紧贴既有建筑硬岩中等断面隧道爆破减振技术研究

发布时间：2020-05-13 11:33

【摘要】：随着我国经济的不断发展,城市人口密度持续的增大,缓解城市交通压力已经成为大城市在经济发展过程中需要着重解决的问题,迫使政府在城市轨道交通建设事业方面投入大量的资金,来满足城市交通需求;地铁是轨道交通建设中重要的一项交通建设方式,目前,国内许多大城市都在建设、或即将建设地铁隧道;在地铁隧道开挖方式中,钻爆法是常用的施工方式,这是因为在经济和工艺等技术方面考虑,钻爆法是硬岩区域最适合的施工方案;但是钻爆法施工难免伴随着强烈的地震效应,对地面既有建筑物结构和稳定性产生不利的影响,甚至可能会产生破坏的损伤,尤其是紧贴既有建筑物情况下在硬岩区域开挖中等断面隧道,对爆破振动效应的控制要求会更高,这就让传统的乳化炸药爆破开挖方式不能够满足爆破振动效应控制要求,必须寻求其它能满足要求的地铁隧道开挖方式进行隧道施工;从韩国引进的SWELLNEX金属膨胀剂能够很好的控制爆破振动效应。满足紧贴既有建筑物施工环境下地铁隧道开挖要求。本文依托青岛地铁一期工程3号线青岛火车站西端暗挖区段地铁工程为背景;该区段下穿既有地铁2号线车站及益群地下商场,为站前区间及换乘通道,既有建筑物底板距离隧道临空面较近,在下穿地铁2号线车站主体区段部分隧道顶板甚至紧贴2号线底板,且前期地铁2号线隧道开挖过程中对围岩有扰动,围岩的完整性有所降低,需要对爆破振动效应进行严格的控制。采用钻爆法进行隧道爆破开挖的方式有多种,本文主要对乳化炸药爆破方式、金属膨胀剂爆破方式以及静态破碎法爆破方式进行研究比较。通过将理论分析与现场试验情况相结合的方法,总结分析金属膨胀剂爆破开挖方式和静态破碎法爆破开挖方式各自的优越性以及在使用时需要注意的施工细节;运用数值模拟方法研究乳化炸药爆破开挖方式和金属膨胀剂爆破开挖方式在爆破减振效应方面各自的优越性,并结合现场实际监测结果对比验证。具体研究内容可概括为以下几个方面:⑴、对紧贴既有建筑物以及围岩作安全性评估,根据国内外爆破振动效应控制的安全标准,结合青岛地铁3号线施工环境,制定本文研究的隧道工程施工环境下相对应的爆破振动速度安全标准。⑵、在施工现场进行金属膨胀剂和静态破碎剂爆破开挖试验,并实时监控爆破振动速度,观察围岩破碎效果,对两种爆破方式进行总结,分析两种爆破开挖方式各自的优缺点以及在施工时需要注意的施工细节,归纳总结出哪种爆破方式更适合本文研究的施工环境下进行隧道爆破开挖施工。⑶、为确保能满足拟定的爆破安全振速,并且能达到理想的隧道爆破开挖效果,在现场进行多次金属膨胀剂爆破试验,并对每一次试验结果进行总结、改进,确定炮孔布置间距、深度以及起爆开挖顺序。⑷、运用显示动力分析软件ANSYS/LS-DYNA3D,对乳化炸药爆破开挖方式和金属膨胀剂爆破开挖方式进行数模拟分析,计算出哪种施工方式满足爆破振动速度要求,并将满足要求的施工方式模拟结果与现场监测结果进行对比验证,评价两种爆破方式各自的优缺点。⑸、综合三种爆破方式的特点,总结归纳出最适合在紧贴既有建筑物施工环境下进行隧道爆破开挖的施工方式。
【图文】：

关系图,暗挖,地铁,线位

3图 1.2-2 西段暗挖与地铁 2 号线位置关系图Fig. 1.2-2 The location diagram of the western section and subway line 21.2.2 工程难点硬岩浅埋中等断面隧道在紧贴既有建筑物情况下进行爆破施工对爆破产生的地震波动效应控制要求比较高，，施工难度大，其主要的工程技术难点可以概括为以下几点：⑴、勘察地质情况资料为微风化花岗岩地层，且考虑到前期地铁 2 号线爆破开挖施工对围岩完整性因素的影响，该区段岩体的整体结构较差，隧道洞室爆破开挖出现掉块、坍塌等危险的可能性比较大，在施工安全保障方面具有一定的难度；⑵、该地铁隧道上方为青岛火车站站前广场，其人流和车流量比较大，在采

乳化炸药,岩石,既有建筑物,隧道爆破

炸药爆破方法[30]，在青岛地铁西端暗挖段应用的方法是一种应用比较少的隧道爆破开挖方式；静岩石进行隧道爆破施工，运用静态破碎剂和乳化较少[31]。要做到合理的控制紧贴既有建筑物的隧对这几种隧道爆破方法有所了解，必须清楚这三稳妥的在紧贴既有建筑物区段进行隧道的爆破开破振动控制标准，以确保既有建筑物的安全性；就需要对爆破振动的危害机制有了解，并根据现规范，制定紧贴既有建筑物隧道爆破振动的控制标破方法种类，其用途也比较广泛，国内主要用于岩石破[32]；青岛地铁一期工程 3 号线使用破碎岩石的炸 2.2-1 所示；故我们在炸药爆破原理的研究主要针
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.6

【参考文献】