深圳地鐵一期工程2 號豎井控制爆破技術
摘 要:針對2 號豎井淺孔爆破和微差控制爆破相結合的實施情況,從爆破方法、爆破參數的控制及對爆破震動速度的監測等方面作了介紹,提出了應采取的防護措施,并對爆破效果進行了分析。
關鍵詞:豎井,控制爆破,技術
1 工程概況
老街—大劇院區間(西段) 暗挖隧道設計有兩種復雜的結構形式,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,在兩者交界處設計一座2 號豎井輔助施工,2 號豎井上半段設計為逆作法施工,下半段為順作法施工。
豎井上半段地質為人工堆積層、殘積層,可采用人工、機械開挖,開挖深度為10 m ; 下半段為燕山期花崗巖、微風化巖層,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,爆區北約20 m 為深水集團招待所,南約15 m 有時珍大廈、金利華廣場,爆區與北側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,也是為后續爆破施工取得經驗系數的關鍵性的一爆。
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造內襯的影響;如何保證豎井北側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,以及北側解放路機動車輛、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合的方法分區進行施工,中部Ⅴ 形掏槽為Ⅰ 區,中部低洼自由面為臨空面,因臨空面呈斜朝上,爆破產生的飛石易向上飛竄,逸出井口,為控制飛石距離,該區采用淺孔爆破。兩側擴邊為Ⅱ 區,擴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,而且爆破產生的沖擊波緩沖疊加,爆破介質互相碰撞可以減弱沖擊波對建筑物及行人的震害。Ⅲ 區周邊開挖,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,沿此自由面布設炮孔,進行淺孔松動爆破,中部Ⅴ 形掏槽完成后,兩側擴邊采用微差控制爆破,一般情況下,井壁四周南北兩側預留光爆層厚度為
1) 施工順序(見圖1) 。營造了良好的環境。2) 施工要點1) 采用反壓護拱混凝土加固為洞口段暗挖創造了有利條件, a. 開挖嚴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。用人工風鎬修整圓順,循環進尺以鋼拱架間距為準,控制在0. 6 m 2) 小導管注漿預加固和超前管棚預支護大大提高了圍巖的～0. 8 m 。b. 初噴混凝土在隧道開挖后及時施工,鋼筋網提前加自穩能力,為開挖施工創造了條件。工成100 cm ×200 cm 的片狀,洞內懸掛按規范搭接焊并與錨桿3) 開挖時管棚下方土體塌落較大,因此,必須嚴格控制管棚連接。c. 型鋼拱架必須置于穩定基礎上,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 聯結筋焊接,鎖腳錨桿固定。測量檢查拱架4) 堅持弱爆破、短進尺、強支護、勤量測的原則,周密施工方就位后復噴混凝土封閉巖面。案,工序緊跟,及早完成初期支護。弧形導坑預留核心土開挖法施工可以及時利用機械進行，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,及時施工初期支護,為鋼拱架安裝提供作業平軟弱圍巖的不利條件下安全進洞,順利掘進。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能力, 高效施工打下了堅實基礎,為按期、圓滿完成本隧道的施工任務較早封閉巖面,控制圍巖的變形。
3 爆破震動的控制與參數的選擇
爆區周圍建筑物密集,基本上為鋼筋混凝土結構,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,根據不同炮孔所起作用不同進行調整,取 0. 8～1. 2 。根據震動控制和參數計算式可知,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,每個循環進尺在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 起爆方法和起爆網絡的連接
各炮孔內采用非電毫秒延時雷管微差起爆,孔外用延遲電雷管串聯起爆。從各炮孔引出的導爆管用電工膠布捆綁在電雷管上,導爆管均勻包裹在電雷管的四周,每發電雷管引爆的導爆管數量不超過12 根。考慮作業面內潮濕,導爆管的非雷管端應予以密封。
5 豎井下半段的爆破設計
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: 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) 光面爆破設計參數為: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 爆破震動速度的監測
為科學地調整爆破參數,達到安全施工的目的,在每次爆破前,均進行預置測點監測震動速度,測點設置在距爆源約20 m 處的不同部位,一般設置1 點～4 點,每次統計最大一段的裝藥總量Qm 和單位耗藥量q 的數據,以此與爆破質點震速測試儀測得的震速進行比較、分析。第一次統計Qm = 4 kg ,爆源距測點間距R = 20 m 時,震速V max = 0. 157 cm/s ; 第二次統計Qm = 2. 1 kg ,爆源距測點間距R = 20 m 時,震速V max = 0. 94 cm/s ; 第三次統計Qm = 4. 8 kg ,爆源距測點間距R = 20 m 時,震速V max = 1. 25 cm/s。
以上三次爆破都取得了預期的效果,爆破震速V max 值均控制在2. 5 cm/s 以內,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,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竹條板擊碎,可見,此次單位耗藥量q 值取的較大,在后續的掏槽施工中,將q 值調整為0. 8 kg/m3,效果較好。
7 結語
通過2 號豎井實施控制爆破的成功過程,認識到:要確保爆區周圍建筑物不受震害,附近車輛和行人不受影響,關鍵在于控制最大一段的用藥量Qm 值和單位耗藥量q 值。
