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【摘 要】隧道间距较小时，要求施工过程中必须确保已建成隧道结构和运营安全，这就要求施工过程中对爆破的振动效应进行控制。
【关键词】隧道；爆破振动；电子雷管
Gather the cloud mountain tunnel open to dig to blow up a vibration a control a technique research
Li Gang,Shen Chun-li
(Chongqing flashing building of the transportation university college Chongqing 400074)
【Abstract】The tunnel is apart from to compare a hour, request construction process in have to insure have already built up tunnel structure and luck camp safety, this will beg construction process in carry on control towards blow up of vibrate effect.
【Key words】Tunnel;Blow up a vibration;Electronics thunder tube
1. 工程概况
重庆市涪陵东西干道是连接主城区与涪陵火车站站前大道、李渡长江大桥的重要城市交通枢纽工程，聚云山隧道为涪陵东西干道的一部分，按新奥法设计，支护类型为复合式衬砌。左线为新建隧道，右线为已投入运营的隧道，两隧道平等，中间相距20米。
右线交通繁忙，运营一量发生事故，将会造成极大的经济损失和人员伤亡，将造成极大的社会影响。又因左右线隧道间距较小，所以要求左线施工过程中必须确保右线隧道结构和运营安全，这就要求左线施工过程中对爆破的振动效应进行控制。业主要求左线施工爆破对右线振动速度不得大于5cm/s。
2. 爆破振动
当炸药在固体介质中爆炸产生的应力波通过破裂圈后，由于应力波强度迅速衰减，它只能引起介质质点产生弹性振动，这种弹性振动是以弹性波的形式向外传播的，即为爆破地震波。爆破地震波向外传播的过程中引起结构发生振动，达到一定强度时可能使结构破坏。爆破地震的强弱程度即振动强度可用地运动的各种物理量来表示，一般我们用质点的振动速度来表示。
因爆破而引起的质点振动速度可按萨道夫斯基公式计算：
V=KＱ1/3 R α（2.1）
式中 K——与岩石、爆破方法等因素有关的系数；
α——与地质条件有关的地震波衰减系数；
Q——与振速v相对应的最大一段起爆药量，Kg；
R——测点与爆心的直线距离，m。
3. 隧道开挖爆破振动控制方法
要使振动对已建成结构的振动速度减小，无外乎以下三种途径：在振动源上减小振动强度，在振动的传播过程中使振动强度减小，提高结构的抗振能力。聚云山隧道右线已建成，所以结构抗振能力已经不可更改；隧道左右线之间为隧道围岩，不宜振动，所以在振动的传播过程中减小振动速度也不可能。最直接可行的方法，就只能是在振动源上减小振动强度。
不同的爆破方法引起的振动不同，光面爆破是非常科学的隧道开挖施工方法，不但振动相对较小，还能保证轮廓开关以及开挖边界线外圍岩的长期稳定，聚云山隧道左线的爆破开挖工作即采用光面爆破。
光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个符合设计轮廓的开挖面。光面爆破分为全断面法和预留光面层法。全断面法可采用毫秒延期雷管全断面一次起爆，一般起爆顺序是：掏槽眼→辅助眼→崩落眼→底眼→帮眼→顶眼，称为正序起爆。每次起爆炮孔的数目或药量不应过多，掏槽眼、辅助眼、崩落眼都可分段起爆，周边孔之间最好用导爆索连接同时起爆。
