隧道施工爆破方法技术

本发明专利技术公开了隧道施工爆破方法，包括：建立先行隧道三维模型；在先行隧道内设置多个测点，记录爆破参数和各测点的应力数据；建立后行隧道三维模型，得到后行爆破方案；通过试验获取不同后行隧道爆破参数下先行隧道内各测点的应力数据，建立后行隧道爆破参数对先行隧道应力的影响模型；代入后行爆破方案中的爆破参数，基于预测的先行隧道应力和三维模型进行爆破模拟并优化后行爆破方案；后行隧道施工。本发明专利技术通过建立先行隧道和后行隧道的三维数据模型，采集爆破和试验数据对后行隧道爆破参数与先行隧道应力的影响关系进行分析，从而，预测后行隧道爆破方案对先行隧道的影响并以此优化爆破方案，有效提高了连拱隧道施工的稳定性和安全性。定性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
隧道施工爆破方法


[0001]本专利技术涉及连拱隧道施工
更具体地说，本专利技术涉及隧道施工爆破方法。

技术介绍

[0002]连拱隧道具有埋深浅，跨度大，地质条件复杂，围岩风化破碎，受雨季地表水影响大的特点，开挖必须遵守“短进尺、弱爆破、强支护、早闭合”的原则，按设计要求严格进行监控量测，并把量测结果反溃到施工中进行安全控制。目前连拱隧道多采用三导洞或中导洞超前施工的施工方案，大量的工程实践证明了其施工过程的安全可靠；但无论是三导洞法还是中导洞超前施工法，均有着施工工序繁多、工序间干扰严重、临时支护多、临时结构拆装施工量较大、连拱隧道间防水效果差，施工工期较长等问题。
[0003]无导洞施工连拱隧道技术是连拱隧道施工技术的一个发展方向，已经在国内一些隧道如白云山双连拱隧道、黄延高速羊泉沟隧道施工中进行了试用。无导洞施工连拱隧道技术通过取消侧导洞和中导洞施工，大幅度加快了施工进度；但在实际施工中，由于连拱隧道间不设有中导洞，后行隧道施工爆破时对先行隧道围岩和支护稳定性存在较大影响，且爆破参数对不直接接触的隧道的稳定性的影响难以准确判断，导致后行隧道施工时先行隧道的围岩和支护稳定性不易控制，不利于保证连拱隧道施工质量和施工安全。
[0004]为解决上述问题，需要设计一种隧道施工爆破方法，提高无导洞施工连拱隧道的施工稳定性和安全性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供隧道施工爆破方法，通过分别建立先行隧道和后行隧道的三维数据模型，并采集爆破数据和试验数据对后行隧道爆破参数与先行隧道应力的影响关系进行分析，从而，在后行隧道施工前预测爆破方案对先行隧道应变的影响并以此优化爆破方案，有效提高了连拱隧道施工的稳定性和安全性。
[0006]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了隧道施工爆破方法，包括：
[0007]S1、根据地质数据和隧道设计参数建立先行隧道三维模型，然后基于先行隧道三维模型进行爆破模拟和数值分析，得到先行隧道爆破方案；
[0008]S2、根据先行隧道爆破方案施工设定长度的先行隧道节段，爆破开挖过程中每施工一段距离，在新的爆破面外周间隔设置多个测点，记录爆破参数和爆破时各测点的应力数据；
[0009]S3、根据地质数据和隧道设计参数建立后行隧道三维模型，然后基于后行隧道三维模型和先行隧道施工中的爆破参数、应力数据进行爆破模拟和数值分析，得到后行隧道爆破方案；
[0010]S4、通过试验获取不同的地质条件和后行隧道爆破参数下先行隧道内各测点的应力数据，模拟施加荷载对先行隧道三维模型进行应力分析，建立后行隧道爆破参数对先行隧道应力的影响模型；
[0011]S5、将S3的后行隧道爆破方案中的爆破参数代入S4的影响模型中，基于预测的先行隧道应力和先行隧道三维模型模拟后行隧道爆破施工中先行隧道的应变情况，并根据隧道施工安全标准优化后行隧道爆破方案；
[0012]S6、根据优化后的后行隧道爆破方案进行后行隧道施工。
[0013]优选的是，所述隧道施工爆破方法，S1、S3中，得到先行隧道和后行隧道爆破方案的方法均包括：
[0014]基于GIS系统和无人机倾斜摄影技术获取施工段的地质数据，结合隧道设计结构，采用ANSYS/LS
‑
DYNA有限元软件建立先行隧道爆破施工的三维模型，然后根据所述地质数据和围岩受力分析对爆破参数进行荷载模拟分析，以此为基础设计优选的隧道爆破方案。
[0015]优选的是，所述隧道施工爆破方法，S2中，先行隧道爆破施工采用分步分台阶开挖法，包括：
[0016]S21、先行隧道上台阶弧形导坑爆破开挖并施工初期支护层；
[0017]S22、先行隧道上台阶核心土爆破开挖；
[0018]S23、先行隧道下台阶爆破开挖；
[0019]S24、先行隧道仰拱施作初期支护层；
[0020]其中，同一断面上的多个测点设置在先行隧道拱墙和仰拱的初期支护层上，任一测点包括应力传感器，其埋设在初期支护层上预设的安装槽内。
[0021]优选的是，所述隧道施工爆破方法，S5中，后行隧道爆破方案的优化方法包括：
