侧穿桥桩的隧道爆破设计与模拟

摘要

以大连地铁5号线石葵路～劳动公园区间工程建设为背景，结合隧道施工工法（台阶法、CRD法）,优化掌子面爆破参数，控制区间隧道爆破对桥桩的影响。右线采用台阶法，左线采用CRD法，台阶法的上台阶及CRD法的左上方（1）部洞室采用两次爆破，第一次为掏槽区域爆破，为第二次爆破提供临空面进而降低爆破振动。掏槽处炸药单耗为1.87～2.33 kg/m³,其余部位炸药单耗0.40～0.80 kg/m³,最大段别雷管使用Ms-15段非电导爆管雷管。基于实测数据反演爆破振动衰减规律公式，完成爆破振动安全预校核。采用SPH法对临近桥桩掏槽爆破进行数值计算，在单段药量0.3 kg情况下，对5 m远处受到爆炸载荷作用的桥桩进行了响应分析。计算表明桥桩无损伤，且爆破作业结束，桥桩安全无恙，表明侧穿桥桩段的技术方案是可行的。此外，模拟应力波在地层、桥桩中的传播过程，桥桩中应力波传播速度3280～3590 m/s,岩土层中传播速度平均为1620 m/s,数据显示振动在桥桩中传播速度明显大于在风化层与黏土层的传播速度。论文中炸药与临近岩石采用SPH方法，避免了大规模粒子计算对超算能力要求，对于远距离振动分布研究，此方法具有一定的借鉴意义。

关键词

隧道 / 侧穿桥桩 / 爆破振动 / 爆破设计 / 数值模拟

基金资助

国家自然科学基金(12172084)