长洪岭隧道下穿江池镇开挖爆破震动控制施工技术研究

摘要

长洪岭隧道(13299m)为渝利铁路第二特长双线隧道，旅客列车设计行车速度为200km/h，隧道出口端位于重庆市丰都县江池镇，隧道出口DK183+050～DK183+350段长约300m下穿江池镇，埋深较浅，最浅处仅22.7m，地表建筑物密集，且多为民用砖砌房屋，土坯房年代较久，房屋抗震性能差。隧道下穿段施工需要采用控制爆破开挖。控爆段地质为<8-2>J3S砂岩。其工程特点和难点为：(1)隧道埋深浅、地面民房密集、搬迁难度大；(2)下穿距离长(350m)；(3)房屋种类繁多，包括砖砌、土坯房等多种结构形式，房屋抗震性能差；(4)铁道部定为高风险隧道。由于隧道长，工期紧，必须做到少扰民，少炮损，避免地表房屋大面积搬迁。本课题研究主要采取了多手段理论分析和现场爆破震动测试相结合的方法，不断调整优化减震爆破施工方法，减少对地表建筑物较大的震动，确定了在浅埋深条件下的爆破开挖方法及减震爆破参数，确定了合理的施工步序和方法，验证了埋深浅(2～3倍洞径)、大断面、长距离条件下采用非爆破下导超前、“下大导超前+后续扩挖法”、数码电子雷管全断面微差爆破减震法等，能达到减少地表爆破震动的目的，可减少对地表居民的干扰，避免大范围拆迁，具有明显的社会效益与经济效益。主要成果如下：
　　(1)下穿段不同结构民房状况风险评估及总体施工方案选择
　　通过对下穿段所涉及的民房结构进行风险评估，确定不同房屋的抗震等级，将爆破震动控制标准设定在1.5cm/s。同时，根据下穿段的埋深，结合类似工程施工经验，对不同的施工方案进行比选，从而选定了正确的施工方法，保证了下穿段工程的顺利进行及地表建筑物安全。
　　(2)“周边钻孔取芯切割十中心钻孔劈裂破岩”非爆破开挖技术
　　通过试验研究，提出了“周边钻孔取芯切割+中心钻孔劈裂”的超前导坑非爆破开挖法，并进行了试验，取得了相关参数，积累了在复杂环境条件下进行隧道非爆破开挖的施工经验及技术，丰富了国内减震爆破开挖施工方法，所采取的非爆破开挖方法为国内首创，实用价值高，可借鉴性强。
　　(3)“下大导坑超前+后续扩挖法”非电毫秒雷管减震爆破开挖技术
　　通过对不同施工方案的爆破震速监测结果进行对比分析，优化了施工方案，证明对200km/h铁路双线隧道断面，在埋深为2～3倍洞径的情况下，采用非电毫秒雷管进行“下大导坑钻爆超前+后续扩挖法”减震爆破开挖技术，能将地表爆破振速控制在1.5cm/s以下。
　　(4)数码电子雷管全断面微差爆破减震控制技术
　　通过数码电子雷管微差爆破减震控制技术试验研究，对数码电子雷管应用和减震爆破作用机理有了进一步认识，试验研究出了合理的全断面减震爆破设计，实现了超100m2的全断面隧道减震爆破，并将2～3倍洞径埋深的地表振速控制在1.0cm/s以下。