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高速公路扩建工程中小净距隧道爆破震动观测与分析
2025-09-26 22:06:59 责编:小OO
文档
广东科技2011.8.第16期

坡1:0.5。沟底纵坡不陡于1:1.5,

局部无法削坡段,应设置迭水。(2)拟建排水沟要求全道衬砌,新鲜块石标号大于MU30,砂浆标号为M7.5,沟底及侧厚度为0.30m ,壁顶、内壁及底面均要求用水泥砂浆抹面,抹面厚度为2cm 。

(3)为防止沟渠基础不均匀沉降和温度变化造成沟渠断裂变形,所有沟渠均应进行分缝,分缝采用平头对接形式,缝宽

3cm ,

缝中设柏油杉板止水,迎水面用沥青填缝,分缝间距一般为10m 。纵坡变化较大及岩土体厚度变化较大地段适当加密。

6结束语

在我省干线公路路网改造施工中,高路堑边坡滑坍的现象

普遍存在。正确地评价其稳定性,分析滑坡的主要原因,如何采取合理的治理措施,这对公路建设质量、安全、节省投资等都具有很重要的意义。参考文献:

[1]隆威,

郝宇.关于某高速公路滑坡原因及处治措施分析.[2]赵明阶,

何光春,王多垠.边坡工程处治技术.[3]肖,

孙连军,王火明.浅谈滑坡成因及防治措施[J].中国水运(学术版),2006,9.

(作者单位:湖南省中方县公路局)

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1引言

随着经济的发展,交通流量持续增多,很多公路隧道不可避免地存在扩建问题。由于受到地形和地质条件的,小净距隧道应运而生,并且具有很好的发展和应用前景。所以如何完善现代隧道爆破技术,控制隧道开挖轮廓以及爆破震动对隧道支护结构与围岩的扰动,是当前小净距公路隧道建设中的重要研究课题之一。

泉厦高速公路扩建工程中,扩建的具体方案是在原两洞之间新建一两车道隧道,并在原左洞的左侧新建另一两车道隧道,从而形成了四洞的小净距隧道群。各隧道的具体关系图如图1。为确保高速公路既有隧道运营的安全,对新建隧道爆破振动的控制显得尤为重要。

2监测方式及测点布置

根据爆破震动监测目的要求,采用三种监测方式:(1)测线方式:在离爆源较近的既有隧道内侧沿其轴向等间距布置6个监测点,每隔10m 布置1个测点;

(2)测点断面布置方式:在临近隧道的一个断面上布3个点;

(3)测点最近距离布置方式:本次爆破的最大质点振动速度实时监测。

每个测点均布置3个速度传感器(其中垂直速度传感器1个,水平径向、切向速度传感器各1个)。

按照上述要求,每隔10~15m 布控一个断面,同时在两座新建隧道中间原洞同桩号断面布控5个点,另座原洞同桩号断面上布控3个测点,每个测点均布置3个速度传感器,其中垂直

速度传感器1个,水平径向、切向速度传感器各1个,分别进行测点实时监测,测线实时监测和全断面监测。爆破震动速度测点布置具体情况见图2。

3监测结果

在扩建隧道钻孔爆破施工期间,对既有隧道进行爆破震动监测,其中涉及Ⅱ~Ⅴ类围岩条件下的上、下台阶、全断面爆破以及不同药量等形式的爆破。测点爆心距基本控制在11.2~

53.21m 之间。

表1为不同爆破方式条件下的质点振动速度测试情况。表2为同一断面不同位置的质点振动速度。

爆破震动监测结果表明,爆破开挖施工初期质点振动速度峰值超标以上下台阶爆破方式居多。随着监测数据的及时反馈和爆破方式与方法的调整,质点振动速度峰值得到较好的控制,但仍有质点振动速度峰值超标的现象。

4小净距隧道爆破地震波特性

4.1质点振动速度峰值

高速公路扩建工程中小净距隧道爆破震动观测与分析

邓柏流

摘要:基于泉厦高速公路扩建工程中的苏厝小净距隧道的爆破震动安全监测,首先介绍了测线与测点布置原则,并阐述了爆破震动观测及其结果,得出了相应的质点振动速度峰值衰减经验公式及υ-ρ关系曲线。结果表明,上下台阶和全断面爆破这两种不同隧道施工开挖方式所得出的不同的观测结果,质点振动速度峰值最大值通常出现在同一断面的腰部、径向方向和爆心距最小位置发生处,对应主频分布在

137~411Hz ,

主要集中在274Hz 左右。结论指出,质点振动速度峰值与对应主振频率与爆破方式以及爆心距密切相关,爆破规模与爆心距对爆破地震效应影响程度很大,隧道开挖中的全断面爆破有利于减小和控制爆破震动。研究成果为类似工程积累经验。关键词:小净距隧道;爆破震动;频幅特性

爆破方式

质点振动速度峰值(cm/s )

