(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112539686 A(43)申请公布日 2021.03.23
(21)申请号 202011606234.2(22)申请日 2020.12.30
(71)申请人 中钢集团郑州金属制品研究院有限
公司
地址 450001 河南省郑州市高新技术开发
区化工路26号
申请人 中钢集团南京新材料研究院有限公
司(72)发明人 毛海波 洪涛 张钫 徐铜鑫
贾航航 (74)专利代理机构 郑州中民专利代理有限公司
41110
代理人 郭中民(51)Int.Cl.
F42D 1/00(2006.01)
权利要求书1页 说明书3页 附图3页
F42D 3/04(2006.01)
CN 112539686 A(54)发明名称
一种降低城区隧道临近结构物爆破振动的施工方法(57)摘要
一种降低城区隧道临近结构物爆破振动的施工方法，所述方法包括以下步骤：a、施工时将掏槽孔下移，远离上部被保护的结构，下穿段前后各4m范围内，设置双层小导管，超前支护，其长度4m，间距30cm；每隔一榀拱架施作一次，锁脚锚管打设严格按照设计深度且在拱腰处加设锁脚锚管，并将L型筋与锁脚有效焊接；b、将隧道的上部开挖区划分成一区和二区，首先在台阶中下部的一区掏槽孔，布置炮眼和电子雷管起爆线，进行一区的爆破开挖，开挖进程为0.5m~1m，形成导洞，为其他炮孔提供完整的自由面；c、施工通过临近结构物后，布置二区掏槽孔，布置炮眼和电子雷管起爆线，进行二区的爆破开挖，最后扩挖到设计轮廓线。
CN 112539686 A
权 利 要 求 书
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1.一种降低城区隧道临近结构物爆破振动的施工方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
a、施工时将掏槽孔下移，远离上部被保护的结构，下穿段前后各4m范围内，设置双层小导管，超前支护，其长度4m，间距30cm；每隔一榀拱架施作一次，锁脚锚管打设严格按照设计深度且在拱腰处加设锁脚锚管，并将L型筋与锁脚有效焊接；
b、将隧道的上部开挖区划分成一区和二区，首先在台阶中下部的一区掏槽孔，布置一区炮眼和一区电子雷管起爆线，进行一区的爆破开挖，开挖进程为0.5m ~1m，形成导洞，为其他炮孔提供完整的自由面；
c、施工通过临近结构物后，布置二区掏槽孔，布置二区炮眼和二区电子雷管起爆线，进行二区的爆破开挖，最后扩挖到设计轮廓线。
2.根据权利1所述的降低城区隧道临近结构物爆破振动的施工方法，其特征在于：槽孔采用楔形掏槽方式，一区掏槽布置炮眼的孔口间距1.0m，二区掏槽布置炮眼的孔口间距
～60°，炮孔数目12～16个。2.5m，炮孔与工作面的夹角50°
3.根据权利1所述的降低城区隧道临近结构物爆破振动的施工方法，其特征在于：中导洞按照减震孔、掏槽孔、辅助孔和周边孔方案进行爆破施工；隧道爆破施工中掏槽孔的单段起爆药量最大，所以应将掏槽孔下移，远离上部被保护的结构设施，有效降低被保护设施的质点振动速度。
4.根据权利1所述的降低城区隧道临近结构物爆破振动的施工方法，其特征在于：通过采用电子雷管逐孔起爆技术多钻孔、少装药方法，实现单孔单响，使爆破能量分时间段分散，孔间起爆间隔时间设置为3ms，可以有效减小地震波的叠加。
5.根据权利1所述的降低城区隧道临近结构物爆破振动的施工方法，其特征在于：隧道周边孔采用预裂爆破技术，在主炮孔之前起爆，在隧道周边先形成预裂缝，减小爆破对隧洞围岩的破坏，同时又起到了减振的作用。
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说 明 书
一种降低城区隧道临近结构物爆破振动的施工方法
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技术领域
