CN109737840A - 基于软弱夹层的多隧洞施工方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种基于软弱夹层的多隧洞施工方法，方法包括下述步骤：测量软弱夹层位置，在所述软弱夹层均匀分布导管，经由所述导管对所述软弱夹层注浆以形成注浆区，多个待施工的隧洞均匀分布在软弱夹层的两侧，测量所述隧洞的岩土体参数，核心区内均布爆破孔，缓冲区内设有爆破孔和吸能孔，缓冲区中的爆破孔被所述吸能孔包围，不相邻的隧洞按照预定顺序继续连续爆破直至所有隧洞爆破完成，当围岩位移变化量和/或地表沉降变化量大于预定阈值，通过导管对上述软弱夹层注浆、减少爆破孔数量和/或降低爆破孔内炸药量，不相邻的隧洞按照预定顺序连续爆破且使得围岩位移变化量和/或地表沉降变化量小于预定阈值。

Description

基于软弱夹层的多隧洞施工方法

技术领域

本发明涉及隧道精准爆破开挖技术领域，特别是一种基于软弱夹层的多隧洞施工方法。

背景技术

天然岩体并非均质体，其中含有大量的节理及软弱夹层。软弱夹层是岩土工程中经常遇到的重大工程地质问题之一，也是工程中需要着重研究的对象。软弱夹层一般是指颗粒细，具片状结构，遇水易软化或泥化，力学强度低，比上、下岩层相对软弱的薄层，按其成因可分为构造、原生和次生3种类型，其中泥化的部分称为泥化夹层。软弱夹层分布普遍，几乎涉及各个地区、各类岩层。由于其强度较上、下岩层低得多，因此往往成为岩体抗滑稳定的控制因素，因此，在建大型岩土工程地区的前期勘测中，均把软弱夹层的勘察、实验分析放在首要位置。

软弱夹层是岩体内层状或带状的软弱薄层，具有一定的厚度，力学强度较低，遇水容易软化。软弱夹层的存在容易诱发滑坡，影响航运交通、水坝安全，甚至造成生命财产损失。软弱夹层对爆破工程也有重要影响，一方面它可以减小爆破振动产生的危害，另一方面它使爆破效率降低，容易产生飞石，甚至影响围岩体的安全。岩土工程中也常常利用爆破地震波传播衰减特性预测不良地质情况，因此，正确分析软弱夹层对应力波传播衰减规律的影响是工程中关注的问题。

目前，对软弱夹层的力学性质、强度、渗透性及对工程稳定性影响的研究己非常广泛。但是关于其动力特性方面的研究还不多。已有的研究往往借助应力波在结构面上的透反射规律进行理论分析，并在应力波经过软弱夹层幅值的衰减研究方面取得了一定的成果，但对应力波在软弱夹层前后的具体振动形式和振动频率的衰减规律了解得很少。岩体中存在软弱夹层，软弱夹层使材料的本构关系更为复杂，即使把工程岩体当作弹性介质，从而建立有关应力波传播的波动方程，但是复杂的边界条件和初始条件也使方程很难得到精确解。因此，已有学者借助数值模拟研究软弱夹层性质对应力波强度的影响，但还缺乏关于能量耗散机理上的分析，缺少对数值模拟中爆源模型的深入研究。

由于缺少较为完善的研究，对于含软弱夹层岩体的爆破也成为隧道施工的一大难题。由于软弱夹层易发生破坏，所以需要在爆破施工过程中控制爆破能对其的影响，而对爆破能的控制技术日益受到关注。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

发明要解决的问题

为解决上述现有技术的不足之处，本发明提供一种基于软弱夹层的多隧洞施工方法，其在群洞施工效果明显的工况下，群洞隧道爆破施工过程中，坚硬岩体内部会出现包含但不限于软岩和泥岩的软弱夹层，该夹层受扰动后易发生破坏，造成岩体应力释放，进而使岩体结构失稳带来施工事故，本发明对含软弱夹层岩层进行精准爆破，防止由于爆破能控制不佳引起的隧道超挖和欠挖，施工风险低、施工效率高，操作方便且安全可靠。

