新建衢宁铁路塔石岭隧道上跨既有公路隧道控制爆破施工技术

新建衢宁铁路塔石岭隧道上跨既有公路隧道控制爆破施工技术摘要：新建衢宁铁路塔石岭隧道上跨龙丽高速及S328省道既有隧道，铁路隧道与既有公路隧道净距小，控制爆破要求高。通过采取浅眼多循环、微差控制爆破、增加雷管段数、减少最大单段装药量、中间预留空孔楔形掏槽等控制爆破施工技术，确保既有公路隧道结构安全。关键词：上跨隧道；既有隧道；控制爆破刖言近年来，我国交通工程建设蓬勃发展，在众多高速铁路、既有铁路增减二线、高速公路、城市地铁等重大基础设施建设过程中，受地形地质条件制约，为了提高功效、节约成本特别是土地资源，通常会出现临近隧道施工的情〉兄。新建隧道施工过程中控制爆破不好，易破坏既有隧道结构，从而影响既有隧道运营安全。对既有隧道结构安全的影响主要为爆破震动影响和围岩应力重分布影响，为确保既有公路隧道的安全，新建铁路隧道必须进行控制爆破。工程概兄新建衢州全宁德铁路塔石岭隧道位于浙江省龙泉市境内，单线铁路，设计时速为160km/h，起讫里程为DK148+642-DK152+314，全长3672m。隧道最大埋深244m。隧道内设置人哼坡，变坡点位于DK151+150处，进口全变坡点段为5.1%。的单面上坡，变坡点全出口段为5.1%占勺单面下坡。地质情况隧区为剥蚀丘陵区，地形起伏大，自然坡度约30~55度，植被茂密，以乔木及灌木为主。丘坡表层为Qel+d粉质黏土，褐黄色，硬塑，局部夹碎石，层厚约2~3m;下伏基岩主要为侏罗系上统上段（J3d2）流纹质含角砾玻屑凝灰岩，强一弱风化，强风化层呈黄褐色，厚度16-29m其下为弱风化层，岩质硬，岩体破碎节理裂隙发育。地下水主要为基岩裂隙水，隧区地表水为冲沟水。交叉情况与龙丽高速交叉情况衢宁铁路塔石岭隧道与丽龙高速塔石岭隧道交叉里程为DK150+517（右幅）和DK150+562（左幅），线路夹角为60度，隧道交叉平面及立面示意见图4.1-，净距约33.19m（右幅），33.67m（左幅），交叉处地表标高约480m，新建隧道标高约298m，隧道埋深182m。意图爆破技术爆破开挖方案及技术要求（1） 爆破产生的震动不能对既有隧道衬砌产生破坏效应。（2） 爆破时必须将飞石控制在安全距离内，确保人员设备安全。根据《爆破安全规程》（GB6722-2014）规定，对既有隧道的最大允许振动速度应<10cm/s。结合实际情况，龙丽高速和S328省道已运营多年，并考虑到多次爆破可能造成累积损伤，须控制爆破震动速度值<5cm/s。鉴于新旧隧道间距较小，为减少对既有隧道的扰动，结合既有隧道衬砌的实际状况和《塔石岭隧道跨龙丽高速及S328既有隧道安全评估报告》的风险评估意见，采用分区掘进、浅眼多循环、微差控制爆破、增加雷管段别、减少单段最大装药量、不耦合装药、中间预留空孔楔形掏槽等技术进行控制爆破。5.2主要钻孔设备及爆破器材选取钻孔设备根据选取的爆破方案，隧道爆破钻孔机具采用YT-28气腿式凿岩机、440mm的钻头钻孔，钻杆长度分别为2m、3m及4m。爆破器材根据爆破规模及岩石特性，爆破器材采用延时非电毫秒雷管及乳化炸药，塑料导爆管起爆。5.3爆破技术设计5.3.1跨龙丽高速塔石岭隧道爆破技术设计当开挖到距离龙丽高速塔石岭隧道上方一侧35m处时，开始控制爆破。开挖部位距离既有隧道正上方＜15m时，上下台阶法开挖，进尺1.2m，单段最大装药量控制在5kg，掏槽采用中间预留空孔楔形掏槽技术。邻近既有隧道的底板孔，两个装药孔之间设一空孔作为减震孔，空孔与装药孔的间距为0.225m。开挖部位距离既有隧道正上方15〜35m时，上下台阶法开挖，进尺3m，单段最大装药量控制在12kg。开挖部位距离既有隧道正上方＞35m时，全断面法开挖，进尺3m，单段最大装药量控制在30kg。5.3.2跨S328省道坑岭底隧道爆破技术设计当开挖到距离S328省道坑岭底隧道上方一侧50m处时，开始控制爆破。开挖部位距离既有隧道正上方＜25m时，掏槽采用中间预留空孔楔形掏槽技术。