深圳地鐵一期工程2 號豎井控制爆破技術(shù)
摘 要:針對2 號豎井淺孔爆破和微差控制爆破相結(jié)合的實(shí)施情況,從爆破方法、爆破參數(shù)的控制及對爆破震動速度的監(jiān)測等方面作了介紹,提出了應(yīng)采取的防護(hù)措施,并對爆破效果進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞:豎井,控制爆破,技術(shù)
1 工程概況
老街—大劇院區(qū)間(西段) 暗挖隧道設(shè)計有兩種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式,一種是單洞雙層隧道,另一種是雙洞上下重疊隧道,線路由單洞雙層向上下重疊逐漸過渡,為減少這一特殊過渡段隧道的施工難度,在兩者交界處設(shè)計一座2 號豎井輔助施工,2 號豎井上半段設(shè)計為逆作法施工,下半段為順作法施工。
豎井上半段地質(zhì)為人工堆積層、殘積層,可采用人工、機(jī)械開挖,開挖深度為10 m ; 下半段為燕山期花崗巖、微風(fēng)化巖層,必須采用控制爆破開挖,開挖面積為11. 19 m ×6. 8 m , 開挖深度16. 975 m(不包括井窩),爆破總開挖量約計1 292 立方米 。
由于豎井(爆源) 位于繁華鬧市中心,地面建筑物密集,爆區(qū)北約20 m 為深水集團(tuán)招待所,南約15 m 有時珍大廈、金利華廣場,爆區(qū)與北側(cè)建筑物間為通行的解放路面,車輛與行人不斷。受這些客觀條件的制約,使得豎井第一次爆破難度加大,同時,也是為后續(xù)爆破施工取得經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的關(guān)鍵性的一爆。
爆破面臨的主要問題有:如何控制爆破震動對臨近建筑物的影響;如何控制下半段的爆破對上半段構(gòu)造內(nèi)襯的影響;如何保證豎井北側(cè)解放路行駛車輛和行人的安全。
2 豎井的爆破方法
1) 考慮到臨近建筑物不受爆破沖擊波的震害,以及北側(cè)解放路機(jī)動車輛、行人和附近居民的安全,豎井采用淺孔爆破與微差控制爆破相結(jié)合的方法分區(qū)進(jìn)行施工,中部Ⅴ 形掏槽為Ⅰ 區(qū),中部低洼自由面為臨空面,因臨空面呈斜朝上,爆破產(chǎn)生的飛石易向上飛竄,逸出井口,為控制飛石距離,該區(qū)采用淺孔爆破。兩側(cè)擴(kuò)邊為Ⅱ 區(qū),擴(kuò)邊爆破方量相對較多,決定采用微差控制爆破,微差控制爆破不但用藥量少,而且爆破產(chǎn)生的沖擊波緩沖疊加,爆破介質(zhì)互相碰撞可以減弱沖擊波對建筑物及行人的震害。Ⅲ 區(qū)周邊開挖,為控制豎井周邊開挖輪廓線,決定采用光面爆破。
2) 當(dāng)豎井上半段軟弱土層開挖完成后,裸露的基巖巖層面凸凹不平時,可將巖層面較低處作為爆破自由面,沿此自由面布設(shè)炮孔,進(jìn)行淺孔松動爆破,中部Ⅴ 形掏槽完成后,兩側(cè)擴(kuò)邊采用微差控制爆破,一般情況下,井壁四周南北兩側(cè)預(yù)留光爆層厚度為
1) 施工順序(見圖1) 。營造了良好的環(huán)境。2) 施工要點(diǎn)1) 采用反壓護(hù)拱混凝土加固為洞口段暗挖創(chuàng)造了有利條件, a. 開挖嚴(yán)格按照斷面尺寸測量放線,寧欠勿超,局部欠挖采改善了偏壓受力影響,控制地表局部下沉和地表開裂。用人工風(fēng)鎬修整圓順,循環(huán)進(jìn)尺以鋼拱架間距為準(zhǔn),控制在0. 6 m 2) 小導(dǎo)管注漿預(yù)加固和超前管棚預(yù)支護(hù)大大提高了圍巖的～0. 8 m 。b. 初噴混凝土在隧道開挖后及時施工,鋼筋網(wǎng)提前加自穩(wěn)能力,為開挖施工創(chuàng)造了條件。工成100 cm ×200 cm 的片狀,洞內(nèi)懸掛按規(guī)范搭接焊并與錨桿3) 開挖時管棚下方土體塌落較大,因此,必須嚴(yán)格控制管棚連接。c. 型鋼拱架必須置于穩(wěn)定基礎(chǔ)上,拱架分段采用M16 螺栓方向和外插角,減少因土體塌落對圍巖的破壞。連接,拱架間用<22 聯(lián)結(jié)筋焊接,鎖腳錨桿固定。測量檢查拱架4) 堅持弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、勤量測的原則,周密施工方就位后復(fù)噴混凝土封閉巖面。案,工序緊跟,及早完成初期支護(hù)。弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土開挖法施工可以及時利用機(jī)械進(jìn)行，通過對洞口地段的地表整體加固,雷公崠隧道在淺埋、偏壓、扒碴、出碴作業(yè),及時施工初期支護(hù),為鋼拱架安裝提供作業(yè)平軟弱圍巖的不利條件下安全進(jìn)洞,順利掘進(jìn)。為該隧道的安全、臺,減少圍巖在空氣中的暴露時間,能充分利用圍巖的自穩(wěn)能力, 高效施工打下了堅實(shí)基礎(chǔ),為按期、圓滿完成本隧道的施工任務(wù)較早封閉巖面,控制圍巖的變形。