解决问题的方案

本发明人等为了达成上述目的而进行了深入研究，具体而言，本发明提供一种基于软弱夹层的多隧洞施工方法，其包括下述步骤：

第一步骤中，测量软弱夹层位置，在所述软弱夹层均匀分布导管，经由所述导管对所述软弱夹层注浆以形成注浆区，

第二步骤中，多个待施工的隧洞均匀分布在软弱夹层的两侧，测量所述隧洞的岩土体参数，

第三步骤中，基于岩土体参数确定每个隧洞的爆破面和包围所有隧洞的围岩区，所述爆破面分为爆破不损伤隧洞边界的核心区和围绕所述核心区的缓冲区，核心区内均布爆破孔，缓冲区内设有爆破孔和吸能孔，缓冲区中的爆破孔被所述吸能孔包围，所述爆破孔中从里向外依次填充炸药、水袋和炮泥，所述吸能孔填充水袋，

第四步骤中，不相邻的隧洞按照预定顺序连续爆破，测量爆破后的围岩区位移变化量和地表沉降变化量，当围岩位移变化量和/或地表沉降变化量小于等于预定阈值，不相邻的隧洞按照预定顺序继续连续爆破直至所有隧洞爆破完成，当围岩位移变化量和/或地表沉降变化量大于预定阈值，通过导管对上述软弱夹层注浆、减少爆破孔数量和/或降低爆破孔内炸药量，不相邻的隧洞按照预定顺序连续爆破且使得围岩位移变化量和/或地表沉降变化量小于预定阈值，

第五步骤中，清理所述爆破面，挖掘隧洞直至所述隧洞的边界。

所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，第一步骤中，所述软弱夹层分别邻近隧洞的第一侧上均匀分布多个第一导管，第二侧上均匀分布多个第二导管，所述第一导管和第二导管相向布置且在垂直于隧洞延伸线的方向上间隔排布，所述第一导管和/或第二导管插入软弱夹层的深度至少是软弱夹层厚度的三分之一。

所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，第二步骤中，多个待施工的隧洞对称分布在软弱夹层的两侧，岩土体参数包括岩体自然裂隙平均间距、抗压强度、岩石密度、尺寸参数和岩石坚固系数。

所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，第三步骤中，基于所述岩土体参数，确定爆破面中爆破孔的数量、间距1以及爆破孔的单位炸药消耗量 q，基于单位炸药消耗量q确定所述炸药的装药量Q＝qV，其中爆破漏斗体积1为爆破孔间距。

所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，第三步骤中，核心区的边界到隧洞边界的距离为3-5倍的爆破孔直径。

所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，第三步骤中，缓冲区内的爆破孔和吸能孔按照梅花状分布，爆破孔处于梅花状分布的中心位置。

所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，第三步骤中，所述围岩区设有测量沿隧道挖掘方向延伸的纵向位移x的第一位移传感器组、测量垂直于所述纵向位移的横向位移y的第二位移传感器组和设在围岩区地表的测量竖直位移的第三位移传感器组，所述第一位移传感器组和/或第二位移传感器组测量围岩区的围岩位移变化量，所述第三位移传感器组测量围岩区的地表沉降变化量。

所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，第三步骤中，在爆破面经由激光准直仪测量并标识开挖面的中线和轮廓线，预定数量和间距的爆破孔基于中线和轮廓线布置于爆破面中，其中，爆破孔的底面处于同一个平面上。

所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，第三步骤中，所述爆炸孔的孔底设有塑料导爆管非电毫秒雷管，炸药经由电容式非电毫秒雷管激发器起爆，炮泥由黏土、细砂、水混合挤压成型，其中，黏土∶砂∶水的重量比为1∶0.13∶0.2，黏土的颗粒粒径不超过10mm，所述炮泥长度 20cm-30cm，所述水袋长200mm、直径35m、袋厚为0.8-1mm，所述水袋中充满水。

