隧道工程控制爆破振动加速度的分析与总结-职称

隧道工程控制爆破振动加速度的分析与总结

陈斌 杨帅龙

摘要：

浙江某工程项目CB隧道下穿办公楼及职工食堂，距离运营工厂较近，为了确保该厂的正常运行，将道爆破施工时一期自由场监测点监测爆破振动加速度控制在0.03g以内，从炸药采购使用、围岩变化情况、爆破参数的合理设置、人员的管理及培训等方面做了大量的调查研究和改进，进一步提高了对爆破施工的质量及安全控制，并取得了较好的效果。

关键词： 振动加速度 爆破参数 地质变化

1.工程概况

CB隧道的主体部分有三条隧道组成。隧道G段及闸门井外H段穿过该发电厂办公楼及职工食堂至海边施工竖井，距离秦山三期核电站反应堆最近处为314m。根据有关地质勘测资料及现场查看，隧道在办公楼底埋深约为18m，隧道所经过的岩层总体较好，岩石强度较高，开挖后，隧道围岩较稳定，采用全断面一次爆破开挖成型。

2．爆破振动加速度的现状与分析

2.1爆破振动加速度的控制要求

确保CB隧道掘进时该电厂正常运行并安全通过办公楼及职工食堂，保证CB隧道爆破施工时一期自由场监测点监测爆破振动加速度控制在0.03g以内。

2.2开挖初期爆破振动加速度的现状

在爆破施工开始后检测单位就对CB隧道的爆破施工进行全程跟踪监控，随时掌握各洞的爆破振动情况，通过跟踪监控发现：CB隧道于5月5日晚间20:30在1#隧道K0+260.87～K0+263.87（炮次：HD-BP-1#-101）的掘进爆破作业，爆破后南京工程兵学院在一期自由场监测点监测到爆破振动加速度为0.0304g；距离掌子面440米，超过了应控制值0.0300g，在以后爆破过程中发现几次类似情况。

2.3爆破振动加速度超限原因分析及要因确认

2.3.1原因分析

对出现监测超标时的爆破设计表、装药施工记录表、掌子面围岩变化情况、爆破进尺、爆破效果、炸药库雷管及炸药进出库记录等资料进行详细的审查，并对比监测未出现超标时的各种记录，及围岩变化情况，经过讨论和分析认为可能由以下几种原因造成监测值超标。

①爆破设计参数不合理产生的爆破振动加速度超标；

②采用了不同品牌或批次的雷管，以致部分段位雷管实际爆破延时间与产品生产控制秒差不符，引起爆破振动加速度超标；

③因地质变化原因引起的爆破振动加速度超标；

④施工人员操作失误，雷管混装引起爆破振动加速度超标；

2.3.2要因确认

针对上述原因，进行了细致的分析和深入的调查。

①爆破参数是否合理；

根据1#隧道爆破设计表CB480、CB482、CB485、CB488中，看出每份爆破设计表均根据实际距一期自由场距离进行调整，并通过公式计算把装药量控制在允许最大段药量以内；另外2#隧道爆破设计表CB481中，最大段装药量为13kg，根据爆破作业面距一起自由场距离进行计算，振动加速度为0.01g，远远小于控制值0.03g，所以可以判断存在由于爆破设计参数不合理引起的振动加速度超值的可能性。

②是否采用不同品牌或批次雷管；

CB隧道工程所用火工品在2009年7月8日前，库内各段位非电雷管均为南京理工生产的非电雷管，而2009年7月8日进库的非电雷管，1、3、5段为浙江光华生产，7、9、11、13、15段为南京理工生产。

通过分析， 1#隧道超标最大的CB480、CB482炮次的震动加速度最大值产生时间在爆破后140ms左右，具体情况见下图：

CB480炮次波形图 CB482炮次波形图

根据以上情况结合非电雷管延时时间，可以看出140ms刚好位于5段与7段之间，有可能产生爆破叠加，再根据非电雷管进库情况，5段与7段为两家不同厂家生产的非电雷管，综上述情况认为，采用不同厂家非电雷管是引起爆破振动超标的主要原因之一。

③地质变化引起的爆破振动超标

在对施工现场实际地质情况进行了查看后，发现在K0+603处即CB480炮次有一条横穿隧道地质构造带，构造带风化程度为强风化，构造带中夹杂黄色泥状填充物。CB480炮次向前围岩整体较好，且为微风化，岩石较密实。