[0022]根据隧道施工安全标准设定先行隧道各测点的应变数据安全阈值，当模拟得到的先行隧道的应变数据超出安全阈值时，先考虑调整爆破参数，如果调整爆破参数后也无法使先行隧道应变数据落在安全阈值内，在先行隧道内采取额外的减震措施并更新先行隧道三维模型，直至模拟得到的应变数据符合安全要求。
[0023]优选的是，所述隧道施工爆破方法，所述减震措施包括根据模拟得到的先行隧道的应变数据在先行隧道的初期支护结构上安装减震板，所述减震板为多层板状结构，其包括多个PVC层，其平行间隔设置；泡沫混凝土层，其固定设置在任意两个相邻的PVC层之间。
[0024]优选的是，所述隧道施工爆破方法，S6中，在后行隧道爆破施工的同时在先行隧道内设置全站仪，随后行隧道爆破施工进度同步移动全站仪，对先行隧道内与后行隧道相同施工里程处的测点位置进行实时应变监测，并将全站仪采集的实时应变数据与S5中模拟得到的先行隧道的应变数据和设定的应变数据安全阈值进行对比，当实际应变数据与模拟得到的先行隧道的应变数据不符但未超过对应的安全阈值时，记录实际应变数据和对应的爆破参数并对S4的影响模型进行修正；当实际应变数据超过对应的安全阈值时，进行安全预警并对应变数据超出安全阈值的测点位置处单独注浆加固。
[0025]优选的是，所述隧道施工爆破方法，S6中，在相同施工里程处的后行隧道节段施工完成后，再施工对应的先行隧道节段内的防水层和二次衬砌。
[0026]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0027]1、本专利技术通过分别建立先行隧道和后行隧道的三维数据模型指导隧道爆破施工并形成优选的爆破方案，在先行隧道施工中采集爆破数据，结合试验采集的后行隧道爆破参数对先行隧道应力的影响数据进行分析，形成影响模型，将后行隧道的爆破方案代入影响模型中对先行隧道的应变进行预测，从而，根据先行隧道的安全指标优化后行隧道的爆
破方案，保证了后行隧道爆破施工中整体连拱隧道的稳定性和施工安全性；
[0028]2、本专利技术根据后行隧道爆破参数对先行隧道应力的影响关系和后行隧道三维模型共同指导后行洞隧道施工，并在后行隧道施工中利用既有测点实时同步采集先行隧道中的应变数据，从而，及时对后行隧道爆破参数与先行隧道应力的影响模型进行修正并对超出预测范围的情况进行相应，将连拱隧道的围岩和支护稳定性控制在安全范围内，有效防止隧道变形和中隔墙坍塌等问题。
[0029]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
[0030]下面对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0031]需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.隧道施工爆破方法，其特征在于，包括：S1、根据地质数据和隧道设计参数建立先行隧道三维模型，然后基于先行隧道三维模型进行爆破模拟和数值分析，得到先行隧道爆破方案；S2、根据先行隧道爆破方案施工设定长度的先行隧道节段，爆破开挖过程中每施工一段距离，在新的爆破面外周间隔设置多个测点，记录爆破参数和爆破时各测点的应力数据；S3、根据地质数据和隧道设计参数建立后行隧道三维模型，然后基于后行隧道三维模型和先行隧道施工中的爆破参数、应力数据进行爆破模拟和数值分析，得到后行隧道爆破方案；S4、通过试验获取不同的地质条件和后行隧道爆破参数下先行隧道内各测点的应力数据，模拟施加荷载对先行隧道三维模型进行应力分析，建立后行隧道爆破参数对先行隧道应力的影响模型；S5、将S3的后行隧道爆破方案中的爆破参数代入S4的影响模型中，基于预测的先行隧道应力和先行隧道三维模型模拟后行隧道爆破施工中先行隧道的应变情况，并根据隧道施工安全标准优化后行隧道爆破方案；S6、根据优化后的后行隧道爆破方案进行后行隧道施工。2.如权利要求1所述的隧道施工爆破方法，其特征在于，S1、S3中，得到先行隧道和后行隧道爆破方案的方法均包括：基于GIS系统和无人机倾斜摄影技术获取施工段的地质数据，结合隧道设计结构，采用ANSYS/LS
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DYNA有限元软件建立先行隧道爆破施工的三维模型，然后根据所述地质数据和围岩受力分析对爆破参数进行荷载模拟分析，以此为基础设计优选的隧道爆破方案。3.如权利要求1所述的隧道施工爆破方法，其特征在于，S2中，先行隧道爆破施工采用分步分台阶开挖法，包括：S21、先行隧道上台阶弧形导坑爆破开挖并施工初期支护层；S22、先行隧道上台阶核心土爆破开挖；S23、先行隧道下台阶爆破开...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭冬冬，邢浩，袁义华，郭炜欣，邹明，高凯恒，向凯，张明亮，温建宇，吴佳琦，李瀚，刘发鹏，胡坤，白帆，李子恒，
申请(专利权)人：中铁七局集团第四工程有限公司，
类型：发明
国别省市：