浅谈小间距邻近既有高速铁路单线隧道控制爆破施工经验论文_汤尚茂

【摘要】：随着我国交通事业的发展，中国铁路无论是运营管理，还是技术水平，已然昂首走在世界铁路的发展前列。“交通强国，铁路先行”，中国铁路一直在不断的推陈出新，与时俱进，力作时代的领跑者。同时，因为大量新建铁路引入既有车站的需求，邻近既有铁路隧道的爆破工程施工大量增加，施工过程对既有隧道运营安全带来极大影响。本文通过对小间距邻近既有线隧道控制爆破施工的经验总结，给类似爆破工程施工提供有效参考。

【关键词】：既有线、小间距、控制爆破、监测

一、工程概况

新建浦城至梅州铁路武调隧道和疏解线武调1号隧道分别位于既有昌福铁路武调一号隧道的左右侧，武调隧道全长3300米（DK227+430~DK230+730），疏解线武调1号隧道全长1068米(SJDK227+440~SJDK228+508)，主要围岩为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，均为时速160公里/小时客货共运单线铁路隧道。新建隧道与既有隧道的衬砌净间距为3.03米～800米，断面面积为47~65㎡，隧道进口距离建宁北站中心约700米。既有昌福铁路为客货共线双线铁路，客运时速200公里/小时，货运时速120公里/小时。

邻近既有线新建隧道平面位置关系图

洞口立面位置关系

二、存在的困难

新建隧道与既有昌福铁路隧道距离小，新建武调隧道与既有隧道最小净距为3.31m，新建疏解线武调1号隧道与既有隧道最小净距为3.03m。隧道正常爆破时，爆炸产物强烈的压缩邻近的空气，使其压力、密度、温度突然升高，形成空气冲击波，对既有线隧道容易引起衬砌变形、结构位移、异物掉落、轨道位移、接触网稳定等造成影响。同时，新建隧道围岩自稳性差、富水量较大，洞口段埋深浅，易坍塌，容易导致既有隧道偏压变形，影响运营安全。

三、解决措施

根据西南交大及有关专家的安全评估意见，结合南昌铁路局有关安全管理要求，按照“早预报、管超前、少扰动、短进尺、严注浆、快封闭、弱爆破、勤量测、紧衬砌”的原则，严格控制进尺，采用精准控制爆破，优化施工工艺，减少大药量爆破施工对围岩的扰动，确保结构稳定和施工安全。

根据专家意见及《爆破安全规程》，模拟计算爆破振速与装药量的关系（V=爆破振速计算），经专家会评估，制定“100米线间距以内爆破振速小于2.0cm/s，大于100米线间距爆破振速小于1cm/s”的爆破振速控制指标，不同围岩等级分别在天窗点内组织试爆，并总结调整优化爆破参数后再持续施工，达到控制爆破振动的目的，确保既有隧道安全。

同时在既有隧道内装设监控设备，对隧道结构的位移、爆破振动、隧道结构的应力、轨道几何状态等进行监测分析，判断爆破施工对既有隧道产生的影响，及时调整施工方案，确保安全。

（一）施工总体方案

根据对爆破振速的测算结果，按照新建隧道与既有隧道垂直距离将隧道施工分为4个段落，分别制定专项施工方案。具体如下：

1、邻近既有线距离3.3m-30m里程段，采用机械法开挖施工。

2、邻近既有线距离30m-50m里程段，采用天窗点内控制爆破法施工（对爆破振速进行监测，振动速度值不得大于2.0cm/s）。Ⅲ级围岩采用全断面施工，每天1个循环开挖，每循环进尺按1.2m；IV级围岩采用台阶法施工，每天1个循环开挖，每循环进尺按1.2m；V级围岩采用短台阶施工，每天1个循环开挖，开挖每循环进尺按0.8m。

3、邻近既有线距离50m-100m里程段，在天窗点内控制爆破施工（对爆破振动进行监测，振动速度值不得大于2.0cm/s）。Ⅲ级围岩采用全断面施工，每天1个循环开挖，每循环进尺按1.2m；IV级围岩采用台阶法施工，每天1个循环开挖，每循环进尺按2m；V级围岩采用短台阶施工，每天1个循环开挖，开挖每循环进尺按0.8m。

