隧道爆破振动不仅影响周围环境，而且还对隧道工程质量产生影响，因此，对爆破振动产生的危害必须进行控制 ^[1,2,3]。山区公路隧道施工开挖主要采用爆破法，隧道爆破产生的振动不仅对周围环境产生影响，还对隧道围岩、初期支护、二次支护等产生影响 ^[4,5,6]，但目前对后者还没有引起重视，相关研究较少 ^[7,8,9]。为此，以翻坝高速公路寨子包隧道施工爆破为例，开展山区隧道爆破振动规律及其控制研究，为寨子包隧道施工质量与管理提供依据，也可为其他类似隧道爆破施工控制提供参考。

　　 翻坝高速公路寨子包隧道位于宜昌市夷陵区太平溪镇富城坪村北侧，隧道左线起讫里程为ZK1+797—ZK3+950，隧道长2 153m，隧道右线起讫里程为K1+805.433—K3+965，隧道长2 159.567m，隧道总体走向方位角约75°，采用分离式隧道，洞门采用端墙式洞门。隧道范围内中线高程223.300～485.090m，山体自然坡度20°～30°，植被发育。寨子包隧道围岩主要为强风化黑云母石英闪长岩和中风化中粒斜长花岗岩，以中风化花岗岩为主。寨子包隧道围岩有Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级，以Ⅲ级围岩为主，约占90%。Ⅳ级和Ⅴ级围岩施工采用上下台阶开挖法，Ⅲ级围岩施工采用全断面开挖法。

　　 由于寨子包隧道以Ⅲ级围岩为主，所以爆破测试在Ⅲ级围岩中进行，Ⅲ级围岩全断面开挖爆破设计如图1所示，其爆破参数如表1所示。

　　 由表1可知，寨子包隧道开挖1个循环的爆破最大单段药量为41.6kg，总爆破药量为213.7kg。隧道爆破振动测试点沿其轴线按近密远疏布设测点，如图2所示。

　　 寨子包隧道爆破振动测试共采集爆破振动速度(水平)值58个。实测典型振动波形如图3所示。

　　 爆破振动规律普遍采用萨道夫斯基公式，即

　　 式中:K为表征隧道地质及爆破方法等的影响系数;α为表征隧道地质情况的振动衰减系数;Q为与V值相对应的最大单段起爆药量(kg);R为振动测点与爆破中心的直线距离(m);，为比例药量。

　　 对式(1)两边取对数后得lg V=lgk+αlgρ。令y=lg V,a=lgk,b=α和x=lgρ，则y=a+bx，可以通过一元线性回归求得a和b，最终求得k，α。

　　 依据爆破振动测试所采集数据，按一元回归理论计算得相关系数为0.885，其值精确度满足要求;剔除部分离离散较大的点后再回归计算得相关系数为0.956，依此可得:k=105.62，α=1.36。由此得到寨子包隧道爆破振动规律经验公式为:

　　 对于爆破振动控制判断依据，现在还缺乏统一标准，通常是依据相关规程、已有的研究成果、工程经验和实际工程特点进行综合确定 ^[10,11,12]。

　　 寨子包隧道爆破开挖施工期间，围岩和支护结构为主要保护目标。根据GB6722—2014《爆破安全规程》及国内外工程经验成果，结合寨子包隧道围岩地质特点和支护结构情况，其爆破振动控制判据取值如表2所示。

　　 对于寨子包隧道围岩开挖爆破，首先保护目标是未到龄期的初期支护和二次支护结构，因为支护结构在达到龄期(28d)前其所允许安全振动速度较低，一般小于围岩允许安全振动速度。由式(2)和表2控制标准，可得到寨子包隧道爆破所允许的最大单段爆破药量Q_max与距离R之间关系如表3所示。

　　 按照上述研究成果进行装药爆破后的实测爆破振动数据如表4所示，本次测试的重点是龄期0～3d的支护结构，因为龄期0～3d的支护结构允许的安全振速最小，如果龄期0～3d的支护结构满足要求，那么龄期>3d的支护结构肯定满足安全要求。

　　 由表4可知，依据研究成果进行爆破装药后的爆破产生的振动小于所允许的安全振动速度，所以前述的研究结论是正确的。

　　 根据寨子包隧道特点，为减少爆破振动产生的影响，可采取控制措施如下。

　　 1)控制最大一段装药量。实践表明，减少最大一段装药量，可有效降低爆破振动对隧道的影响。

　　 2)控制合理起爆时间间隔Δt。通过试验表明，寨子包隧道爆破合理的段间起爆时间间隔Δt≥100～150ms。

　　 3)采用高精度毫秒延时导爆雷管。根据Δt控制需要，通常采用跳段使用导爆雷管，这样每次爆破使用的雷管段别数多，爆破总延时较长。所以采用高精度毫秒延时导爆雷管来满足爆破控制的要求。雷管精度越高，Δt控制越精确，爆破控制效果越好。

　　 通过对翻坝高速公路寨子包隧道爆破振动测试，经回归分析，获得了该隧道施工爆破振动规律经验公式。根据翻坝高速公路寨子包隧道特点，提出了其爆破振动影响控制标准，由爆破振动控制标准和所获得的爆破振动规律经验公式，得到了该隧道围岩和支护结构的爆破控制参量，给出了该隧道的爆破振动控制方法。这些研究成果为提高寨子包隧道施工质量与管理提供了重要的参考依据，也可为其他类似隧道爆破影响控制提供参考。