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摘要：随着经济的发展和城市建设的加大，高速铁路成为了国家基础设施建设的重要环节，代表着城市的现代化程度。从其功能上看，高速铁路缓解了拥堵的交通状况，提升了人们出行的效率，同时安全性也大大提升，因此，高速铁路将成为未来我们重要的出行方式。但是，高速铁路隧道建设过程中，爆破是必不可少的施工环节，要保证爆破施工的震动达到一定的标准，同时符合相关的安全标准。本文首先介绍了爆破震动的标准和安全设计标准，然后通过具体的案例分析了爆破设计的方案，希望对相关工作者提供一些参考和借鉴。
关键词：高速铁路；隧道施工；爆破方案设计
引言
高速铁路的速度快，经过地域广，并且发展水平较高城市较为密集，因此，其工程施工中一定要确保其安全性，同时降低施工对周边人口和环境的影响，降低不稳定因素的发生。在高速铁路施工中，隧道爆破是不可避免的施工环节，如何做好爆破方案的设计，保证施工安全，减少爆破震动对人们的心理影响等，都是在进行爆破设计时需要关注的问题。
1 爆破震动的影响及控制标准
目前，我国的隧道爆破工程中，钻爆法是较为常用的施工技术之一，这种技术通常包括打孔、装药、爆破等环节，在爆破的过程中，会产生巨大的震动，这种震动对地质和环境都会产生不良的影响，首先，对于地质结构的影响。爆炸中巨大的震动会改变原有的地质结构，造成原有地质的改变或破坏，产生不稳定的因素。如果爆破震动控制不合理，会威胁着工程施工的安全。其次，爆破对居民心理的影响。如果爆破点距离人口居住的环境相对较近的话，巨大的震感和声音会给人们带来不适，影响人们的正常生活。因此，各个国家对爆破震动影响标准都进行了规定，超过这个标准，一般会认定为对地质结构造成了破坏。但是，不同国家地区的标准又不相同，我国根据我国的实际情况对各种结构规定了不同的标准，例如，现浇混凝土结构频率范围控制在 10Hz 以下，质点振动速度为 3.5cm•s-1。挡土墙频率范围控制在 40 ～ 100Hz，质点振动速度为 3.1 ～ 3.5cm•s-1。钢结构，频率范围在 10 ～ 40Hz，质点振动速度为 3.5 ～ 4.0cm•s-1等等。因此，在进行爆破设计时，一定要合理的设置爆破方案，保证爆破的安全。
2 工程概况
本文以某高速铁路标段的隧道施工爆破方案设计进行了具体的分析，给出了合理的施工方案。本隧道施工标段地表为人口密集区，建筑繁多，交通状况复杂，爆破过程中要控制爆对地表结构和人员等产生的不良影响，降低爆破施工给人们带来的社会恐慌。隧道的地质多为弱风化混合片麻岩，设计围岩等级为Ⅳ级，应用爆破开挖方式进行施工。
3 爆破方案
此段高速铁路隧道的爆破施工注重对围岩的保护，采用了光面爆破、微振动技术，这种技术通过选择合理的爆破参数，科学的进行工程安排，分区的进行精细爆破控制，从而是最后的结果能够满足工程的需要，同时，减少对围岩的震动损害，有效的达到了控制爆破的目的。隧道洞穴的开挖方式采用上下台阶法，这种方法的有利于机械化设备的使用，增加了施工面积，控制的精细度高，提高了工程施工的安全性。隧道采用短进尺的方法，并对其进行了支架维护，根据前期的施工准备，上下台阶的长度设定在58米。为了能够保证隧道结构的安全，在挖掘完成后要进行二次衬砌，及时的对完成隧道进行安全保护。对于爆破时产生的渣料等，及时的通过运输车辆向外部运输，通过机械化设备配合完成渣料的清理工作。在整个过程中，要严格的进行数据的监测，对支护、围岩的结构变形状况、爆破震动频率和速度等进行仔细的记录，并且有针对性的调整爆破的相关参数，以保证工程的顺利进行。
4施工方法
4.1 微振动爆破原理