爆破本身引起的振动强度主要与岩性、同时起爆的药量、掏槽眼→辅助眼→周边眼之间的起爆时差以及夹制作用有关。岩性不是我们所能控制的，我们设计爆破方法所能控制的因素主要就是同时起爆的药量、掏槽眼→辅助眼→周边眼之间的起爆时差与夹制作用。
根据公式2.1，同时起爆的药量越小，振动强度越小。光面爆破中，掏槽眼、辅助眼、崩落眼都可分段起爆，尽量减少每次起爆孔孔的数目。为保证良好的光面效果，周边孔之间最好用导爆索连接同时起爆，根据需要，也可以把周边孔分成两次起爆，所引起的极小部分光面效果不太理想的可用挖掘机修整。还可以控制单次开挖进尺以减小药量，但这将严重影响施工速度，在不得已的情况下（比如开挖与横洞交叉点的时候）才缩小开挖进尺以减小振动，一般情况不轻用。
爆破过程中需要对爆破振速进行监控，一方面监测最大振速是否危及已建成结构的安全，另一方面通过监测到的爆破数据分析是哪一些炮孔的爆破振动较大，然后减少这一次起爆的爆孔数以减小振动强度。聚云山隧道爆破振动速度监控采用3850振动测试仪监测，下图为聚云山隧道（左线）Zk1+481断面爆破时，对右线衬砌结构的振动监测得到的振动图形（见图1）。
该次爆破对右线结构的振动竖向最大振动速度为：3.55cm/s；水平向最大振动速度分别为：4.63cm/s；5.70cm/s，小幅超出了业主规定的5cm/s的振动速度。分析这个振动图形，最大振动速度发生在第一个炮次，即掏槽眼起爆。虽然掏槽眼的药量并不大，但是临空面条件差，夹制作用大，导致振动速度大。要减小掏槽眼起爆引起的振动速度，首先是减小掏槽爆破单段爆炸药量。最基本的方法有2种:一是减小爆破进尺，彻底减降掏槽眼的装量;二是采用空孔直眼掏槽，通过增加空孔体积量和逐孔起爆原理，降低掏槽爆破的单段爆破药量。
对于掏槽眼→辅助眼→周边眼之间的起爆时差，安徽理工大学的研究结果表明：对岩巷砂岩2m浅眼掘进爆破，合理的间隔时间为40~70ms，既为后发爆破创造了自由面，又能造成应力叠加。电子数码雷具有管高精度任意延时设置的优点，可将掏槽区域和全断面炮眼设置成逐孔顺序起爆，可有效降低爆破振动，电子雷管爆破振动为均匀分布的高频低峰值波形。这种爆破振动控制技术极大地改善了保护物的安全性，同时又提高了爆破效率，电子雷管未来具有良好的发展前景。
图1 振动图形
4. 结束语
通过对聚云山隧道左线施工爆破的监测及研究，得到如下结论：
4.1 聚云山隧道左线施工爆破对右线的振动速度总体低于业主要求的5cm/s，极少数有小幅超出。
4.2 对于隧道开挖过程中的爆破振动控制，监控是十分有必要的，一方面监测最大振速是否危及已建成结构的安全，另一方面通过监测到的爆破数据分析和改进爆破方案。
4.3 减小爆破振动速度可将光面爆破中，掏槽眼、辅助眼、崩落眼都可分段起爆，尽量减少每次起爆孔孔的数目。
4.4 减小爆破振动速度可尽量增加自由面以减小夹制作用，特别是优化掏槽孔的起爆。
4.5 对掏槽眼→辅助眼→周边眼之间的起爆时差优化可有效降低爆破振动强度，并同时炸药的有效利用。
4.6 电子雷管在爆破振动控制有有良好的效果。
参考文献
［1］ 韦爱勇，王玉杰，高文学.控制爆破技术［M］ 成都：电子科技大学出版社.2009.
［2］ 杨年华，张志毅.隧道爆破振动控制技术研究［J］ 铁道工程学报2010.（1）：82-86.
［3］ 李云鹏，艾传志，韩常领，霍明.小间距隧道爆破开挖动力效应数值模拟研究 ［J］ 2007.（1）：75-81.
［4］ 杨年华,刘慧.邻近爆破引起的隧道周边振动场［J］.工程爆破, 2000(2): 6-10.
［5］ 陈庆,王宏图,胡国忠,等.隧道开挖施工的爆破振动监测与控制技术［J］.岩土力学, 2005(6): 964-967.