所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，第四步骤中，所述软弱夹层一侧设有第一、第二、第三和第四隧洞，另一侧设有第五、第六、第七和第八隧洞，第一、第六、第三和第八隧洞依次连续爆破，第五、第二、第七和第四隧洞依次连续爆破，当围岩位移变化量和/或地表沉降变化量大于预定阈值，在软弱夹层布置加固锚杆。

本发明的有益效果：

施工安全，由于群洞效应和软弱夹层的存在，传统爆破方法会给隧道施工带来风险。而本方法采用隔洞爆破、吸能孔控制爆破能能手段有效控制由于爆破带来的对隧道周围围岩的扰动，降低施工风险。

精准爆破，由于缓冲区吸能孔的作用，使隧道边界面所受到爆破的冲击荷载减小，对爆破能有效地控制，在炸药量和炮眼密度设计合理的情况下，能对爆破边界进行精准地控制，减小或者避免超挖和欠挖现象，保证施工的顺利进行。

施工便捷，原材料成本低，可就地取材。与传统爆破方法相比，本方法所使用的水袋和炮泥取材和制作均方便，操作简单，成本低，具有规格统一、质地均匀等特点，制作速度快，减少了劳动人员，工作效率高。

施工环保，能更好的保护作业人员职业健康。水袋在爆炸的作用下会产生雾化作用，可以吸收粉尘，降低爆破后的粉尘浓度，减少了爆后对环境的污染，空气质量明显提升，有利于初支和出碴施工人员作业。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

[图1]示出了本发明一个实施例的基于软弱夹层的多隧洞施工方法的步骤示意图。

[图2]示出了本发明一个实施例的基于软弱夹层的多隧洞施工方法的地层剖面图。

[图3]示出了本发明一个实施例的基于软弱夹层的多隧洞施工方法的平面布置示意图。

[图4]示出了本发明一个实施例的基于软弱夹层的多隧洞施工方法的缓冲区炮眼布示意图。

[图5]示出了本发明又一个实施例的基于软弱夹层的多隧洞施工方法的爆破孔结构图。

[图6]示出了本发明又一个实施例的基于软弱夹层的多隧洞施工方法的吸能孔结构图。

[图7]示出了本发明一个实施例的实施基于软弱夹层的多隧洞施工方法的隧道围岩和地表监测点布置示意图。

[图8]示出了本发明一个实施例的基于软弱夹层的多隧洞施工方法的流程示意图。

[图9]示出了本发明一个实施例的基于软弱夹层的多隧洞施工方法的隧道常规爆破和精准爆破拱顶变形对比示意图。

[图10]示出了本发明一个实施例的基于软弱夹层的多隧洞施工方法的隧道常规爆破和精准爆破拱顶变形对比示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

具体而言，如图1所示基于软弱夹层1的多隧洞3施工方法的步骤示意图。一种基于软弱夹层1的多隧洞3施工方法，其包括下述步骤：

第一步骤S1中，测量软弱夹层1位置，在所述软弱夹层1均匀分布导管2，经由所述导管2对所述软弱夹层1注浆形成注浆区13，参见图2。

第二步骤S2中，多个待施工的隧洞3均匀分布在软弱夹层1的两侧，测量所述隧洞3的岩土体参数。

第三步骤S3中，基于岩土体参数确定每个隧洞3的爆破面5和包围所有隧洞3的围岩区4，所述爆破面5分为爆破不损伤隧洞3边界的核心区6 和围绕所述核心区6的缓冲区7，参见图3-4。核心区6内均布爆破孔8，缓冲区7内设有爆破孔8和吸能孔9，缓冲区7中的爆破孔8被所述吸能孔9 包围，所述爆破孔8中从里向外依次填充炸药10、水袋11和炮泥12，所述吸能孔9填充水袋11，参见图5-6。