[0001]本发明属于隧道工程领域，具体涉及了一种降低城区隧道临近结构物爆破振动的施工方法。
背景技术
[0002]随着国内城市化进程的不断加快和大中心城市交通事业的飞速发展，城市地下交通建设力度呈不断加大的趋势，中心城区出现了不少浅埋硬质岩地下隧道工程。考虑开挖方法的适宜性、经济性和技术可运用性等，钻爆法仍将持续作为隧道开挖的主要施工方法。由于钻爆法施工会在爆破区的一定范围引起振动，当振动达到足够的强度时就会对环境造成影响。面对城市地区复杂的施工环境，如超浅埋、穿越地表密集建筑物和历史文物古迹等，为了减少钻爆法施工产生的爆破振动效应，扩大钻爆法施工的应用范围，隧道爆破施工必须采取控制爆破措施，确保临近结构物的安全。但目前针对超近距离或者超浅埋隧道控制爆破技术还不成熟，因此需要对城区隧道爆破施工技术进行优化研究。[0003]目前，一些新建隧道下穿铁路、公路和人防隧洞等情况十分常见，而且在下穿段最近的垂直距离有的已经达到3～5m。铁路、公路和市政等有关行政主管部门要求爆破施工单位在隧道爆破时必须确保隧道上部或附近的铁路、公路和人防隧洞等设施的安全。发明内容
[0004]本发明的目的正是针对现有Ⅴ级围岩隧道跨越城区施工，采用三台阶爆破施工时无法满足地面临近结构的安全稳定性问题而提供一种降低城区隧道临近结构物爆破振动的施工方法。本发明的目的在于通过调整施工工艺，把三台阶法施工改为双台阶的中导先行的施工工艺，可有效降低对地面结构物的扰动，确保施工安全。[0005]本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的降低城区隧道临近结构物爆破振动的施工方法包括以下步骤：a、施工时将掏槽孔下移，远离上部被保护的结构，下穿段前后各4m范围内，设置双
层小导管，超前支护，其长度4m，间距30cm；每隔一榀拱架施作一次，锁脚锚管打设严格按照设计深度且在拱腰处加设锁脚锚管，并将L型筋与锁脚有效焊接；
b、将隧道的上部开挖区划分成一区和二区，首先在台阶中下部的一区掏槽孔，布
置一区炮眼和一区电子雷管起爆线，进行一区的爆破开挖，开挖进程为0.5m ~1m，形成导洞，为其他炮孔提供完整的自由面；
c、施工通过临近结构物后，布置二区掏槽孔，布置二区炮眼和二区电子雷管起爆
线，进行二区的爆破开挖，最后扩挖到设计轮廓线。[0006]进一步说，槽孔采用楔形掏槽方式，一区掏槽布置炮眼的孔口间距1.0m，二区掏槽布置炮眼的孔口间距2.5m，炮孔与工作面的夹角50°～60°，炮孔数目12～16个。[0007]本发明方法中的中导洞按照减震孔、掏槽孔、辅助孔和周边孔方案进行爆破施工；隧道爆破施工中掏槽孔的单段起爆药量最大，所以应将掏槽孔下移，远离上部被保护的结
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构设施，有效降低被保护设施的质点振动速度。
[0008]本发明通过采用电子雷管逐孔起爆技术多钻孔、少装药方法，实现单孔单响，使爆破能量分时间段分散，孔间起爆间隔时间设置为3ms，可以有效减小地震波的叠加。[0009]本发明的方法在隧道周边孔采用预裂爆破技术，在主炮孔之前起爆，在隧道周边先形成预裂缝，减小爆破对隧洞围岩的破坏，同时又起到了减振的作用。[0010]本发明的方法摒弃现有技术中三台阶法直接爆破的施工方案，减少对邻近结构物的扰动；采用先开挖中导洞，掏槽眼的位置位于下方，可远离被保护的结构设施；通过采用电子雷管逐孔起爆技术，使爆破能量分时间段分散，减小地震波的叠加。[0011]本发明的有益效果如下：
1、本技术基于隧道爆破施工中产生爆破振动的规律，有针对性地提出了适合下穿
段的隧道爆破施工方法。[0012]2、按本技术施工能够有效降低被保护结构物的爆破质点振动速度，确保爆破振动满足爆破安全允许质点振动速度的要求，以便隧道施工时顺利通过下穿段。[0013]3、与其他技术相比，通过超前支护手段，利用综合减振措施，减少对结构物的扰动，更加安全可靠。附图说明
