隧道爆破施工关键技术

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重庆渝中连接隧道,全长300米,位于重庆最繁华的商圈——解放碑地区,隧道上方高楼密布,交通繁华,并有宋朝古建筑,国家重点文物保护单位罗汉寺,且地铁3号线与隧道顶端相切,环境极其复杂。

该项目采用了极其严格的安全指标,即要求隧道全线地面振速1.0 cm/s以下。国内其他项目中,仅在个别保护点采用过该指标,从未在全线实施过;隧道在保护单位罗汉寺区域的控制振速要求不超过0.5cm/s;,采用常规爆破技术很难满足安全要求。

该项目隧道爆破精确控制的难点是:(1)受常规爆破器材非电雷管自身的影响,常常以极小进尺完成全断面开挖,不仅效率低,还给正常施工带来极大干扰。电子雷管虽然精度高,但因价格高昂而限制了其推广应用;(2)低振速与进尺间矛盾难以调和,在高安全振速下,如何以普通雷管实现正常进尺并降低爆破次数,是现在城市隧道爆破面临的一个技术瓶颈,也是严重制约城市密集建筑群下爆破施工的难题。(3)雷管延时范围无法满足微差控制精度要求,设计人员无法根据雷管延时特性进行针对性的起爆设计;(4)小振速下爆破参数如掏槽孔数、单孔药量、微差间隔时间等尚无较好的确定方法。

针对各种困难,我们在使用常规爆破器材条件下,为密集建筑群下爆破振动的精确控制探索出了一些新的思路,研究出了严苛高安全振速下城市隧道爆破实现低成本、高效和精确控制的新方法。

该项目的理论成果主要有:(1)以实测雷管各段准确延时范围为基础,针对各段不同间隔时差特性进行掏槽设计和分段设计;突破了按雷管名义段别设计的传统做法;隧道掏槽实现不跳段逐孔起爆。这些对于城市隧道爆破振速精确控制具有重要的意义。(2)提供了一种比按萨氏公式计算药量更为精确的方法。该方法具有严谨的数学、力学基础。经现场施工效果证明,完全符合实际情况。(3)采用普通爆破器材,实现了与电子雷管相同的高安全性指标,但成本较后者大幅降低,这对今后城市隧道爆破振动的严苛控制和低成本施工具有示范意义。

两年来的爆破施工中,施工全线爆破振动均在1.0cm/s以内,罗汉寺及附近区域振速不超过0.5cm/s,取得了良好的社会和经济效益。