摘要：本文以深圳地鐵龍崗線石-購、購-福區(qū)間為例, 介紹了城市中心區(qū)復(fù)雜環(huán)境條件下淺埋隧道開挖控制爆破施工方法。在爆破設(shè)計中, 根據(jù)爆破點周圍不同的外部環(huán)境, 采取了不同的爆破參數(shù), 并采用了一系列綜合減震措施, 開挖爆破對隧道及基坑周圍建筑物的影響降低到很小程度。監(jiān)測結(jié)果表明, 爆破震動控制較好, 周邊建筑物沒有受到影響。

　　關(guān)鍵詞: 城市中心區(qū),復(fù)雜環(huán)境,控制爆破

　　1.前言

　　城市隧道(主要是地鐵工程及各類市政地下工程)施工往往處于建筑物、道路和地下管線等設(shè)施的密集區(qū)，主要體現(xiàn)在周邊及拱頂上方建(構(gòu))筑物密集、距離近、人車流量大、隧道埋深淺等。從而導(dǎo)致城市隧道建設(shè)中各種工程環(huán)境公害問題日益突出。因而在城市隧道施工中，必須保證施工對于已有的設(shè)施所造成的影響危害在允許的范圍內(nèi)。

　　本文以深圳地鐵龍崗線石廈站-購物公園站、購物公園站-福田站區(qū)間暗挖隧道土石方開挖控制爆破為例, 介紹了城市復(fù)雜環(huán)境下控制爆破技術(shù), 可供類似工程參考。

　　2.工程概況

　　本暗挖段隧道位于石廈站-購物公園站區(qū)間，靠近石廈站北端頭里程為Z(Y)CK4+381.53(381.53)～Z(Y)CK4+570(601)。

　　區(qū)間隧道緊鄰深圳福田區(qū)政府，周邊商鋪林立，高層建筑密集，暗挖段隧道按復(fù)合式襯砌設(shè)計，按噴錨構(gòu)筑法施工，先期施工初期支護，待盾構(gòu)機空推過后，拼裝鋼筋砼襯砌管片。隧道斷面為圓形，初期支護采用噴射砼、鋼筋網(wǎng)、錨桿和格柵鋼架。輔助支護采用深孔預(yù)注漿和超前小導(dǎo)管。

　　3.控制爆破設(shè)計

　　3.1爆破開挖施工

　　本區(qū)間隧道洞身穿越處主要為強、中、微風(fēng)化巖層，存在上軟下硬現(xiàn)象，隧道開挖上部較軟圍巖采用人工風(fēng)鎬開挖配合機械為主，下部微風(fēng)化地層以微差光面爆破為主。但鉆爆開挖必須考慮以下技術(shù)要點：

　　1)鉆爆開挖時，要防止爆破震動引起上方軟弱地層的坍塌，危及施工安全和地面安全。

　　2)隧道埋深淺，距離建筑物過近，鉆爆施工易對地面建筑物及地下建、構(gòu)筑物產(chǎn)生震動影響，甚至破壞。

　　為避免震動對地面建筑物的危害，采用減震、光面爆破。爆破作業(yè)遵循淺孔密布的原則：少裝藥，短進尺，多循環(huán)、分臺階開挖。左右線隧道同時施工時，嚴(yán)格控制光爆層的厚度、炮眼間距和裝藥量，盡可能的減少對地表建筑和周邊地層的擾動。并且先行施工一條隧道，后行施工隧道爆破開挖時，盡可能的減少對先行隧道已成結(jié)構(gòu)的擾動。

　　故減震爆破方案如下：

　　1)臺階法開挖爆破

　　當(dāng)圍巖結(jié)構(gòu)為上斷面松軟下斷面堅硬時，上斷面采用人工開挖，開挖出上臺階臨空面，下斷面采用微差光面爆破開挖。

　　每次爆破進尺不超過1m，掏槽區(qū)炮眼深度控制在1.2m左右，臺階法施工每次爆破進尺控制在0.8m左右。控制單段藥量，控制爆破規(guī)模以達到控制質(zhì)點振速的目的。