通过分析，在发生本次超标事件前，邻近施工各炮次采用爆破参数与超标各炮次爆破参数相同，其爆破震动加速度值均正常，如CB477炮次在一期自由场监测到的振动加速度值仅为为0.0222。

通过以上分析，由于隧道地质情况的变化，极有可能在CB480炮次前施工的各炮次由于构造带衰减了一部分爆破能量，使其爆破震动加速度值未超过控制值；而在施工CB480及以后三个炮次，因没有构造带造成的能量衰减，爆破能量则全部传递到周边围岩，从而引起爆破振动超值。

④由于施工人员操作失误引起爆破振动超值

根据调查发现在整个隧道爆破施工当中，首先每个炮次均由爆破设计人员设计，报CNI22公司及监理审核、签认。施工人员根据爆破设计表进行钻孔、装药、联网、起爆，整个过程均有爆破设计人员及安全员、值班领工员进行监督。但是由于施工现场条件限制，有可能出现个别施工人员在填装炸药时出现误差，所以得出结论为认为施工人员操作失误的存在可能性。

3.控制爆破振动加速度的方法及效果

3.1控制爆破振动加速度的方法

根据CB隧道爆破施工振动加速度监测值超标分析结论表可以看出，在一次爆破作业中采用不同品牌或批次的雷管或炸药以及地质变化是造成CB隧道爆破施工振动加速度监测值超标主要原因，但结合第一次及第二次监测超标结果，不排除爆破参数不合理及人员操作失误这两个次要原因。为此，采取以下具体的保证措施：

实施一、不在同一炮次使用不同厂家或不同批次产品：

从采购环节上、出库环节上、装药环节上，保证不在同一炮次使用不同厂家或不同批次的爆破产品。

实施二、解决地质围岩变化引起的监测值超标：

在每一炮次完成后都对施工现场地质围岩进行观察，并结合现场出渣情况，监测数据反馈情况，成拱情况以及半孔率等情况对地质围岩做出判断，并与振动加速度监测值作出比较，总结相关经验，及时对爆破参数作出修改。

实施三、解决爆破参数不合理造成的监测值超标：

加强对监测数据反馈的管理，及时了解每一炮次的监测数据，结合掌子面与监测点的距离和施工现场地质围岩情况的变化，及时调整爆破参数，尤其是当监测值大于0.020g时，要特别引起注意，提前调整爆破参数，减小爆破进尺以减少每段最大装药量和总装药量，调整起爆段数，延长各段的延期时间间隔，加大爆破震动加速度设计参数富余量，使之最大可能减少爆破振动值。

实施四、为解决人员操作失误的措施：

要求施工单位定期组织施工人员进行技能培训，并定期检查检查施工单位的技能培训的落实情况和培训效果。

3.2控制爆破振动加速度的效果

鉴于CB隧道1#洞连续出现爆破振动加速度超值现象，我们对1#洞进行了20次试爆，试爆统计显示在前几次试爆时发生超值现象，但是随着对策实施，没有再出现振动加速度监测值超值现象。

再对比一下2#洞爆破参数调整前后的监测图：

CB481炮次(2#洞爆破参数调整前的波形图)CB492炮次（2＃洞爆破参数调整后的波形图）

从图中可以看出爆破振动加速度最大值为0.0061，而且爆破各段次爆破波形分明、清楚，通过两图对比可以认为修改后爆破设计切实可行。

4.结论

实践证明。通过采取相应的技术措施将自由场监测点震动加速度基本控制在0.03g以内，保证电发厂正常运行，及办公楼、食堂的正常使用。同时，隧道的超欠挖控制情况比较理想，围岩松动圈基本控制在1.5m～2.0m以内，保证了围岩的稳定及施工的安全。

同时我们也认为爆破振动加速度与很多因素都有关系，在每一个具体的工程中我们要具体分析，认真总结才能找到最有效的措施来控制爆破振动加速度，保证施工时对地面的附着物的影响降到最低。

参考文献

[1]冯叔瑜等.城市控制爆破(第二版)[M].北京:中国铁道出版社,1996

[2]中国力学爆破专业委员会编.爆破工程[M].北京:冶金工业出版社,1992

[3]王海亮.铁路工程爆破[M].北京:中国铁道出版社，2001.