第四步骤S4中，不相邻的隧洞3按照预定顺序连续爆破，测量爆破后的围岩区4位移变化量和地表沉降变化量，当围岩位移变化量和/或地表沉降变化量小于等于预定阈值，不相邻的隧洞3按照预定顺序继续连续爆破直至所有隧洞3爆破完成，当围岩位移变化量和/或地表沉降变化量大于预定阈值，通过导管2对上述软弱夹层1注浆、减少爆破孔8数量和/或降低爆破孔8内炸药10量，不相邻的隧洞3按照预定顺序连续爆破且使得围岩位移变化量和/或地表沉降变化量小于预定阈值，参见图7。

第五步骤S5中，清理所述爆破面5，挖掘隧洞3直至所述隧洞3的边界。

本发明在群洞隧道爆破施工过程中，坚硬岩体内部会出现包含但不限于软岩和泥岩的软弱夹层1，该夹层受扰动后易发生破坏，造成岩体应力释放，进而使岩体结构失稳带来施工事故。隧道开挖有群洞效应并且经过含软弱夹层1岩层。结构面爆破顺序为隔洞爆破，即相邻洞不同时爆破，可以避免由于邻洞同时爆破造成的中间岩体所受冲击荷载较大导致岩体破坏或者失稳，有效控制监测点位移量，保证围岩变形和地表沉降量在允许范围内，易于对岩体应力、应变数据进行采集和分析，以便判断岩土体变形趋势。所述在软弱夹层1且群洞施工效应较大区域钻设超前小导管2并注浆支护，可有效减小软弱夹层1所受扰动和后期由扰动而引起的围岩变形，保证监测点数据处于允许范围，有利于对隧道的精准爆破。单个结构面分为核心区6和缓冲区7，所述核心区6为爆破时不影响结构面边界造成超挖的区域，所述缓冲区7为需要对爆破能进行控制使其不会造成超挖的区域。核心区6边界到隧道边界的距离根据岩石性质取3-5倍的核心区6炮眼直径。核心区6内的炮眼均为爆破孔8。缓冲区7内的炮眼由爆破孔8和吸能孔9组成。缓冲区7炮眼按照梅花状布置，其中的爆破孔8周围均为吸能孔9。爆破孔8内的填充结构布置由内向外分为为：炸药10、水袋11、炮泥12。吸能孔9全部由水袋11填充。

为了进一步理解本发明，在一个实施例中，图8示出了本发明一个实施例的基于软弱夹层1的多隧洞3施工方法的流程示意图，本发明的方法步骤如下：

第一步骤：确定爆破结构面性质并判断是否使用本方法。

第二步骤：测量爆破面5岩土体参数，设计岩层的单位炸药10消耗量 q、炮眼间距1、炮眼直径d。所测爆破面5岩土体参数包括岩体自然裂隙平均间距、岩体中大块构体含量、抗压强度、岩石密度和岩石坚固性系数，进而确定岩石爆破性分级，得出爆破单位炸药10消耗量q的范围。装药量的范围Q＝qV，其中V为爆破漏斗体积，1为炮眼间距。具体装药量根据围岩状况通过试验确定。

第三步骤：设计结构面爆破顺序，划分结构面爆破区域。

第四步骤：在软弱夹层1且群洞施工效应较大区域钻设超前小导管2并注浆支护。所述群洞施工效应较大区域为多个爆破面5之间区域。该区域由于存在软弱夹层1土，岩体裂隙较为发育，自稳性较弱，受力复杂，受轻微扰动也易使其发生破坏。

第五步骤：设计并布置监测点位。监测点位布置于隧道围岩周围和地表。隧道围岩的监测点位于群洞施工效应较大处即多个隧道中间部分适当加密，监测其水平位移(包括沿隧道纵向位移x和垂直于隧道纵向位移y) 和竖直位移z。布置于地表的监测点位测量地表沉降Z。