主振频率(Hz )切向方向径向方向垂直方向上下台阶爆破

2.05~8.65 2.45~9.87 1.73~7.56.42~309.14全断面爆破

0.26~8.30

0.37~9.50

0.08~7.30

43.03~301.51

表1为不同爆破方式条件下的质点振动速度测试情况

测点位置质点振动速度峰值(cm/s )主振频率(Hz )切向径向垂直切向径向垂直肩部0.080.10 2.5859.51202.88.20腰部0.260.90 1.55.70301.51.11底部

0.36

0.62

0.59

43.03

286.53

54.32

表2同一断面不同位置的质点振动速度

图1各隧道关系图

图2爆破震动速度测点布置

专版

路桥、航运与交通

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广东科技2011.8.第16期

质点振动速度峰值观测结果表明:(1)最大质点振动速度峰值所在断面是炮孔口(即掌子面)附近对应的断面;

(2)在同一断面上,最大质点振动速度峰值主要分布在既有隧道的腰部,因此在施工的过程中应对这个部位进行重点监控;

(3)最大振动速度的方向为隧道断面的径向方向;(4)由监测数据拟合得质点振动速度峰值传播规律(其中ρ为比例药量,0.0493≤ρ≤0.2344

)如下:径向方向:v 切=67.756ρ1.0202

,(相关系数:r=0.94

);切向方向:v 切=91.354ρ1.2714

,(相关系数:r=0.90);垂直方向:v 切=.479ρ1.1467

(相关系数:r=0.94)。式中:v 径,v 切,v 垂分别为水平径向方向、水平切向方向和垂直方向的质点振动速度峰值,cm/s ;ρ=Q 1/3

m /R ,其中Q m 为最大一段药量,kg ;R 为爆心至测点的距离(爆心距),m 。爆破震动的υ-ρ关系曲线如图3所示。

从图3可以看出,最大质点振动速度峰值表现出一定的规

律性:对于相同监测条件,最大质点振动速度峰值所在断面位置同一次监测点的最小爆心距所在位置,径向、切向与垂直方向,其中以隧道断面的径向方向为最大,同一测试断面中最大质点振动速度峰值主要分布在腰部的概率为最大。

(5)图4为几种爆破施工典型的振速波形时域分析图,多段毫秒延时的微差雷管的使用,使得振动速度波形比较均匀分开,能显示延时段别与波形变化的对应关系。

4.2主振频率

爆破地震波随着传播介质的不同,其传播特性也不同,尤

其在缺陷介质中的传播更具可变性与多样性。爆破点周围的地层起过滤系统的作用,以不同的速率抑制或衰减爆破地震波频谱。对于岩石共振范围内的频率没有像对在这个范围外的频率衰减那么大,通常情况下,岩石、土壤对较高频率的衰减作用要大于对较低频率的衰减(滤出)作用。

图5、图6为典型波形频谱分析图。两种典型的爆破施工方式,主振频率主要集中在137~411Hz 的频段,高频成分比较丰富。上下台阶爆破的主振频率主要集中在137~274Hz 的频段,全断面爆破的主振频率主要集中在274~411Hz 的频段。同时,上下台阶爆破时的频谱比较集中,全断面爆破频谱带则有相对宽些的趋势,这与毫秒延时微差分段数的成倍增加不无关系。

但主频与在较小范围内变化的测点爆心距和药量的关系规律并不明显。通过频谱分析发现,所测质点振动速度波的频率成分会发生相应的变化,而主振频率或次主频也因此有了相应的改变。因此埋设距离爆破点愈远的测震探头记录到的频率就越低,地震波的高频成分衰减相当快。

5结论

对于上述分析结果,可以得出如下结论:

①爆破及其震动作用会对围岩尤其是爆破近区围岩产生影响;②质点振动速度幅值与爆破药量和观测距离密切相关,在其它条件相同的情况下,振速幅值随爆破药量的增大而增大,随观测距离的增加而减小。同时,其幅值还与爆破方式与形式有关;③质点振动主振频率主要出现在高频段,但集中分布的频段因传播介质体不同而存在变化,同时还受爆破方式等因素的影响,测试结果有因药量和距离的不同造成的影响占主导地位的趋势。参考文献:

[1]刘艳青,

钟世航,卢汝绥,等.小净距并行隧适力学状态的试验研究[J].岩石力学与工程学报.2000,19(05):745~748.

[2]万明富.隧道围岩净距讨论与小净距隧道研究[J].公路,2000,6

(07):44~46.

[3]刘伟,

靳晓光,陈少华.高速公路小净距隧道合理净距的探讨[J].地下空间,2004,24(3):380~385.

[4]李福民.小间距地铁区间隧道施工技术[J].地下空间,2003,25

(05):31~34.

[5]晏启祥,

何川,姚勇.不同开挖方式下软岩小净距隧道力学效应分析[J].现代隧道技术,2004,41(增):282~285.

(作者单位:中铁十七局集团第一工程有限公司

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