2 既有隧道位移根据监测结果，道床位移如图4所示。由图4可知，道床沉降位移绝大部分断面均表现为沉降，最大值为0.47 mm；横向和纵向位移呈现出上下波动现象，其中道床纵向均为正，即表示为拉伸，绝对值最大为0.16 mm。GD02GD04GD06GD08GD10GD12GD14GD16GD18GD20GD22GD24GD26GD28GD30-0.60-0.45-0.30-0.150.000.150.30道床位移/mm监测点号道床沉降道床横向道床纵向图4 既有隧道各断面道床位移整体上来看道床位移表现正常，道床呈现下沉的 趋势。综上所述，既有隧道爆破振速和道床位移均满足后行隧道对先行隧道影响控制标准。4 结束语在硬质岩地层下隧道近接施工对微差爆破合理微差时间进行优化后，基于现场监测数据对优化后爆破效果开展研究，得到如下结论。（1）新建隧道在交叉点前爆破所产生的影响要大于开挖交叉点后。（2）微差爆破合理时间应考虑爆心距因素的影响，随着爆心距的减小合理微差时间应增大，使得所产生的地震波不会产生明显叠加，降低爆破振速。（3）新建隧道下台阶爆破所产生爆破振速较上台阶来说明显减小，且因未对微差时间进行优化，爆破振速值增大速率较上台阶更大。（4）根据既有隧道监测结果发现道床沉降最大值为0.47 mm，道床纵向最大为0.16 mm，均符合位移控制标准。参考文献1 周贤舜，张学民，王立川，等.隧道微差爆破冲击波超压衰减规律分析和预测J/OL.铁道科学与工程学报：11220220905.2 史晓鹏，解联库，吴春平，等.毫秒延时爆破合理间隔时间研究J.有色金属（矿山部分），2015，67（5）：8588.3 张亮，凌同华，陈增辉，等.基于改进CEEMDAN方法确定微差爆破实际延期时间J.振动与冲击，2020，39（20）：274280.4 梁水斌.市政基坑混凝土支撑梁微差延期爆破拆除技术J.铁道建筑技术，2021（3）：136139，165.5 王剑明.地铁车站暗挖钻爆施工振动分析与控制研究J.铁道建筑技术，2019（5）：128131，136.6 周梓彬.基于波形叠加的合理微差时间选取D.沈阳：东北大学，2014.7 陈银鲁.爆破震动信号的能量分析方法及其应用研究D.杭州：浙江大学，2010.