第六步骤：布置爆破面5炮眼孔位，包括测量画线、定位开眼、钻眼、清孔。

第七步骤：根据设计安装炸药10、水袋11、炮泥12。

第八步骤：联起爆网络，按照爆破顺序起爆，清理爆破面5，监测围岩位移变化和地表沉降数据判断围岩稳定性。

第九步骤：若围岩稳定且地表沉降在允许范围内，重复第八步骤直至爆破完成。若出现围岩位移变化异常或者地表沉降大，则对围岩进行注浆和/或打锚杆加固。

钻眼前，为了保证隧道断面符合要求，应严格按设计隧道断面测量，标出每一个孔位的平面位置，便于人工钻孔。钻眼前，测量人员用红油漆准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm，在直线段，可用激光准直仪控制开挖方向和开挖轮廓线。按照测量画线定的位置，进行施工爆破眼。

钻工熟悉炮眼布置图，熟练操作风钻，特别是钻周边眼，确保周边眼有准确的外插角，使两茬炮交界处台阶小于15cm，同时眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证除掏槽眼外的炮眼底在同一个平面上。掏槽眼采用楔形斜眼掏槽形式钻孔。

清孔时，用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。

装药按爆破设计装药量和装药结构进行，孔内使用非电导爆管雷管制作起爆药包。装药前仔细检查有无堵孔、卡孔现象，及时调整地质薄弱面和抵抗线发生变化的炮孔装药量。装药过程中检查装药部位的深度，防止炸药10过装引起飞石或装不到位产生上下段隔爆。一旦发生过装，用木制的工具将多余的炸药10掏出孔外或用高压水冲洗。首先在炮眼最底部装入药卷，再装水袋11，最后用炮泥12回填堵塞，堵塞长度不小于20cm。

起爆雷管采用电雷管，雷管采用1-11段塑料导爆管非电毫秒雷管，毫秒雷管置于孔底，毫秒雷管装入时，严格按照爆破设计的段数准确装入。爆破网路采用簇连接方式，起爆采用电容式非电毫秒雷管激发器。

爆破完成后，对爆破效果进行检查，检查光面爆破效果、抛石距离、爆渣块度等指标进行检查，并填写检查记录表，为优化爆破参数做基础资料。

所述炮泥12是由黏土、细砂、水三种成分组成，三种成分的重量比例为黏土∶砂∶水＝1∶0.13∶0.2(可根据实际情况调整、)，黏土采用干净的普通黏土，含水量控制在8％以下。最大颗粒不超过10mm，不得有草根等杂物，大颗粒要人工破碎。砂采用干净的细砂，含水量控制在3％以下。黏土和砂掺杂小碎石块时，应过筛处理。按照配合比例拌匀材料后，装入炮泥12机的进料仓，开动电钮开始生产，在转动螺旋的推压下，泥料边向前输送边挤压密实，最后在卧式螺旋输送成形器端头源源不断地挤压出来。生产出的炮泥12按照20cm-30cm的长度切割。制作好的炮泥12在使用前1-2小时制作，否则会失水变硬，堵塞后影响降尘效果。制作完成的炮泥12应表面光滑、不断裂。所述水袋11的原材料为水和塑料袋。塑料袋为聚乙烯塑料，水袋11长200mm，直径35m，袋厚约为0.8mm。

为了进一步理解本发明，本方法的一个实施例中，在某隧道开挖过程中，该隧道在某标段地质层中出现软弱夹层1。在地质层正常断采用正常爆破方式开挖，在出现软弱夹层1断经过研究后得出按照现有方法爆破有出现围岩失稳的风险，经实践，发现采用本方法不仅能减少对软弱夹层1的扰动，保证隧道安全开挖，而且能显著减小超挖和欠挖现象，提高隧道开挖的精确性，减小爆破后的空气中粉尘含量。

爆破施工前，制作炮泥12和水袋11。炮泥12是由黏土、细砂、水三种成分组成，三种成分的重量比例为黏土∶砂∶水＝1∶0.13∶0.2，可根据实际情况调整，黏土采用干净的普通黏土，含水量控制在8％以下。最大颗粒不超过10mm，不得有草根等杂物，大颗粒要人工破碎。砂采用干净的细砂，含水量控制在3％以下。黏土和砂掺杂小碎石块时，应过筛处理。按照配合比例拌匀材料后，装入炮泥12机的进料仓，开动电钮开始生产，在转动螺旋的推压下，泥料边向前输送边挤压密实，最后在卧式螺旋输送成形器端头源源不断地挤压出来。生产出的炮泥12按照20cm-30cm的长度切割。制作好的炮泥12在使用前1-2小时制作，否则会失水变硬，堵塞后影响降尘效果。制作完成的炮泥12应表面光滑、不断裂。所述水袋11的原材料为水和塑料袋。塑料袋为聚乙烯塑料，水袋11长200mm，直径35m，袋厚约为 0.8mm。