［文章编号］1619-2737（2011）03-08-45
［作者简介］ 李刚(1986.07-)，男，专业：桥梁与隧道工程，学历：研究生，重庆交通大学土木建筑学院。
【关键词】隧道；爆破振动；电子雷管
Gather the cloud mountain tunnel open to dig to blow up a vibration a control a technique research
Li Gang,Shen Chun-li
(Chongqing flashing building of the transportation university college Chongqing 400074)
【Abstract】The tunnel is apart from to compare a hour, request construction process in have to insure have already built up tunnel structure and luck camp safety, this will beg construction process in carry on control towards blow up of vibrate effect.
【Key words】Tunnel;Blow up a vibration;Electronics thunder tube
1. 工程概况
重庆市涪陵东西干道是连接主城区与涪陵火车站站前大道、李渡长江大桥的重要城市交通枢纽工程，聚云山隧道为涪陵东西干道的一部分，按新奥法设计，支护类型为复合式衬砌。左线为新建隧道，右线为已投入运营的隧道，两隧道平等，中间相距20米。
右线交通繁忙，运营一量发生事故，将会造成极大的经济损失和人员伤亡，将造成极大的社会影响。又因左右线隧道间距较小，所以要求左线施工过程中必须确保右线隧道结构和运营安全，这就要求左线施工过程中对爆破的振动效应进行控制。业主要求左线施工爆破对右线振动速度不得大于5cm/s。
2. 爆破振动
当炸药在固体介质中爆炸产生的应力波通过破裂圈后，由于应力波强度迅速衰减，它只能引起介质质点产生弹性振动，这种弹性振动是以弹性波的形式向外传播的，即为爆破地震波。爆破地震波向外传播的过程中引起结构发生振动，达到一定强度时可能使结构破坏。爆破地震的强弱程度即振动强度可用地运动的各种物理量来表示，一般我们用质点的振动速度来表示。
因爆破而引起的质点振动速度可按萨道夫斯基公式计算：
V=KＱ1/3 R α（2.1）
式中 K——与岩石、爆破方法等因素有关的系数；
α——与地质条件有关的地震波衰减系数；
Q——与振速v相对应的最大一段起爆药量，Kg；
R——测点与爆心的直线距离，m。
3. 隧道开挖爆破振动控制方法
要使振动对已建成结构的振动速度减小，无外乎以下三种途径：在振动源上减小振动强度，在振动的传播过程中使振动强度减小，提高结构的抗振能力。聚云山隧道右线已建成，所以结构抗振能力已经不可更改；隧道左右线之间为隧道围岩，不宜振动，所以在振动的传播过程中减小振动速度也不可能。最直接可行的方法，就只能是在振动源上减小振动强度。
不同的爆破方法引起的振动不同，光面爆破是非常科学的隧道开挖施工方法，不但振动相对较小，还能保证轮廓开关以及开挖边界线外圍岩的长期稳定，聚云山隧道左线的爆破开挖工作即采用光面爆破。
光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个符合设计轮廓的开挖面。光面爆破分为全断面法和预留光面层法。全断面法可采用毫秒延期雷管全断面一次起爆，一般起爆顺序是：掏槽眼→辅助眼→崩落眼→底眼→帮眼→顶眼，称为正序起爆。每次起爆炮孔的数目或药量不应过多，掏槽眼、辅助眼、崩落眼都可分段起爆，周边孔之间最好用导爆索连接同时起爆。
