通过建筑物爆破施工方案

襄渝二线ZH-11标新人和场隧道通过建筑物段施工方案——针对新人和场隧道浅埋、通过建筑物的特点一、工程概况襄渝铁路增建二线ZH-11标段新人和场隧道位于重庆市江北区境内，其线位与渝怀线人和场隧道基本平行，间距约50m;隧道起于吴家桥附近，终于江北客站重庆端，起始里程DK12+795～DK17+566，全长4771m。隧道大部分地段埋深较浅，地表地势平缓，建筑物众多。隧道先后穿过金科天籁城，人和丽景住宅小区、人和场立交桥，中原美的和比华利豪园别墅区。本隧道最大埋深105m，最小埋深不足20m，属浅埋隧道。新人和场隧道为丘陵地貌。隧道穿越地带丘包与丘间沟槽相间分布，地形波状起伏，最高点为王家梁岗，标高406.60m，最低点为吴家桥，标高约250m，自然坡度约5°-25°，局部较陡。测区长田沟河谷“V”字型，最大切割深度达100m，陡坎较多，现已人工改造为长田沟水库。沟槽被第四系坡洪积土层覆盖，土层一般较深，地表多辟为耕地或已填筑兴建小区。本隧道所处地层岩性大部分为砂岩和泥岩夹砂岩。岩层为单斜构造，岩层倾角为10。～25。。倾向北西。二、线路正上方通过建筑物情况该隧道上方房屋遍布，人烟稠密。隧道沿线附近共通过21座建筑物。通过隧道正上方的主要有：1、金科天赖城。2、人和丽景花园。3、人和立交桥。4、中央美地。5、比华利豪园。6、长田沟水库。通过建筑物的详细情况见附表《人和场隧道通过建筑物情况统计表》、《地表建筑平面图》三、编制依据本方案根据新人和场隧道施工图纸、地质资料、《铁路隧道施工规范》、《爆破安全规程》等相关资料编制而成。对隧道通过建筑物的位置、结构详细调查之后，根据建筑物的结构特点，根据不同建筑物对爆破地震安全速度的要求，分几种情况进行了该爆破施工方案的设计。四、新人和场隧道通过建筑物段爆破设计方案在新人和场隧道通过建筑物段，为确保施工安全并不惊扰当地居民，我部在此段开挖中拟采取“短进尺、弱爆破、多打眼、少装药、勤量测、强支护”的施工方法。在此段施工中侧重爆破地震速度的监测与控制。通过控制爆破地震速度来控制隧道的爆破施工，以达到保证地表建筑物安全的目的。1、爆破方案设计的理论依据：《爆破安全规程》（GB6722-86）规定,一般建筑物和构筑物的爆破地震安全性应满足地震安全速度的要求：一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物为2～3cm/s；钢筋混凝土框架房屋为5cm/s。如果爆破地震引起的建筑物的地面质点振动速度小于以上规定，即认为该建筑物是安全的；反之，则会危及该建筑物的安全。此爆破方案设计的理论依据：通过控制单段最大装药量，来控制地面质点的振动速度，以此来控制爆破施工作业，确保地面建筑物的安全。2、公式的选用以地面建筑物基础底部（或地面）至爆源中心的距离为安全控制半径，借助于地面质点振动速度的经验公式V=k（Q1/3/R）α，并以质点振动速度的允许值作为控制标准，反算出单段最大允许用药量。即单段最大装药量计算公式：Q=R3（v/K）3/α上式中Q——微差爆破最大一段装药量（Kg）R——被保护建筑物至爆破装药中心的距离（m）v——被保护建筑物所允许的振动速度（cm/s）K——与爆破点地震波传播介质（地质）特性有关的系数，参考下表选取。a——与爆破点地形、地质有关的衰减指数，参考下表选取。不同岩性的K、a值岩性Ka坚硬岩石50～1501.3～1.5中硬岩石150～2501.5～1.8软岩石250～3501.8～2.0公式中的k、a系数可根据工程类比，或通过实验爆破确定。3、单段最大允许用药量计算依据公式Q=R3（v/K）3/α进行单段最大允许用药量的计算根据隧道围岩的特点和隧道的埋深情况（取最小值R=20），分情况计算单段最大允许装药量。第一、当隧道围岩为中硬岩时，K、a分别取200、1.7。a)隧道埋深取R=20米，质点振动速度v=5cm/s进行计算。Q=20×20×20×（5/200）3/1.7=11.9Kg____________方案一b)隧道埋深取R=20米，质点振动速度v=3cm/s进行计算。