ⅰ标地面建筑物减震与防震措施.doc

青岛胶州湾海底隧道I标地面建筑物减震与防震措施一、概述青岛胶州湾海底隧道I标段陆地部分位于青岛市市南区团岛路附近，地面上有较多的军用和民用建筑 物，木区低层建筑物多为浅基础，以夯实的人丁•填土或强~弱风化基岩为持力层，基础埋深一般「2环部 分深达5〜6m, I标段陆地部分隧址主要地面建筑物分布情况见下表表1 I标段隧址主要地面建筑物区段建筑物类型与隧道相对位置ZK2+755~ZK2+955住宅楼5~7层7栋，浅基，框架左边线15m外ZK2+955~ZK3+155住宅楼4栋，浅基，框架左边线10m外ZK3+195~ZK3+215部队办公楼5层1栋，浅基，框架洞上ZK3+755~ZK3+835部队广2层房屋6栋，浅基，砖混洞上及边线旁根据设计图纸提供的隧道总平面图、地质纵断面图及开挖断面图，上述区段的地面建筑物与隧道开挖 轮廓线顶面的距离和相应的围岩类别等情况如下表：表2 I标段隧址主要地面建筑物详情表区段建筑物类型与隧道相对位置与隧道开挖轮廓线顶面的 距离(计算深度)围岩类别ZK2+755~ZK2+955住宅楼5~7层7栋左边线15m外斜距22mV级ZK2+955~ZK3+155住宅楼4栋左边线10m外斜距平均21mIIL IV 级ZK3+195~ZK3+215部队办公楼5层1栋洞上直距23mII、III级ZK3+755"ZK3+835部队广2层房屋6栋洞上及边线旁直距44mIV级由于隧道施工爆破会在近距离内产生很强的地慮波，爆破振动以地震波的形式通过介质传递给临近的 地面建筑物，对地面建筑物产生影响。

士I地面建筑物的固冇频率与地震波的主频率接近时，或当隧道埋深 较浅时，地面的振动速度会很大，如果超过建筑物的抗震速度指标，会对建筑物产生破坏性作用因此施 工爆破必须采取减恭设计和防農措施，保证地面建筑物和人民生命财产安全1. 减震设计计算1、防止爆破振动对建筑物破坏的控制方法和控制标准爆破所引起的振动是一个非常复杂的随机变量，在以波的形式传播过稈中，其振动的振幅、周期和频 率均随时间而变化振动的物理量一般用质点的振速、加速度、位移和振动频率等表示由于振速具有可 以使爆破振动的烈度与H然地股烈度互相参照、标定检测信号较容易、便于换算结构破坏相关判据的特点, 所以，国内外多采用质点的振动速度作为衡量爆破地咫效应的判据国内外大多数爆破丁稈对爆破振动采 用的控制标准，都是控制爆破在建筑物所在地表产生的最大质点振动速度值不超过某一标准值根据《中华人民共和国爆破安全规稈》(GB672222-2003)中有关爆破安全振动速度的要求，房屋类建 筑物地面质点的安全振动速度规定如下：土窑洞、土坯房、毛石房屋：l.Ocm/s；—般砖房、非抗股的大型砌块建筑物：2〜3 cm/s；钢筋混凝土框架房屋•： 5cm/s0由于爆破设计参数和楼房现有质量与实际情况存在一些差异，因此实际建筑物对施T爆破振动的要求 可能更高，在实际设计计算时还需要考虑一定的安全系数。