4、邻近既有线距离100m-1000m里程段施工，点外爆破施工（对爆破振动进行监测，振动速度值不得大于1.0cm/s）。Ⅲ级围岩采用全断面施工，每天2个循坏，每循环进尺按3m；IV级围岩采用上下台阶法施工，每天2个循坏，每循环进尺按2m；V级围岩采用短台阶施工，每天2个循坏，开挖每循环进尺按0.8m。

制爆破

（二）控制爆破专项方案

按照“多打眼、少装药、短进尺、弱爆破”的控制爆破方法进行施工，按照与既有隧道100米线间距为分界点，分别以“小于100米线间距控制振速2cm/s，大于100米线间距控制振速1cm/s”为控制指标，进行专项爆破设计。隧道III级围岩采用全断面爆破开挖，IV级围岩采用台阶法爆破开挖，隧道V级围岩采用的短台阶法爆破开挖。

炸药选用2号岩石乳化炸药规格（￠32m,长200mm,重0.2kg），毫秒延期导爆管雷管（用于孔内），以及导爆管瞬发雷管（用于孔外网路联接），导爆索（用于周边孔爆破）。周边孔采用间隔装药，即将炸药卷按设计间隔距离捆梆在竹片（条）上并全长贯穿导爆索，孔底略增加药量，采用正向起爆。其余炮孔均采用连续不耦合装药，（必要时可采用耦合装药），采用反向起爆，并采用孔外延期。起爆顺序为掏槽孔先爆，辅助孔次之，周边孔最后响。

根据爆破区域周边环境、地质情况及被保护物安全要求，为确保既有线设施和列车运营安全，控制爆破方案中采用装药量参数如下：

1、隧道III级围岩采用的全断面爆破开挖，循环进尺1.2m的爆破区域，每次爆破总装药量53kg以内，最大单段装药量在6kg以内；循环进尺3m的爆破区域，每次爆破总装药量140kg以内，最大单段装药量在15kg以为。

2、隧道IV级围岩采用的台阶法爆破开挖，循环进尺0.8m的爆破区域，每次爆破总装药量32kg以内，最大单段装药量在3.68kg以内；循环进尺2m的爆破区域，每次爆破总装药量50kg以内，最大单段装药量在6.4kg以为。

3、隧道V级围岩采用的短台阶法爆破开挖，循环进尺0.8m，每次爆破总装药量21kg以内，最大单段装药量在2.6kg以内。

全断面炮眼布置示意图

上下台阶炮眼布置示意图

（三）既有线隧道监测方案

根据爆破影响区域及距离，对既有昌福线武调一号隧道进行监测。主要对既有隧道衬砌结构位移、爆破振动、结构应力、轨道几何状态、异物侵限等进行实时监测。监测需要的设备及仪器有全站仪，Geomos 专业监测软件，基准点棱镜，TC4850N爆破振动仪，应力计，数据传输线等。 监测方法根据新建武调隧道和新建疏解线武调1号隧道的施工进度埋设测试仪器，然后调试仪器设备处于采集状态。隧道爆破时仪器将自动采集爆破振速和应力变化，并将结果传输到控制中心。控制中心接收到结果后进行处理分析，生成报告。控制指标如下表：

建宁北站、直放站 3.0cm/s 2.5cm/s 爆破振速预警值折减0.5cm/s

应变计布置图

轨道监测点布置图

现场轨道尺寸监测

异物侵限自动监测摄像头

四、取得的成效

新建武调和武调1号隧道控制爆破施工自2017年7月起至2018年12月止历时17个月，严格按照方案进行施工，及时对监测数据经行整理分析，调整爆破参数，爆破振速均未超标，隧道顺利贯通，未对既有线隧道结构、轨道结构及周边构筑物造成影响，未对既有线运营安全产生影响。

【总结】：小间距邻近既有线隧道爆破施工技术的改进不是一朝一夕的，谨以本文，望有助于铁路隧道施工技术的提升，确保施工安全，助力交通强国。

论文作者:汤尚茂

论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年3期

论文发表时间:2020/4/3

标签：隧道论文;  围岩论文;  进尺论文;  药量论文;  间距论文;  台阶论文;  断面论文;  《工程管理前沿》2020年3期论文;