影響既有隧道振動速度的關鍵因素分析和控制方法

2020-11-30 成都交博

新建隧道爆破對既有隧道產生的振動與掏槽形式、單段裝藥量的多少、起爆順序、周邊眼的爆破方式、段間隔時間和爆破規模、一次爆破的總藥量等因素有關,採用爆破振動的控制技術,結合新建隧道和既有隧道特點控制最大段裝藥量、段間隔時間、確定合理的爆破參數和對既有隧道最不利部位振動速度檢測等措施的爆破振動控制技術,可以在一定程度上降低爆破振動。

在近距離隧道的施工中,新建隧道爆破開挖將對既有隧道產生很大的影響。受影響最大的部位是先行洞的迎爆側邊牆,迎爆側邊牆峰值振動速度是背爆側邊牆的十倍以上,也說明在施工過程中,迎爆側邊牆是爆破開挖控制的薄弱部位,應重點對迎爆側水平方向速度進行監控,了解結構的力學狀態,及時處理反饋信息。

通過對各級圍巖爆破振動速度的研究分析,可以得出以下結論:

1、既有隧道襯砌迎爆面側牆處,振動速度最大,其次是拱肩到拱頂和側牆底部,背爆側振動速度相對較小。

2、在相同的工程條件下,圍巖質量越好,爆破振動速度越大,圍巖質量越差,爆破振動速度越小。由於實際的Ⅱ級段圍巖進尺小,裝藥量小,實測Ⅱ級段圍巖爆破振動速度小於Ⅲ級圍巖爆破振動速度。

3、爆破振動速度隨最大裝藥量的增加而增大,由薩道夫斯基經驗公式,在其他條件相同的情況下,最大振動速度與最大裝藥量的0.69次冪成正比關係,可見通過控制最大裝藥量的方式來控制最大振動速度是非常有效的。

4、爆破振動速度隨測點與震源的距離增大而逐漸減小,當與既有隧道間距大於5倍的開挖孔徑時,襯砌振動對距離的敏感度降低,而隧道間距比較小時,襯砌振動對間距變化的敏感度更高。

5、合理安排段間的起爆順序也可起到避免爆破振動疊加和減小爆破振動速度的作用。掏槽炮採用跳段起爆順序,既利於相鄰兩段振動的主震相分離,避免振動疊加,又利於為後排爆破創造更充分的臨空面,減輕爆破夾製作用對振動的增強效應。

6、爆破振動速度受爆破臨空面的夾製作用的制約,在爆破所處的其他條件基本相同時,隨著爆破臨空面的夾制條件的減小,越臨近隧道的爆破振動速度越大。掏槽爆破引起的最大爆破速度最大,擴槽爆破次之,周邊爆破K值最小。

7、在爆破振動速度增加相同的情況下,隧道襯砌內側邊緣應力比外側邊緣應力增長快。針對Ⅲ級圍巖當最大振動速度小於9.3cm/s時(應力為1.83MPa),在相同的振動速度下隧道襯砌外側邊緣應力要比內側邊緣產生的應力大。

8、最大爆破振動速度出現在前三段的頻率高達69.85%-81.58%,因此為了降低最大爆破振動速度,對前三段的爆破進行控制,調整單段裝藥量。

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