考虑到群洞施工效应对软弱夹层1的影响较大，在群洞施工效应较大区域注浆加固形成注浆区13。在爆破时，对八个隧道采用隔洞爆破方式，相邻洞不同时爆破，即先爆破奇数隧道，通过监测点所测数据判断围岩稳定且地表沉降在允许范围后，再爆破偶数隧道。布置爆破面5炮眼孔位，包括测量画线、定位开眼、钻眼、清孔。钻眼前，为了保证隧道断面符合要求，应严格按设计隧道断面测量，标出每一个孔位的平面位置，便于人工钻孔。钻眼前，测量人员用红油漆准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm，在直线段，可用激光准直仪控制开挖方向和开挖轮廓线。按照测量画线定的位置，进行施工爆破眼。钻工熟悉炮眼布置图，熟练操作风钻，特别是钻周边眼，确保周边眼有准确的外插角，使两茬炮交界处台阶小于15cm，同时眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证除掏槽眼外的炮眼底在同一个平面上。掏槽眼采用楔形斜眼掏槽形式钻孔。清孔时，用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。每个爆破面5分为核心区6和缓冲区7，核心区6为爆破时不影响结构面边界造成超挖的区域，所述缓冲区7为需要对爆破能进行控制使其不会造成超挖的区域。核心区6 边界到隧道边界的距离根据岩石性质取3-5倍的核心区6炮眼直径。核心区 6内的炮眼均为爆破孔8，缓冲区7内的炮眼由爆破孔8和吸能孔9组成。爆破孔8内的填充结构布置由内向外分为为：炸药10、水袋11、炮泥12。吸能孔9全部由水袋11填充。缓冲区7炮眼按照梅花状布置，其中的爆破孔8周围均为吸能孔9。

装药按爆破设计装药量和装药结构进行，孔内使用非电导爆管雷管制作起爆药包。装药前仔细检查有无堵孔、卡孔现象，及时调整地质薄弱面和抵抗线发生变化的炮孔装药量。装药过程中检查装药部位的深度，防止炸药10过装引起飞石或装不到位产生上下段隔爆。一旦发生过装，用木制的工具将多余的炸药10掏出孔外或用高压水冲洗。首先在炮眼最底部装入药卷，再装水袋11，最后用炮泥12回填堵塞，堵塞长度不小于20cm。

起爆雷管采用电雷管，雷管采用1-11段塑料导爆管非电毫秒雷管，毫秒雷管置于孔底，毫秒雷管装入时，严格按照爆破设计的段数准确装入。爆破网路采用簇连接方式，起爆采用电容式非电毫秒雷管激发器。

爆破完成后，对爆破效果进行检查，检查光面爆破效果、抛石距离、爆渣块度等指标进行检查，并填写检查记录表，为优化爆破参数做基础资料。

通过本方法所用精准爆破和常规爆破的施工效果相比，具体参见表1，两者实际进尺和欠挖率相当，本方法的单位岩石炸药10实际消耗量、粉尘浓度、通风等待时间、爆碴块度、抛距和超挖率均明显小于常规爆破方法。有效地提高了经济效益和施工效率，利于施工作业人员的职业健康、利于出碴、步距控制和控制超挖。参见图9-10，通过对两个隧道拱顶监测，得到无软弱夹层1地层下的常规爆破和含软弱夹层1地层下的精准爆破施工爆破后边界面变形情况。通过数据可得，采用精准爆破可以显著减小隧道边界面的变形。可见，本发明的精准爆破比现有技术的常规爆破变形显著降低。