木工稈设计文件给岀下穿房屋段时爆破振动波 速应控制在1.5〜2.0 cm/s,本次施工设计在实际选用上，一般砖混结构房屋选其下限1.5 cm/s,框架结 构房屋选其上限2.0 cm/s2、爆破振动及其振动量计算经验公式根据《中华人民共和国爆破安全规程》(GB672222-2003)结合有关规范和文献，采用前苏联萨道夫斯 基群孔爆破公式：式中：V一地震振动安全速度，cm/s；0-最大分段药量(kg),齐发爆破时为总装药量，微差爆破为最大分段药-量；R-爆心距，爆破地震安全距离；K、&一与爆破点地形、地质等条件有关的振动系数和衰减系数，可按下表选取或通过试验确定表3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. 03、I标段隧道下穿建筑物的最大允许分段药量估算从上述爆破振动经验公式可以看出，爆破振速与最大分段药量Z间存在非线性的正比关系，因此控制 建筑物的安全振速完全可以通过育接控制最人分段药量来实现，而此最大分段药量就是最大允许分段药 量下面就I标段各下穿建筑物区段的最大允许分段药量估算如下(以下计算参数选取为经验性选择，具 体施丁时还要通过爆破慝动监测以及不断调整和修正有关参数，以期达到最佳的控制爆破效果)：(1) ZK2+755~ZK2+955 区段此区段为V级I科岩，按软岩石取K二350,沪2.0,爆心距R二22m,振动安全速度框架结构选V二2. 0 cm/s 则：最大分段药量 Q二(V/K) 3/ a. R3 =4. 6Kg(2) ZK2+955~ZK3+155 区段此区段为III、IV级围岩，按中硬岩石取K二250, a=1.8,爆心距R二25,振动安全速度框架结构选V二2. 0 cm/s 贝！J：最大分段药量Q=(V/K) 3 a. R3 =2. 9Kg(3) ZK3+195~ZK3+215 区段此区段为II、III级围岩，II级为主,按硬岩石取K二150,沪1.5,爆心距R二23m,振动安全速度框架结 构选 V=2. 0 cm/s 则:最大分段药量 Q二(V/K) 3 a. R3 =2. 16Kg⑷ ZK3+755〜ZK3+835 区段此区段为IV级围岩，按软岩石取K二300,沪1.9,爆心距R二44m,振动安全速度砖混结构选V二1.5 cm/s则:最大分段药量 Q二（V/K） 3 f,. R3 =19. 9Kg三、I标段各下穿建筑物区段隧道减震爆破施工对策从设计图纸给出的隧道各类围岩衬砌断面图看,II、III级围岩主洞的开挖面积平均在112代左右,IVV级围岩主洞的开挖血积平均在144012左右，即使按短进尺弱爆破分步开挖上述类别伟|岩的炸商单位耗商量估算，则毎米进尺的总用药量应在80kg左右。

可见I标段前3个下穿区段的最大允许分段药量与Z相 差共远，所以，利用微并爆破技术通过减小爆破进尺和分步开挖等手段來限制一次起爆的最大分段药最是 解决爆破靂动问题的根木和关键下面就I标段各下穿建筑物区段隧道减震爆破施工对策分述如下:(1) ZK2+755~ZK2+955 区段此区段为V级用岩，爆心距R二22m,地血建筑物位于左边线15m夕卜，嚴大分段药量Q二4. 6Kg此区段 位于团岛二路匝道与主隧道交叉口附近区段，分为主隧道断血、匝道与主隧道交叉口大断血和匝道与主隧道交叉口连拱断面，还有部分近接施工，地形地质情况复杂，施工难度很大为确保施工安全，在开挖方法上，主隧道V级围岩过房屋段采用管棚超前注浆支护，CD法施工；匝道与主隧道交叉口大断血因隧道跨 度很大，故采用2 76管棚加©42小导管超前注浆支护，双侧壁导坑施；匝道与主隧道交叉口连拱断瓯 开挖方法为：连拱匝道侧边导洞先行，然后先开挖中导洞、Z后开挖连拱匝道侧中部、随后开挖连拱主隧 道侧边导洞、最后开挖连拱主隧道侧中部由于木区段地面建筑物位于左边线15m外，所以减慝爆破的关键是控制上述三种类型断血第一次分部 开挖时的最左侧导坑的最大分段药量，这些导坑包括主隧道CD法施工的左侧2个上下导坑、匝道与主隧 道交叉口大断面采用双侧壁导坑法施工的左侧壁导坑、匝道与主隧道交叉口连拱断面中匝道侧左侧壁导 坑。