3 爆破震動的控制與參數(shù)的選擇
爆區(qū)周圍建筑物密集,基本上為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),為控制爆破震動的影響,確保地面建筑物的安全,需對同段最大藥量進(jìn)行控制。
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1) 總藥量確定: Q = qV = qSdL ,
式中: V 爆破方量,m3 ; Sd 爆破斷面面積,m3 ; L 孔深,m。
2) 單孔裝藥量的確定: Q0= K ×Q/ N , 式中: K 為常數(shù),根據(jù)不同炮孔所起作用不同進(jìn)行調(diào)整,取 0. 8～1. 2 。根據(jù)震動控制和參數(shù)計算式可知,最大一段同段用藥量不能超過4. 7 kg ,因此,同段起爆孔控制在10 個以內(nèi),每個循環(huán)進(jìn)尺在1. 2 m 左右。采用形起爆法,保證微差時間不小于100 ms ,以達(dá)到可靠的減震效果,豎井開挖過程中,若待爆破巖層有臨空面時, 采用淺眼小臺階控制爆破。無臨空面時,采用中孔槽布孔形式。
4 起爆方法和起爆網(wǎng)絡(luò)的連接
各炮孔內(nèi)采用非電毫秒延時雷管微差起爆,孔外用延遲電雷管串聯(lián)起爆。從各炮孔引出的導(dǎo)爆管用電工膠布捆綁在電雷管上,導(dǎo)爆管均勻包裹在電雷管的四周,每發(fā)電雷管引爆的導(dǎo)爆管數(shù)量不超過12 根。考慮作業(yè)面內(nèi)潮濕,導(dǎo)爆管的非雷管端應(yīng)予以密封。
5 豎井下半段的爆破設(shè)計
1) 孔徑:40 mm ;2) 孔深:1. 5 m ;3) 前排抵抗線: W = 0. 8 m ;4) 孔距: a =1 m ;5) 排距: b = 0. 8 m ;6) 單位用藥系數(shù): q = 0. 5 kg/m3 (掏槽時, g =0. 6 kg～0. 8 kg) ;7) 單孔藥量: Q = 0. 4 kg ;8) 堵塞長度: L′> 1 m ;9) 光面爆破設(shè)計參數(shù)為:與前排孔的距離: W =0. 8 m ;孔距: a = 0. 6 m～0. 8 m ;線裝藥密度: q′= 0. 15 kg ～0. 25 kg/m3 。
6 爆破震動速度的監(jiān)測
為科學(xué)地調(diào)整爆破參數(shù),達(dá)到安全施工的目的,在每次爆破前,均進(jìn)行預(yù)置測點(diǎn)監(jiān)測震動速度,測點(diǎn)設(shè)置在距爆源約20 m 處的不同部位,一般設(shè)置1 點(diǎn)～4 點(diǎn),每次統(tǒng)計最大一段的裝藥總量Qm 和單位耗藥量q 的數(shù)據(jù),以此與爆破質(zhì)點(diǎn)震速測試儀測得的震速進(jìn)行比較、分析。第一次統(tǒng)計Qm = 4 kg ,爆源距測點(diǎn)間距R = 20 m 時,震速V max = 0. 157 cm/s ; 第二次統(tǒng)計Qm = 2. 1 kg ,爆源距測點(diǎn)間距R = 20 m 時,震速V max = 0. 94 cm/s ; 第三次統(tǒng)計Qm = 4. 8 kg ,爆源距測點(diǎn)間距R = 20 m 時,震速V max = 1. 25 cm/s。
以上三次爆破都取得了預(yù)期的效果,爆破震速V max 值均控制在2. 5 cm/s 以內(nèi),周圍建筑物都未受到任何影響。而在豎井的第一次Ⅴ形掏槽試爆時,最大一段的用藥量也在4. 7 kg 之內(nèi),考慮首次試爆成功,單位耗藥量q 取值約計1. 1 kg/m3 左右,爆破后,臨近建筑物無任何影響,而飛石沖擊力較大,將事先在豎井上方施作的部分防護(hù)竹條板擊碎,可見,此次單位耗藥量q 值取的較大,在后續(xù)的掏槽施工中,將q 值調(diào)整為0. 8 kg/m3,效果較好。
7 結(jié)語
通過2 號豎井實(shí)施控制爆破的成功過程,認(rèn)識到:要確保爆區(qū)周圍建筑物不受震害,附近車輛和行人不受影響,關(guān)鍵在于控制最大一段的用藥量Qm 值和單位耗藥量q 值。