爆破本身引起的振动强度主要与岩性、同时起爆的药量、掏槽眼→辅助眼→周边眼之间的起爆时差以及夹制作用有关。岩性不是我们所能控制的，我们设计爆破方法所能控制的因素主要就是同时起爆的药量、掏槽眼→辅助眼→周边眼之间的起爆时差与夹制作用。
根据公式2.1，同时起爆的药量越小，振动强度越小。光面爆破中，掏槽眼、辅助眼、崩落眼都可分段起爆，尽量减少每次起爆孔孔的数目。为保证良好的光面效果，周边孔之间最好用导爆索连接同时起爆，根据需要，也可以把周边孔分成两次起爆，所引起的极小部分光面效果不太理想的可用挖掘机修整。还可以控制单次开挖进尺以减小药量，但这将严重影响施工速度，在不得已的情况下（比如开挖与横洞交叉点的时候）才缩小开挖进尺以减小振动，一般情况不轻用。
爆破过程中需要对爆破振速进行监控，一方面监测最大振速是否危及已建成结构的安全，另一方面通过监测到的爆破数据分析是哪一些炮孔的爆破振动较大，然后减少这一次起爆的爆孔数以减小振动强度。聚云山隧道爆破振动速度监控采用3850振动测试仪监测，下图为聚云山隧道（左线）Zk1+481断面爆破时，对右线衬砌结构的振动监测得到的振动图形（见图1）。
该次爆破对右线结构的振动竖向最大振动速度为：3.55cm/s；水平向最大振动速度分别为：4.63cm/s；5.70cm/s，小幅超出了业主规定的5cm/s的振动速度。分析这个振动图形，最大振动速度发生在第一个炮次，即掏槽眼起爆。虽然掏槽眼的药量并不大，但是临空面条件差，夹制作用大，导致振动速度大。要减小掏槽眼起爆引起的振动速度，首先是减小掏槽爆破单段爆炸药量。最基本的方法有2种:一是减小爆破进尺，彻底减降掏槽眼的装量;二是采用空孔直眼掏槽，通过增加空孔体积量和逐孔起爆原理，降低掏槽爆破的单段爆破药量。
对于掏槽眼→辅助眼→周边眼之间的起爆时差，安徽理工大学的研究结果表明：对岩巷砂岩2m浅眼掘进爆破，合理的间隔时间为40~70ms，既为后发爆破创造了自由面，又能造成应力叠加。电子数码雷具有管高精度任意延时设置的优点，可将掏槽区域和全断面炮眼设置成逐孔顺序起爆，可有效降低爆破振动，电子雷管爆破振动为均匀分布的高频低峰值波形。这种爆破振动控制技术极大地改善了保护物的安全性，同时又提高了爆破效率，电子雷管未来具有良好的发展前景。
图1 振动图形
4. 结束语
通过对聚云山隧道左线施工爆破的监测及研究，得到如下结论：
4.1 聚云山隧道左线施工爆破对右线的振动速度总体低于业主要求的5cm/s，极少数有小幅超出。
4.2 对于隧道开挖过程中的爆破振动控制，监控是十分有必要的，一方面监测最大振速是否危及已建成结构的安全，另一方面通过监测到的爆破数据分析和改进爆破方案。
4.3 减小爆破振动速度可将光面爆破中，掏槽眼、辅助眼、崩落眼都可分段起爆，尽量减少每次起爆孔孔的数目。
4.4 减小爆破振动速度可尽量增加自由面以减小夹制作用，特别是优化掏槽孔的起爆。
4.5 对掏槽眼→辅助眼→周边眼之间的起爆时差优化可有效降低爆破振动强度，并同时炸药的有效利用。
4.6 电子雷管在爆破振动控制有有良好的效果。
参考文献
［1］ 韦爱勇，王玉杰，高文学.控制爆破技术［M］ 成都：电子科技大学出版社.2009.
［2］ 杨年华，张志毅.隧道爆破振动控制技术研究［J］ 铁道工程学报2010.（1）：82-86.
［3］ 李云鹏，艾传志，韩常领，霍明.小间距隧道爆破开挖动力效应数值模拟研究 ［J］ 2007.（1）：75-81.
［4］ 杨年华,刘慧.邻近爆破引起的隧道周边振动场［J］.工程爆破, 2000(2): 6-10.
［5］ 陈庆,王宏图,胡国忠,等.隧道开挖施工的爆破振动监测与控制技术［J］.岩土力学, 2005(6): 964-967.
［文章编号］1619-2737（2011）03-08-45
［作者简介］ 李刚(1986.07-)，男，专业：桥梁与隧道工程，学历：研究生，重庆交通大学土木建筑学院。