[0014]图1是双层小导管打设示意图。[0015]图2是上台阶爆破分区示意图。[0016]图3是上台阶一区炮眼布置示意图。[0017]图4是上台阶二区炮眼布置示意图。[0018]图5是一区网路布置示意图。[0019]图6是二区网路布置示意图。[0020]图7是断面施工示意图。[0021]图中序号：1‑一区，2‑二区，3‑小导管，4‑一区炮眼，5‑二区炮眼，6‑一区电子雷管起爆线，7‑二区电子雷管起爆线，8‑人防通道，9‑二区掌子面，10‑一区掌子面。具体实施方式
[0022]本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：
如图1~7所示，本发明的降低城区隧道临近结构物爆破振动的施工方法的施工工
艺流程如下：
①双层小导管超前支护；②隧道上部台阶区域划分；③隧道中下部一区爆破开挖；④隧道中上部二区爆破开挖；⑤隧道下部开挖。
[0023]具体步骤如下：
a、施工时将掏槽孔下移，远离上部被保护的结构，下穿段前后各4m范围内，设置双
层小导管3，超前支护，其长度4m，间距30cm；每隔一榀拱架施作一次，锁脚锚管打设严格按
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照设计深度且在拱腰处加设锁脚锚管，并将L型筋与锁脚有效焊接（参见图1）
b、将隧道的上部开挖区划分成一区1和二区2，首先在台阶中下部的一区1掏槽孔，
布置一区炮眼4和一区电子雷管起爆线6，进行一区1的爆破开挖，开挖进程为0.5m ~1m，形成导洞，为其他炮孔提供完整的自由面；（参见图2、3、5）
c、施工通过临近结构物后，布置二区2掏槽孔，布置二区炮眼5和二区电子雷管起
爆线7，进行二区2的爆破开挖，最后扩挖到设计轮廓线。（参见图4、6）
进一步说，槽孔采用楔形掏槽方式，一区掏槽布置炮眼的孔口间距1.0m，二区掏槽
布置炮眼的孔口间距2.5m，炮孔与工作面的夹角50°～60°，炮孔数目12～16个。[0024]本发明方法中的中导洞按照减震孔、掏槽孔、辅助孔和周边孔方案进行爆破施工；隧道爆破施工中掏槽孔的单段起爆药量最大，所以应将掏槽孔下移，远离上部被保护的结构设施，有效降低被保护设施的质点振动速度。
[0025]本发明通过采用电子雷管逐孔起爆技术多钻孔、少装药方法，实现单孔单响，使爆
可以有效减小地震波的叠加。破能量分时间段分散，孔间起爆间隔时间设置为3ms，
[0026]本发明的方法在隧道周边孔采用预裂爆破技术，在主炮孔之前起爆，在隧道周边先形成预裂缝，减小爆破对隧洞围岩的破坏，同时又起到了减振的作用。[0027]本发明的方法摒弃现有技术中三台阶法直接爆破的施工方案，减少对邻近结构物的扰动；采用先开挖中导洞，掏槽眼的位置位于下方，可远离被保护的结构设施；通过采用电子雷管逐孔起爆技术，使爆破能量分时间段分散，减小地震波的叠加。[0028]另需要说明的是：
（1）、一区开挖应超前二区至少0.5m，为二区创造完整的自由面后，二区才开始施
工。
[0029]（2）、一区辅助孔、周边孔和底板孔根据断面情况进行布置，按照相关参数表进行施工。
[0030]（3）、由于二区施工时已经存在中心方向的临空面，在增加临空面情况下，能量利用率能够提高约40%。[0031]（4）、下台阶已经有临空面，有临空面时地震波的能量比无临空面时地震波的能量降低大约40%。因此在下台阶爆破时计算炸药量应设置能量效率的系数，按照0.6设置。[0032]（5）、下穿段爆破施工时，根据测振数据，确定后续装药量大小和爆破的范围。
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说 明 书 附 图
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