Q=20×20×20×（3/200）3/1.7=4.8Kg____________方案二第二、当隧道围岩为软岩时，K、a分别取300、1.9。a)隧道埋深取R=20米，质点振动速度v=5cm/s进行计算。Q=20×20×20×（5/300）3/1.9=12.46Kg____________方案三b)隧道埋深取R=20米，质点振动速度v=3cm/s进行计算。Q=20×20×20×（3/300）3/1.9=5.56Kg____________方案四4、根据以上爆破方案设计原则，我部设计爆破方案如下：（1）循环进尺设计为1.0m。（2）采用全断面一次钻眼，分部分次起爆。（3）掏槽眼设计在下台阶中下部，先起爆下台阶Ⅰ部分，再起爆下台阶Ⅱ部分，最后起爆上台阶，即Ⅲ部分。（4）炮眼按浅密原则布置，上台阶周边眼间距设计35-40cm，下台阶周边眼间距设计40cm。（5）装药量及炮眼布置见爆破设计图（附图1、附图2）。5、控制爆破振动的其它措施（1）、根据现场的施工条件，采用全断面一次钻眼，分台阶分次起爆，循环进尺控制在1.0m左右，控制爆破规模以达到控制质点振动速度的目的。（2）、炮眼按浅密原则布置，控制单眼装药量，使有限的装药量均匀的分布在被爆破体中，并采用非电毫秒雷管进行微差爆破，以减小爆破的地震速度。（3）、掏槽眼的位置尽量布置在隧道底部，以加大掏槽部爆源至地表的距离，减小掏槽爆破对建筑物的震动影响。（4）、选用低威力、低爆速的炸药。（5）、采用间隔装药的形式。钻孔直径φ42,药卷直径为φ32,采用不偶合装药结构。五、围岩监控量测实施计划襄渝铁路11标段新人和场隧道属浅埋隧道，围岩稳定性差，且隧道上方通过21座建筑物。为确保隧道施工顺利进行，应认真进行监控量测，及时掌握围岩和支护在施工中的力学动态及稳定程度，及时掌握施工爆破对隧道上方建筑物的震动情况，保障施工安全。优化施工方案。1、概况新人和场隧道位于襄渝铁路11标段，隧道设计全长4771米，围岩级别包括Ⅲ级、Ⅳ级、V级围岩。2、地质概况本隧道所处地层岩性大部分为砂岩和泥岩夹砂岩。岩层为单斜构造，岩层倾角为10。～25。。倾向北西。3、围岩监控量测组织机构成立以总工程师为组长的围岩监控量测小组。组长：靳利安（总工程师）副组长：程永伟（技术室主任）、曹秀功（工程师）组员：乔毅（试验工程师）、霍一超（技术员）、朱勇军（技术员）、张东风（隧道作业队队长）4、结合隧道具体条件，确定开展监控量测的项目有：洞外建筑物观测、隧道围岩变形量测、围岩稳定性和支护效果分析。具体内容如下：隧道围岩变形量测：通过洞内外观察与洞内变形收敛量测来监控洞室稳定状态和评价隧道变形特征，属必测项目，包括净空收敛量测、拱顶下沉量测。围岩稳定性和支护效果分析：通过对量测数据的整理与回归分析，找出其内在的规律，对围岩的稳定性和支护效果进行评价和分析，并与实际结果对比、验证。（1）、地质和支护状态观测负责人：各施工作业面领工员及专职技术人员。观察内容：围岩变化，地下水变化，支护结构外观、地表是否发生变化。方法：目测并填写地质素描表，重大变化应记录于工程日志。频率：每次爆破后及支护后。（2）、周边位移量测（净空水平收敛量测）负责人：霍一超测点埋设：每断面2对测点。起拱线附近1对，边墙轨面线附近l对。测点在复喷砼终凝后一小时内尽快埋设，保证及时收集初始数据。对测点进行量测后，每条线间的测试长度与初始长度之差为变化值，该变化值与初始长度之比为相对收敛值，据此计算收敛变化速度，来判断围岩的稳定性。频率：严格按现行《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）的要求执行数据处理：根据现场量测数据绘制位移一时间曲线图。当曲线趋于平缓时进行分析，掌握位移变化规律及其增减趋向。当位移一时间曲线出现反弯点时，表明围岩和支护已不稳定，要严密监视，加强支护，必要时立即停止，开挖采取有力措施处理。对量测所观察到的数据详细记录，及时整理，并绘制下列曲线：净空位移（拱顶下沉和周边位移）量测：绘制位移（u）—时间（t）的关系曲线；绘制位移（u）—距开挖面距离（l）的曲线。