　　2)預(yù)留光面層的光面爆破

　　本段暗挖隧道處于居民鬧市區(qū)，對振速有嚴(yán)格要求，為了控制振速及保證成形質(zhì)量，采用預(yù)留光爆層實現(xiàn)光面爆破技術(shù)。

　　3)光面爆破結(jié)合松動爆破

　　為減輕震動及噪音，上半斷面采用機械配合人工開挖，下半斷面采用微差光面爆破結(jié)合松動爆破的減震爆破開挖形式。

　　3.2 鉆爆設(shè)計

　　根據(jù)圍巖條件選用乳化炸藥，周邊眼采用專用光爆藥卷。起爆采用非電毫秒雷管微差起爆方式，掏槽眼采用正向起爆，其余孔采用反向起爆。雷管跳段使用，周邊眼采用空氣間隔不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，用竹片綁扎方式實現(xiàn)，其余炮眼采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，所有炮孔均用炮泥填塞。

　　3.3微差光面爆破施工設(shè)計

　　本設(shè)計僅為原則性要求，具體爆破設(shè)計參數(shù)以被公安部門批準(zhǔn)的爆破施工方案為施工依據(jù)。爆破方案按專項施工方案的編制要求和審批程序進行。

　　3.3.1爆破施工設(shè)計依據(jù)

　　(1)工程地質(zhì)與水文地質(zhì);

　　(2)施工周圍環(huán)境及施工作業(yè)條件;

　　(3)開挖施工方法、掘進速度、施工能力及施工機具;

　　(4)開挖質(zhì)量要求;

　　(5)巖石的特性及巖石的抗爆性、可鉆性;

　　(6)炸藥品種及其他火工品的品種和技術(shù)參數(shù);

　　(7)國家標(biāo)準(zhǔn)：爆破安全規(guī)程(GB6722-2003);

　　3.3.2施工參數(shù)

　　⑴開挖方式：礦山法隧道單線A型、B型斷面均采用短臺階法開挖。

　　⑵開挖面積

　　1單線A型斷面面積：約39.81m2;

　　單線B型斷面面積：約41.16m2

　　⑶隧道預(yù)留變形量：按設(shè)計給定值。

　　⑷巖石的抗爆性:極難爆(中風(fēng)化、微風(fēng)化花崗巖為主)。

　　⑸裝碴方式:小型挖掘機裝碴。

　　⑹破碎塊徑:粒徑最大尺寸不大于30cm。

　　⑺循環(huán)進尺的確定

　　循環(huán)進尺根據(jù)圍巖特性、開挖斷面、支護形式、格柵鋼架間距、施工方法、施工機具、出碴能力等綜合進行考慮確定為0.6～1.6m。開始施工時，采用0.8m的循環(huán)進尺,根據(jù)監(jiān)控量測的情況進行循環(huán)進尺的調(diào)整。

　　3.3.3爆破參數(shù)的確定

　　(1)藥卷直徑選擇：周邊眼采用Φ20藥卷，其它炮眼采用Φ32藥卷。

　　(2)炮眼直徑的確定

　　為避免發(fā)生管道效應(yīng)導(dǎo)致藥卷拒爆，藥卷直徑應(yīng)與炮眼直徑相匹配。采用不耦合系數(shù)λ來控制藥卷直徑，不耦合系數(shù)λ=D/Φ，隧道穿越較硬地層有中等風(fēng)化、微風(fēng)化花崗巖飽和單軸極限抗壓強度為34～81MPa屬于硬巖，不耦合系數(shù)λ控制在1.1-1.4之間,且要求藥卷直徑不小于該炸藥卷的臨界直徑。實際爆破設(shè)計時，周邊眼可采用較大的λ值，掏槽眼和輔助炮眼采用λ=1.3,周邊眼采用λ=1.6。確定掏槽眼和輔助眼直徑為42mm，周邊眼直徑為32mm。