其它部分如右侧壁导坑、中导洞、核心土等部分由于离左侧建筑物相对稍远，而且由于左侧畢导坑先 行时形成了具有减振效应的“预裂缝”，另外中间部分的核心土等部位还在分部开挖时已形成较多的临空 面，因此爆破的慝动效应明显减弱为降低爆破震动，应尽量减小上述最左侧导坑的开挖进尺和开挖面积，具体上，将上述最左侧导坑的 爆破讲尺控制在0.8m （可超前施工），开挖面积控制在30n?左右，每次爆破总用药最控制在15 Kg,分1、2、3、5、7、9、11等段别的非电毫秒雷管（含掏槽眼）微差起爆，最大分段药量2. 5KgV4. 6Kg,同时满 足设计文件对近接施工中一次起爆药量不大于3kg的要求其它部分如右侧壁导坑、中导洞、核心土等部分的开挖面积和进尺可参照左侧导坑，也可以适当增大, 但必须控制其最大分段药量不超标，这可以通过增加雷管的起爆段数来实现为进一步提高减馬效果，采用槊•料导爆管光面微羌爆破技术，非电亳秒雷管跳段使用，并适当增加雷 管的微并段数以期增强降震效果；光面爆破周边眼采用低威力、低爆速的*22mm小肓径胶质炸药，装药结 构采用不耦合装药•结构，不耦合系数木区段V级软岩取2. 00-2. 50；周边眼布置时每隔50cm预钻防窓孔 （不装药）；为减小炮眼装药密度，在装药结构中（含周边眼和辅助眼），借助传爆线（导爆索）以实现空 气间隔装药。

2） ZK2+955辽K3+155 区段此区段为III、IV级用岩，爆心距R二25,最大分段药量Q=2.9Kg此区段刚过交叉口大断面和渐变段, 隧道断面为III、IV级围岩主隧道断面由于用岩类别一般，但此区段地面建筑物在左边线10m外，为减少 咫动采用台阶法开挖上台阶超前下台阶5-7m,为减少康动，将下台阶分成左右侧台阶和预留核心土三部 分本办法主要是控制上台阶和近房屋一侧下台阶的开挖进尺和开挖面积，具体上，上台阶和近房屋一侧 下台阶爆破进尺控制在1.0m,开挖面积20m?左右，爆破总用药量控制在12Kg,分1、2、3、5、7、9、11 等段别的非电亳秒雷管（含掏槽眼）微弟起爆，最大分段药量2. 0Kg＜2. 9Kgo预留核心土开挖时由于临空 面较多，爆破恭动效应明显减弱，采用分层开挖的形式，控制其最大分段药量＜2. 9Kgo为进一步提高减恭效果，采用教料导爆管光面微差爆破技术,非电毫秒雷管跳段使用,并适当增加雷 管的微差段数以期增强降震效果；光面爆破周边眼采用低威力、低爆速的＜1）22mm小直径胶质炸药，装药结 构采用不耦合装药结构，不耦合系数木区段IH、IV级中硬岩取1.5〜2.0；周边眼布置时每隔50cm预钻防 震孔（不装药）；为减小炮眼装药密度，在装药结构中（含周边眼和辅助眼），借助传爆线（导爆索）以实 现空气间隔装药。

3） ZK3+195~ZK3+215 区段此区段为II、III级围岩，II级为主,爆心距R=23m,最大分段药量Q=2・16Kg此区段围岩类别较好, 覆盖层较深,但地面建筑物在主隧道正上方，为减少震动采用导洞法开挖开挖时下导洞超前开挖，然后 分层扩挖至设计断面为减少震动主要是控制下导洞的开挖进尺和开挖面积，具体上，下导洞爆破进尺控 制在1.0m,开挖面积20点左右，爆破总用药量控制在15Kg,分1、2、3、5、7、9、11、13等段别的非电 毫秒雷管（含掏槽眼）微差起爆，最大分段药量1.63Kg＜2. 16Kgo下导坑扩挖时由于临空面较多，爆破虎 动效应明显减弱，采用分层扩挖最后预留光爆层的形式，控制毎层最大分段药量＜2.16Kg,每层爆破药量 难以满足要求时，实施层内微差以实现之为进一步提高减慝效果，采川槊料导爆管预留光爆层光面爆破技术，预留光爆层厚50cm,最麻起爆 光面爆破周边眼采用低威力、低爆速的4）22mm小肓径胶质炸药，装药结构采用不耦介装药结构，不耦合系 数木区段II、III级中硬岩取1.5〜2.0；周边眼布置时每隔50cm预钻防虎孔（不装药）；为减小炮眼装药密 度，在装药结构中（含周边眼和辅助眼），借助传爆线（导爆索）以实现空气间隔装药。

⑷ ZK3+755~ZK：3+835 区段此区段为IV级围岩，爆心距R二44m,最大分段药量Q二19.9Kg由最大分段药量看，施T爆破对地面建 筑物的影响不大，如采用。