[01785725]过海地铁隧道典型工程爆破振动控制技术

一、项目名称 过海地铁隧道典型工程爆破振动控制技术 二、全部完成人员 于建新;杨波;王海亮;周勇;王晓静;赵军;胡红星;陈汉;刘泉维;李川;周明聪;缪玉松;刘斌;石晨晨;严贤斌;赵华鹏;付元琛;张永顺 三、主要完成单位 山东科技大学;中铁二局成都新技术爆破工程有限公司;青岛第一市政工程有限公司;青岛理工大学;河南理工大学 四、项目简介 青岛地铁1号线、8号线是我国建造的第一条和第二条地铁海底隧道。课题组在我国第二条公路海底隧道陆域段工程（2005~2010年）、青岛地铁第1、2、3、4、8、11、13号线工程（2010~2020年）进行了大量的爆破控制技术研究,提出了隧道爆破基于药距比系数的建筑物振动响应规律、隧道爆破地面振动与药抗比系数的关系以及运营海底隧道爆破安全保护范围的分级标准;完成了过海地铁隧道大断面爆破区间采用TBM导洞先行技术穿越老旧建筑群的复杂爆破工程、中国首条在建过海地铁隧道海域段近邻运营海底隧道爆破工程和中国第二条过海地铁隧道海域段盾构段区间联络通道的爆破开挖工程3个典型工程,为过海地铁隧道、滨海城市地下工程爆破振动控制提供了理论依据。该技术属于申报单位首次提出并在青岛胶州湾海底隧道陆域段、青岛过海地铁隧道等系列建设工程中进行了实际应用,取得了良好的工程应用效果,具有推广价值。 主要技术经济指标： 1.通过现场实测、理论分析和数值模拟研究,形成了基于药距比系数的地表建筑物爆破振动响应机理,提出了隧道爆破基于药距比系数的建筑物振动响应规律：在药距比系数的数值满足一定条件下,低层、多层及高层建筑结构对隧道爆破的振动响应规律呈现绝对放大、相对放大、相对降低、绝对降低4种类型。 2.开展了相同药量、不同最小抵抗线条件下,隧道洞内噪声、冲击波、爆落岩体及炸药单耗与地表振动响应之间关系的现场试验,明确了隧道爆破的炸药单耗、洞内噪声与地表振动之间的关系。 3.针对中国首条过海地铁隧道青岛地铁1号线贵西区间采用的TBM导洞先行爆破施工,通过现场爆破试验,应用隧道爆破地面振动与药抗比系数的关系,对爆破参数进行了优化设计,应用基于药距比系数的建筑物振动响应规律对地面建筑物的爆破振动进行了预测,采用最优药抗比和孔内簇延、孔外串延的等药抗比同段起爆网路,完成了过海地铁隧道陆域段最大断面爆破区间采用TBM导洞先行技术穿越老旧建筑群的复杂爆破工程。 4.建立了海底隧道开挖对相邻运营海底隧道爆破振动影响的数值模拟计算模型,基于现场监测与数值模拟,提出了运营海底隧道爆破安全保护范围的分级标准,基于药距比系数将运营海底隧道周围划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级保护区,明确保护区内允许的最大单段起爆药量,完成了中国首条过海地铁隧道海域段的爆破开挖工程。 5. 开展了联络通道爆破开挖近接盾构管片的现场试验,分析了基于联络通道爆破施工的盾构管片振动响应规律,得到了药抗比阈值条件下盾构管片的爆破振动承载值,提出了海域段地铁隧道盾构管片的爆破振动安全允许指标,完成了中国第二条过海地铁隧道海域段盾构区间联络通道的爆破开挖工程。 6. 基于《爆破安全规程》（GB6722-2014）的要求,采用Java编程语言开发了爆破振动参数计算器软件（安卓版）,可实现在安卓系统的手机移动终端或电脑等一切支持微信小程序功能的智能终端,实现实时计算炸药量、爆破振动安全允许距离、保护对象所在地点的振动安全允许速度的功能,同时能够查询铁路、电力、水利等不同行业的12项爆破振动控制标准,界面简洁,操作方便。截至2021年9月25日在线用户达11243人。 7. 课题组经过长达十余年的研究,累计签订科研合同28项,发表相关论文60篇,出版中文专著2部;申请相关专利12项、软件著作权2项,节省相关经济投入9258.8万元,取得了良好的经济效益和社会效益,有效推动了行业进步。 五、社会效益及应用情况等 采用本项目整体技术,顺利完成了过海地铁海底隧道大断面爆破区间采用TBM导洞先行技术穿越老旧建筑群的复杂爆破工程;中国首条在建过海地铁海底隧道海域段近邻运营海底隧道爆破工程;中国第二条过海地铁隧道海域段盾构段区间联络通道的爆破开挖工程三个典型工程。项目相关技术在青岛胶州湾海底隧道、过海地铁隧道及青岛多条地铁线路施工中获得了推广应用,有效保障了施工人员生命财产安全,节约了工程总投资,为企业新增利润2.94亿元。引起了社会的广泛关注。依托该项目签订科研合同28项,发表相关论文60篇,出版中文专著2部;申请相关专利12项、软件著作权2项,指导毕业硕士研究生36人,研发的微信小程序版爆破振动参数计算软件,访问人数已超过11951人。