隧道爆破反应发生的过程，是爆炸瞬间能量剧烈释放的过程。在这个过程中，能量以应力波的形式向外传播，从炸药爆炸的中心向四周扩散。爆炸中心附近的延时结构被震碎而破裂，应力波通过后其强度逐渐减弱，从而引起介质的质点振动形成爆破振动。爆破振动的频率高，时间短，影响范围相对较小，并且可以通过改变爆破的方案来调节爆破的振动强度，这增加了人们对隧道爆破的控制能力。微振动爆破的就是通过分析爆破振动的原理，对爆破时间采取分段毫秒延时，从而降低同一时间点的能量，形成应力波叠加的效果，从而降低爆破的振动强度。这种方法对控制爆破振速具有良好的效果，具体的控制因素包括多个参数，例如：炸药种类的选择、延时的间隔、药量等。通过对多次爆破的监测数据进行分析，下台阶的爆破振动在地表没有感应到，因此，上台阶爆破震动的控制成为了重点。
4.2 合理的选择炸药种类
在爆破过程中，炸药的选择与爆破震动的强度具有一定的关系，这是因为不同种类的炸药在爆炸中都会形成一定的炸药波，爆炸产生的岩石波与这种波会形成对抗，当这两种波的阻抗匹配系数趋于1时，才更有利于发挥其能量，同时振动的强度相对较低。因此，通过相关数据的计算和对爆破岩石的勘察，本工程采用了小直径 2# 岩石乳化炸药，密度 ρ=1.1g/cm3，爆速 D=3600m/s，隧道岩体容重 =2.0g/cm3，纵波波速 V=2500m/s，根据公式 = ρD/ V，计算得 =0.792，符合爆破控制的标准。
4.3 科学设置装药结构
炸药药卷放入炮孔内进行爆破，其放入的方式称为装药结构。目前，在光面爆破的过程中，通常采用不耦合装药方式，这种方式是指炸药药卷与炮孔壁要留有一定的间隙，因此，炸药的直径要小于炮孔直径。采用这种方式，主要有几点优点：第一，可以有效的降低炸药爆破时的冲击力对炮孔壁的冲击，减小粉碎区对炸药药能的消耗，提高炮孔的使用寿命。第二，可以有效的延长爆破压力的作用时间，降低爆破震动的影响。通过多次的试爆和对爆破数据进行分析，使用32mm的药，炮孔直径40-42mm，这种装药结构的爆破效果较好。
4.4 选择合理的爆破参数
在爆破过程中，爆破参数的选择也是至关重要的，合理的参数可以提升炸药爆破的效果，达到爆破预期的目标，降低爆破的不良影响。此种光面爆破方法根据岩石的类别具有不同的参数，具体如下：
根据爆破施工中的具体的岩石情况，参考以上参数，可以合理的设定药量、炮眼数量等，以达到理想的爆破效果。
4.5 应用毫秒爆破技术
毫秒爆破又称为微差爆破，是指在爆破过程中延期爆破时间间隔从几毫秒到几百毫秒，这种方法可以实现相邻爆破时间形成极短的时间差，有效的削弱振动的速度和频率，降低其造成的危害。在进行毫秒爆破时，需要先将爆破的炮孔进行分组，按照掏槽孔、辅助孔、周边孔（或光爆孔）顺序进行引爆。
结语
高速铁路建设是国家发展的需求，也是国家基础设施建设的重要部分，关系着国家的经济发展、交通运输、人们出行等多方面，其建设质量至关重要。高速铁路的隧道施工是不可避免的，科学合理的制定爆破方案对提升工程施工的质量和安全性具有重要的意义。工作人员需要充分了解爆破的控制标准，然后对具体的隧道工程环境进行考察、分析和计算，选取合适的施工方法、爆破技术、爆破参数等，已达到安全施工，同时达到最佳的爆破效果。
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论文作者:施瑶
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/10/22
标签：隧道论文; 炸药论文; 高速铁路论文; 围岩论文; 结构论文; 标准论文; 过程中论文; 《基层建设》2019年第22期论文;