近既有隧道的底板孔，两个装药孔之间设一空孔作为减震孔，空孔与装药孔的间距为0.225m。上下台阶法开挖，进尺0.6m，单段最大装药量控制在2.5kg。开挖部位距离既有隧道正上方25〜50m时，掏槽采用中间预留空孔楔形掏槽技术。上下台阶法开挖，进尺1.2m，单段最大装药量控制在5kg。开挖部位距离既有隧道正上方＞50m时，全断面开挖，进尺3m，单段最大装药量控制在30kg。5.3.3爆破基本参数炮眼深度在塔石岭隧道短进尺爆破时，为避免单段装药量过大引起强震效应，取炮孔深度0.6m、1.2m及3m，掏槽孔超深0.2m。炮眼间距周边眼距E取(10〜15)Dcm；周边眼间距抵抗比E/W一般为0.5〜1.2。其它孔孔距a一般为8〜25D。上下台阶法开挖，每对掏槽孔的孔口距取1m，孔底距取20cm，同排相邻掏槽孔距取50cm；全断面进尺3m时，每对掏槽孔的孔口距取1.2m，孔底距取20cm，同排相邻掏槽孔距取50cm；掏槽孔两侧布置的辅助孔距取85cm，两排辅助孔间间距为70cm；周边眼及底板眼孔距E=45cm，周边眼与内圈眼抵抗线W=45cm，内圈眼孔距为60cm。炸药单耗qq=1.4x(f/s)1/2。式中q为炸药单耗(kg/m3)，f为岩石普式系数，s为开挖断面积。按式计算得q=0.58—0.95kg/m3，取q=0.9kg/m3。炮眼数量5.3.6钻爆设计按上述参数，以上跨S328坑岭底隧道II级围岩Va型衬砌，开挖进尺0.6m，上下台阶法开挖，炮孔布置如图5.3-1所示。以上跨S328坑岭底隧道II级围岩Va型衬砌，开挖进尺0.6m，上下台阶法开挖为例，各炮孔的装药量分配见表5.3-3所示。6施工监控量测6.1爆破振动监测根据爆破采集和试验方法，并结合《爆破安全规程》中的相关要求对既有公路隧道重要部位和位置进行监测，分别对既有隧道衬砌设置爆破振动监测点、应力监测点，并对既有隧道进行监控量测。（1）监测仪器监测采用DSVM_4C振动测试仪、891-11型拾振器、计算机、打印机组成的测试系统，监测系统见图6.1-1。利用爆破振动监测仪获取爆破开挖引起既有隧道衬砌的振动特性，包括振动的最大幅值、频率和持续时长。根据新建衢宁铁路塔石岭隧道对既有隧道的影响，主要监测数据为既有隧道衬砌拱顶的振动速度和振动频率。根据实时监测的数据适当调整控制爆破相关参数，如监测到的震动速度＞5cm/s，采取减振爆破措施。由于工程中岩土体参数多变，结构面的存在也会导致爆破振动变化，并影响K、a数值的选取，采用监测手段实时获取既有隧道衬砌的振动数据。6.3监控量测既有隧道内观察施工中安排专人对既有隧道洞内结构及设施进行观察，主要观察内容为：衬砌交通配套设施有无松动情况，衬砌表面有无新增渗漏水点，原有渗漏水点水量是否增大，衬砌结构有无凸起现象，有无新增裂纹或裂缝，衬砌原有裂纹或裂缝是否有增大趋势。拱顶下沉采用全站仪监测拱顶下沉。周边收敛采用全站仪监测周边收敛。在既有龙丽高速塔石岭隧道和S328省道坑岭底隧道内布置监测断面，每20m一个断面，各设置5个断面，3条收敛基线。新建隧道开挖到距龙丽高速塔石岭隧道上方70m、距S328坑岭底隧道100m时开始监测。7结束语（1） 新建铁路隧道跨越既有公路隧道控制爆破根据不同爆心距，严格控制最大单段装药量以有效控制爆破震动速度。结合施工实际情况，及时分析现场施工数据与监测数据，调整优化原钻爆方案，修正爆破参数，确保既有公路隧道结构安全和新建铁路隧道爆破效果。（2） 通过在新建铁路隧道内进行控制爆破试验并监测对应爆破震速，回归分析求得既有围岩系数K、a值，指导爆破设计参数调整；铁路隧道与既有公路隧道距离很近时，应加强监测，当爆破震动超出允许值时及时调整爆破参数，确保既有公路隧道的安全。（3） 邻近既有公路隧道进行铁路隧道爆破施工需分区开挖，首先爆破远离既有公路隧道的区域，为后续爆破区域施工创造新的临空面，以确保既有公路隧道的安全。（4） 在靠近既有公路隧道底板孔之间设置空孔减震孔，可以起到