表1

所述的基于软弱夹层1的多隧洞3施工方法优选实施方式，第一步骤中，所述软弱夹层1分别邻近隧洞3的第一侧上均匀分布多个第一导管2，第二侧上均匀分布多个第二导管2，所述第一导管2和第二导管2相向布置且在垂直于隧洞3延伸线的方向上间隔排布，所述第一导管2和/或第二导管2插入软弱夹层1的深度至少是软弱夹层1厚度的三分之一。

所述的基于软弱夹层1的多隧洞3施工方法优选实施方式，第二步骤中，多个待施工的隧洞3对称分布在软弱夹层1的两侧，岩土体参数包括岩体自然裂隙平均间距、抗压强度、岩石密度、尺寸参数和岩石坚固系数。

所述的基于软弱夹层1的多隧洞3施工方法优选实施方式，第三步骤中，基于所述岩土体参数，确定爆破面5中爆破孔8的数量、间距1以及爆破孔8的单位炸药10消耗量q，基于单位炸药10消耗量q确定所述炸药10 的装药量Q＝qV，其中爆破漏斗体积1为爆破孔8间距。

所述的基于软弱夹层1的多隧洞3施工方法优选实施方式，第三步骤中，核心区6的边界到隧洞3边界的距离为3-5倍的爆破孔8直径。

所述的基于软弱夹层1的多隧洞3施工方法优选实施方式，第三步骤中，缓冲区7内的爆破孔8和吸能孔9按照梅花状分布，爆破孔8处于梅花状分布的中心位置。

所述的基于软弱夹层1的多隧洞3施工方法优选实施方式，第三步骤中，所述围岩区4设有测量沿隧道挖掘方向延伸的纵向位移x的第一位移传感器组、测量垂直于所述纵向位移的横向位移y的第二位移传感器组和设在围岩区4地表的测量竖直位移的第三位移传感器组，所述第一位移传感器组和/或第二位移传感器组测量围岩区4的围岩位移变化量，所述第三位移传感器组测量围岩区4的地表沉降变化量。

所述的基于软弱夹层1的多隧洞3施工方法优选实施方式，第三步骤中，在爆破面5经由激光准直仪测量并标识开挖面的中线和轮廓线，预定数量和间距的爆破孔8基于中线和轮廓线布置于爆破面5中，其中，爆破孔 8的底面处于同一个平面上。

所述的基于软弱夹层1的多隧洞3施工方法优选实施方式，第三步骤中，所述爆炸孔的孔底设有塑料导爆管非电毫秒雷管，炸药10经由电容式非电毫秒雷管激发器起爆，炮泥12由黏土、细砂、水混合挤压成型，其中，黏土∶砂∶水的重量比为1∶0.13∶0.2，黏土的颗粒粒径不超过10mm，所述炮泥12长度20cm-30cm，所述水袋11长200mm、直径35m、袋厚为 0.8-1mm，所述水袋11中充满水。

所述的基于软弱夹层1的多隧洞3施工方法优选实施方式，第四步骤中，所述软弱夹层1一侧设有第一、第二、第三和第四隧洞3，另一侧设有第五、第六、第七和第八隧洞3，第一、第六、第三和第八隧洞3依次连续爆破，第五、第二、第七和第四隧洞3依次连续爆破，当围岩位移变化量和/或地表沉降变化量大于预定阈值，在软弱夹层1布置加固锚杆。

工业实用性

本发明的基于软弱夹层的多隧洞施工方法可以在岩石爆破碎领域使用。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种基于软弱夹层的多隧洞施工方法，其包括下述步骤：

第一步骤中，测量软弱夹层位置，在所述软弱夹层均匀分布导管，经由所述导管对所述软弱夹层注浆以形成注浆区，

第二步骤中，多个待施工的隧洞均匀分布在软弱夹层的两侧，测量所述隧洞的岩土体参数，

第三步骤中，基于岩土体参数确定每个隧洞的爆破面和包围所有隧洞的围岩区，所述爆破面分为爆破不损伤隧洞边界的核心区和围绕所述核心区的缓冲区，核心区内均布爆破孔，缓冲区内设有爆破孔和吸能孔，缓冲区中的爆破孔被所述吸能孔包围，所述爆破孔中从里向外依次填充炸药、水袋和炮泥，所述吸能孔填充水袋，