地表下沉量测：绘制地表下沉位移（u）—时间（t）的关系曲线；绘制地表下沉位移（u）—距开挖面距离（l）的关系曲线。数据处理、分析应用：根据所绘各曲线的变化情况与趋势，判定围岩的稳定性，及时预报险情，确定施工时应采取的措施，提供修改设计参考依据。当隧道喷射混凝土出现大量的明显裂缝或隧道支护表面任何部位的实测收敛值已达到4cm以上，且收敛速度无明显下降时，应及时根据实测值找出回归方程，绘出回归曲线，由回归方程推算最终位移值，若最终位移值接近或超过4cm时，应及时采取补强初期支护措施，并改变支护设计参数。隧道周边变形速率有明显减缓趋势。水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，围岩已基本稳定；（3）、拱顶下沉量测负责人：霍一超使用仪器：水平仪，铟钢塔尺。测点埋设：每断面1个测点。测点采用钢桩预埋在拱顶初期支护中，用精密水准仪和经校验的钢尺进行测量。测点在复喷混凝土终凝后1小时内埋设。量测方法：用精密水平仪观测测试断面拱顶测点的高程变化，其下降值为拱顶下沉量。量测的后视点必须稳定，且定期对高程进行核定。测频：严格按现行《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）的要求执行。当地质条件变差，或测量出现异常情况时，量测频度加大，必要时一小时或更短的时间量测一次，后期量测间隔时间可加大到几个月量测一次。数据处理：与水平收敛要求相同。（4）、地表监测新人和场隧道属浅埋隧道，最小埋深不足20m，且线路上方地表有较多的建筑物和水库，为确保隧道施工顺利进行，需请第三方单位负责对地表下沉进行监控量测，及时掌握各种监控量测数据和信息，以保障施工安全，为评价和修改初期支护参数及二次衬砌施作时间提供信息依据，优化施工设计方案。负责人：霍一超使用仪器：全站仪，水平仪，铟钢塔尺。量测断面及测点埋设：重点地段每20米一个断面,每断面3个测点,分别为线路中线点,左右侧各10米有一点。在重要建筑物的关键部位上布点（点位个数视建筑物结构而定）。其余地段100米一个断面，每个断面布点情况同上。具体监测方案如下：①隧道上方或附近有建筑物时，在相应地段开挖前埋设建筑物沉降及位移观测桩并测量原始数据。②洞内开挖后，每1天进行一次观测，当发现建筑物有下沉或位移迹象时增加观测频率，同时采取必要的措施对隧道开挖断面进行加强支护。（5）、地表建筑物爆破质点振动速度的监测我部将邀请重庆市或其它地区有资质的单位负责爆破质点振动速度的监测。按照《爆破安全规程》（GB6722-86）规定,一般建筑物和构筑物的爆破地震安全性应满足地震安全速度的要求：一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物为2～3cm/s；钢筋混凝土框架房屋为5cm/s。如果爆破地震引起的建筑物的地面质点振动速度小于以上规定，即认为该建筑物是安全的；反之，则会危及该建筑物的安全。（6）、监测数据处理、安全预报及反馈监测数据处理：根据监测数据绘制各种仪器的物理量（或物理量时间速率）过程曲线。其横坐标为时间或时间和距工作面距离双坐标，纵坐标采用物理量（或其速率）量值和距工作面距离双坐标。将时间和空间效应曲线从监测物理量过程线中分离出来，作为监测资料定性分析的重要依据。为进行统计比较，绘制多测点或不同工程物理量之间的散点相关图和反映两物理量之间关系的曲线相关图。监测数据的定量分析采用反分析法进行。安全监测预报：对各项数据资料进行综合对比分析，从而对工程的不同位置的稳定性进行分区分类，如分为稳定、基本稳定、暂时稳定、不稳定、危险等。反馈指导施工：在安全预警和安全警戒阶段，根据监测和观察资料，对施工项目和工序进行调整修改。正常监控阶段对施工设计方案调整优化，减少支护，提高工效，简化施工工艺和施工方法，变更简化支护方式等。地表及周围建筑物的安全监控及防护措施反馈。监测工作本着准确、及时的原则实施。将监测数据、时间变形曲线、对结果的评估，及时报送监理工程师及业主现场代表审阅。当监测数