浅埋大跨隧道施工爆破监测与减震技术研究

隧道作为目前我国交通建设的重要环节,其爆破施工对于周围环境的影响是不可避免的,尤其是浅埋的大跨度隧道,施工人员在对其进行爆破施工时,不仅会对周围建筑物造成震响或者是裂缝的影响,在某些山区部位还容易造成边坡的滑塌,对施工周围环境具有非常大的影响。而施工人员目前则纷纷加强了对隧道施工的爆破施工监测以及减震工作,本文就是以浅埋大跨度的隧道施工爆破影响为例,谈论了其具体的爆破监测以及减震工作技术,希望能够为相关的工程建设人员提供一定的帮助。

一、浅埋大跨度的隧道施工的爆破监测

随着隧道施工工艺的不断完善,隧道施工研究人员近几年来逐渐加强了对于隧道施工的震害影响的研究力度,力求通过有效的震动监测来达到对于爆破施工所造成的地震强度的相关数据的获得,从而采取措施将爆破的震害降低到最小。而在隧道施工中爆破影响最为严重的则要数浅埋的大跨度隧道工程,本文下面就针对类似工程来分析一下其具体的爆破震动监测:

首先,工程研究人员必须对工程的最大开挖跨度、高度、洞口段埋深等进行有效的测量,并切实地对隧道围岩的岩层岩性、薄厚状况、构造特点等实施分析,以此确定爆破工作的可行性,同时针对隧道的上断面及下断面的爆破震害程度的不同,来为其采用适当的爆破方法。然后,工作人员进行震动测试时,要将掘进爆破时产生的地表震速作为其主要的数据采集工作,并且对洞内的衬砌震速进行同步监测以达到对地震波的缩减规律的掌握。而其震速监测点的分布大致如下图所示:

其次,研究人员要为爆破监测工作选择合适的速度传感器、震动记录仪以及PC机和打印机等,比如采用IDTS3850的震动记录仪,将其采样的速率定为200Ksps来实施8段爆破波形的同步三维记录,然后再对其具体的波形、图谱及其他参数等进行分析。而且,工作人员要将三维的纵向及横向采集波的速度传感器紧贴着测点进行独立的粘帖,然后再启动数据采集的装置,保证爆破时产生的应力波都能够在围岩中进行传导,然后由计算机对信息进行采集、分析等。

再者,工作人员要对爆破震动监测的各项数据进行回归分析、地表震速分析、主震频率分析等,为减震工作提供充足的数据参考。以对数据的回归分析来讲,目前主要采用萨道夫斯基的经验缩减公式进行建模及预测分析,其监测公式如下所示:V = k(Q 1/ 3R)a ,其中K和a就是场地的因素与缩减的指数,而Q则是指爆破所采取的药量,R则是爆破源和监测点的距离,V则是指质点的震速。在监测中,工作人员会得到多组有效监测数据,将这些数据转化为图表则如下图:

由此图可以看出,垂向震速在同一个侧点钟往往是最大的,而横断面上方的震速基本上呈现对称分布的状态,而纵轴测点的震速则由成洞区向未开挖的区域逐渐递减。而从监测工作所得到的数据来分析,工作人员也可以得到地震频率的分布比较均匀分散的结论,且其传播特性随着传播媒介的性质而呈现多样的变化。

二、浅埋大跨度的隧道施工减震技术

1、选用降震性能器材,设置合理减震掏槽

隧道爆破工作在极大的程度上受到炸药以及雷管等器材的影响,施工人员要想避免过大的震害,就应该为爆破工作选用具备降震性能的器材。而根据上文的监测工作可知,震动速度直接受到炸药爆破速度的影响,工作人员要采用直径小且爆破速度慢的炸药与毫秒的微差较小的雷管等来进行爆破,确保爆破工作在低速度、低猛度、低密度等的基础上开展,尽量降低爆破的震速及震害。同时,减震掏槽在爆破工作是地震强度的主要生发点,工作人员必须采用矩形的直眼掏槽等形式来增加掏槽的爆破空面,使掏槽孔眼深度加深,从而使降低爆破所产生的震动效应。

2、预加固浅埋的地层,降低中导坑的跨度

爆破震害在浅埋地层的影响最为明显,工作人员要降低浅埋隧道的震害,就应该对浅埋地层进行预加固处理,比如,采用自进式的锚杆来为挖掘工作进行预支护,同时配合结网锚喷,或者是对松散地质的地表实施注浆加固等,以切实地降低浅表地层的爆破所造成的滑塌危害。而且,施工人员还可以采用台阶法施工来为中导坑进行减跨处理,保证隧道爆破时其成洞能够得到支护的及时稳定,以将中导层进行分次爆破施工,减少单断面所承受爆破力度,进而减弱爆破的危害。

3、做好爆破质量监测,严格控制爆破参数

施工人员要避免爆破造成的震害就必须对爆破工作进行有效的监测,达到对爆破震动的各种参数的有效把握,从而根据震动参数来采取有效的减震措施。如在爆破监测完成后,工作人员可以根据参数将爆破的台阶高差合理地控制在15厘米以内,同时将洞内衬砌及地表的震速控制在安全震速范围内。而以具体的爆破参数来讲,工作人员最应该重视的就是总的装药量以及单段的起爆炸药量,且对于炮眼的间距和起爆的时间也应该做好间隔控制,同时避免地表的地震波产生叠加状况。此外,工作人员还要尽量对炮眼进行堵塞,以保证其爆破之后的岩渣块度呈现均匀分布,降低散碎的飞石对于衬砌的损害。

三、结语:

浅埋的大跨度隧道在进行爆破施工时,对于周围环境的震动危害是不可避免的,而施工人员必须在施工中进行完备的监测,并根据监测的结果来采取有效的措施对震动危害进行应对,进而推动隧道爆破施工的顺利实施。

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