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摘要：近接施工中新建建筑物采用爆破施工会对既有建筑物产生较大的影响，目前，国内外一般采用质点爆破振动速度来作为既有建筑物是否安全的判断依据。鉴于目前国内外尚无统一的既有隧道安全运营振动速度控制标准，结合深圳市坂银通道鸡公山隧道工程实际，根据相关规范及类似工程经验，并综合考虑既有隧道围岩条件、支护状况、周边环境等因素，拟定既有梅林隧道安全运营振动速度控制标准为2.5cm/s，通过理论计算和数值分析对单段起爆用药量为5kg时，距既有隧道上方中心线24m的最不利位置起爆振速进行验证，得出：理论计算最不利位置最大振速为2.48cm/s，数值分析得出最不利位置最大振速为2.2cm/s，均小于拟定的安全运营振动速度控制标准2.5cm/s，因此拟定既有隧道的安全运营振动速度控制标准为2.5cm/s是可行的，新建隧道爆破施工也具有一定的安全性。
关键词：近接施工；爆破施工；既有隧道；振动速度；控制标准
1 引言
近年来，我国国民经济飞速发展，基础设施建设也在迅猛增加，公路隧道、铁路隧道、水工隧道及城市地下空间等隧道及地下工程的规划和建设也越来越多[1~2]。平行隧道、交叉隧道、垂直交互隧道等类似近接施工工程始终是公路隧道设计与施工中常见的难题，尤其是当新建工程采用爆破法施工时，既有隧道的安全性能会受到较大的影响。当新建隧道爆破施工时，爆炸以冲击荷载的形式作用于岩石，这种荷载作为一个扰动在岩体中传播，当冲击荷载过大时会对岩体及既有隧道支护结构产生破坏，影响既有隧道的正常运营[3~5]。
2 依托工程概况
坂银通道位于深圳市中部发展轴上，通道南起于泥岗立交南端，向北沿北环大道西侧高架布设，以隧道形式进入鸡公山，鸡公山隧道所在场地原始地貌为丘陵、冲洪积台地及洼地冲沟，场地内基岩主要为粗粒花岗岩、侏罗系石英砂岩，隧道所在范围为低山丘，地下水埋藏较深。隧道交叉段地质剖面图如图1所示。
图2新建隧道与既有隧道交叉段立面示意图
道左线覆土41.99m，与既有隧道垂直净距约为26m，右线覆土69.45m，与既有隧道垂直净距约为25m，属隧道深埋段。鸡公山隧道与厦深铁路梅林隧道立面位置如图2所示。
2爆破产生冲击预估
2.1 既有隧道安全振速取值
爆破振动与天然地震相比，具有频率高的特点，因此把振动速度换算成加速度值时会达到很大的数值，用振动加速度来推断结构物的受害限界显然是不可行的，大多数国家普遍采用爆破振动速度作为建筑物的安全判据。我国《爆破安全规程》中规定，在选取隧道、巷道安全允许质点振速时，应综合考虑构筑物的重要性、围岩分类、支护情况、开挖跨度、埋深大小、爆源方向及周边环境等因素，爆破震动安全允许标准如表1所示，德国爆破振动控制标准如表2所示。
同时，上海城市地铁及隧道施工相关规范指出，由打桩震动、爆炸产生的震动对隧道引起的峰值速度应小于等于2.5cm/s，香港地铁爆破施工时采用的质点振动速度控制值亦取为2.5cm/s[6]，故根据国内外相关控制标准，并考虑梅林隧道围岩条件，衬砌质量等因素，结合相关工程经验，梅林隧道安全运营控制振速可取值为2.5cm/s。
表1 爆破震动安全允许标准
式中：Q-炸药量（kg），齐发爆破为总药量，延时爆破为最大单段药量；R-爆破震动安全允许距离（m），；V-保护对象所在地质点震动安全允许速度（cm/s）；K，a-爆破相关系数，与地形、地质条件有关，此处根据现场监测数据线性回归分析可取K=100，a=1.4[7]。
由于鸡公山隧道上跨厦深铁路隧道，当相交时为最不利情况，由地勘资料可得，两垂直交互隧道间最小净距为24.6m，此处取24m，同时，根据试爆的速度控制指标，以及单段起爆药量在5.0kg以下的装药量指标，选择更为严格5.0kg单段用药量作为施工的上限药量。
根据上述公式（1），对单段用药量为5.0kg条件下，起爆点距铁路隧道上方中心线不同位置处的爆破振速理论值进行计算，计算结果如表3所示。
表3爆破振速理论计算值及安全系数表
图5关键监测点布置图
3.2 计算参数选取
根据隧址区地勘报告及相关规范，参考类似工程，进行计算参数选取。其中鸡公山隧道穿越区域为III级围岩，梅林铁路隧道穿越区域为II级围岩，具体参数如表4和表5所示。
表4梅林隧道计算参数
4 计算结果分析
爆破地震强度可用介质质点运动的各物理量衡量，如位移、加速度、速度等，目前国内外采用较多的是质点峰值振动速度，其中主要以垂直速度作为破坏的判断依据，因此提取新建隧道爆破施工时以上监测点振速时程数据，如图6~图8所示。
图9距爆破点不同距离质点振速时程曲线
从上图可以看出，距离爆破点越远，振速越低，且递减速度逐渐减缓，其中，当单段最大起爆药量为5kg时，既有隧道最大振速满足拟定的隧道安全运营振速控制标准。
综上所述，既有隧道安全运营振速控制标准取为2.5cm/s是可行的，新建隧道爆破施工对既有隧道影响较小，施工具有一定的安全性
5 结论
经对新建垂直交互隧道爆破施工既有高速铁路隧道的影响研究发现：
（1）按照国家规定的安全振速下限10cm/s为基础，参考国内外现行的爆破振速控制标准，并综合分析既有隧道围岩条件、支护状况等因素，选取隧道安全运营控制振速为2.5cm/s。
（2）当单段最大起爆药量为5kg，爆破点距既有隧道上方中心线距离为24m时为最不利爆破工况，经理论计算和数值分析可知，此时，理论计算得出既有隧道最大振速为2.48cm/s，数值分析得出既有隧道最大振速为2.2cm/s，故拟定既有隧道爆破安全运营振速为2.5cm/s是科学可行的，新建隧道爆破施工对既有隧道影响较小。
参考文献:
[1]钱立军, 郭甲祥. 邻近既有线隧道控制爆破施工技术管理[J]. 石家庄铁路职业技术学院学报, 2018(2).
[2] 张新彬, 刘新荣, 范兵旗,等. 复杂立交隧道爆破开挖参数设计及动力响应分析[J]. 地下空间与工程学报, 2017(s2):736-740.
[3]邵东辉, 费鸿禄, 杨朝阳,等. 新建隧道爆破对既有隧道影响的数值模拟分析[J]. 工程爆破, 2017, 23(5):67-70.
论文作者:范世龙,池哲源
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/23
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