第四步骤中，不相邻的隧洞按照预定顺序连续爆破，测量爆破后的围岩区位移变化量和地表沉降变化量，当围岩位移变化量和/或地表沉降变化量小于等于预定阈值，不相邻的隧洞按照预定顺序继续连续爆破直至所有隧洞爆破完成，当围岩位移变化量和/或地表沉降变化量大于预定阈值，通过导管对上述软弱夹层注浆、减少爆破孔数量和/或降低爆破孔内炸药量，不相邻的隧洞按照预定顺序连续爆破且使得围岩位移变化量和/或地表沉降变化量小于预定阈值，

第五步骤中，清理所述爆破面，挖掘隧洞直至所述隧洞的边界。

2.根据权利要求1所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，其特征在于，第一步骤中，所述软弱夹层分别邻近隧洞的第一侧上均匀分布多个第一导管，第二侧上均匀分布多个第二导管，所述第一导管和第二导管相向布置且在垂直于隧洞延伸线的方向上间隔排布，所述第一导管和/或第二导管插入软弱夹层的深度至少是软弱夹层厚度的三分之一。

3.根据权利要求1所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，其特征在于，第二步骤中，多个待施工的隧洞对称分布在软弱夹层的两侧，岩土体参数包括岩体自然裂隙平均间距、抗压强度、岩石密度、尺寸参数和岩石坚固系数。

4.根据权利要求1所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，其特征在于，第三步骤中，基于所述岩土体参数，确定爆破面中爆破孔的数量、间距l以及爆破孔的单位炸药消耗量q，基于单位炸药消耗量q确定所述炸药的装药量Q＝qV，其中爆破漏斗体积l为爆破孔间距。

5.根据权利要求1所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，其特征在于，第三步骤中，核心区的边界到隧洞边界的距离为3-5倍的爆破孔直径。

6.根据权利要求1所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，其特征在于，第三步骤中，缓冲区内的爆破孔和吸能孔按照梅花状分布，爆破孔处于梅花状分布的中心位置。

7.根据权利要求1所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，其特征在于，第三步骤中，所述围岩区设有测量沿隧道挖掘方向延伸的纵向位移x的第一位移传感器组、测量垂直于所述纵向位移的横向位移y的第二位移传感器组和设在围岩区地表的测量竖直位移的第三位移传感器组，所述第一位移传感器组和/或第二位移传感器组测量围岩区的围岩位移变化量，所述第三位移传感器组测量围岩区的地表沉降变化量。

8.根据权利要求1所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，其特征在于，第三步骤中，在爆破面经由激光准直仪测量并标识开挖面的中线和轮廓线，预定数量和间距的爆破孔基于中线和轮廓线布置于爆破面中，其中，爆破孔的底面处于同一个平面上。

9.根据权利要求1所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，其特征在于，第三步骤中，所述爆炸孔的孔底设有塑料导爆管非电毫秒雷管，炸药经由电容式非电毫秒雷管激发器起爆，炮泥由黏土、细砂、水混合挤压成型，其中，黏土∶砂∶水的重量比为1∶0.13∶0.2，黏土的颗粒粒径不超过10mm，所述炮泥长度20cm-30cm，所述水袋长200mm、直径35m、袋厚为0.8-1mm，所述水袋中充满水。

10.根据权利要求1所述的基于软弱夹层的多隧洞施工方法，其特征在于，第四步骤中，所述软弱夹层一侧设有第一、第二、第三和第四隧洞，另一侧设有第五、第六、第七和第八隧洞，第一、第六、第三和第八隧洞依次连续爆破，第五、第二、第七和第四隧洞依次连续爆破，当围岩位移变化量和/或地表沉降变化量大于预定阈值，在软弱夹层布置加固锚杆。