　　(3)炮眼布置

　　炮眼布置原則如下：

　　1掏槽眼布置在開挖斷面的上中部，采用斜眼掏槽。斜眼掏槽的炮眼方向，在巖層層理或節(jié)理明顯時，不得與其平行，應(yīng)呈一定的角度并盡量與其垂直。

　　2周邊眼沿設(shè)計開挖輪廓線布置，以保證開挖斷面符合設(shè)計要求。

　　3輔助炮眼交錯均勻布置在周邊眼與掏槽眼之間，以保證破碎石塊滿足裝碴要求。

　　4周邊眼與輔助炮眼的眼底應(yīng)在同一垂直面上，以保證開挖面平整，掏槽炮眼比周邊炮眼和輔助炮眼深20cm。

　　5炮眼布置數(shù)量根據(jù)開挖斷面的大小、形狀而定。

　　(4)允許用藥量按下式確定

　　Qm=R3*(Vrp/K)3/a

　　式中:Qm—一般允許用藥量(kg);

　　Vrp—振速安全控制標(biāo)準(zhǔn),取值2.0cm/s;

　　R—爆源中心到振速控制點的距離(m);

　　K—與爆破技術(shù)、地震波傳播途徑介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)的系數(shù);取值K=160

　　a—爆破振動衰減指數(shù);取a=1.70;

　　(5)掏槽眼爆破參數(shù)

　　①孔深:h=1.2m;

　　②孔徑:d=40mm;

　　③裝藥集中度:q=0.5kg/m;

　　④孔距:a=0.4m;

　　⑤裝藥不耦合系數(shù):λ=2.0

　　⑺輔助眼爆破參數(shù)

　　1孔深:h=1.0m;

　　2孔徑:d=40mm;

　　3單位耗藥量:0.8～1.0kg/m3;

　　4排距:b=0.6m;

　　5孔距:a=0.7m;

　　6裝藥不偶合系數(shù):λ=2.0

　　⑻周邊眼

　　1孔深:h=1.2m;

　　4.爆破施工工藝

　　4.1鉆眼過程對圍巖情況的判別

　　鉆眼時，根據(jù)鉆進速度，手感和沖洗液濁度，可以初步推斷前方圍巖的情況，鉆進速度快，持鉆手感輕，沖洗液混濁，表明巖石強度變軟，圍巖變差;反之，鉆進速度慢，持鉆手感較重，沖洗液變清，表明巖石強度變硬，圍巖變好。有變化時應(yīng)及時向施工負(fù)責(zé)人和技術(shù)負(fù)責(zé)人報告以便及時調(diào)整施工方法和采取必要措施。

　　4.2炮眼清孔

　　使用鋼筋彎制的炮勺和小于炮眼直徑的高壓風(fēng)管輸入高壓風(fēng)將炮眼內(nèi)的石屑刮出和吹凈。

　　4.3裝藥

　　1裝藥前，應(yīng)先檢查爆破作業(yè)面圍巖和附近支護是否牢靠，必要時應(yīng)先進行加固，并將開挖面5m范圍內(nèi)的雜物、石塊清理干凈;炮眼內(nèi)的泥漿應(yīng)吹洗干凈;剛打好的炮眼，不得立即裝藥，如遇照明不足，有流泥未經(jīng)處理，有大量涌水時嚴(yán)禁裝藥。

　　②裝藥分片分組按炮眼設(shè)計圖確定的藥量自上而下進行，雷管要對號入眼。③嚴(yán)禁使用金屬器具裝藥，應(yīng)使用木、竹棍輕輕送入炮眼，不得沖擊，不得擠壓引線。

　　4.4聯(lián)結(jié)起爆網(wǎng)絡(luò)

　　①聯(lián)結(jié)起爆網(wǎng)絡(luò)在工作面所有不用的機具材料撤離后方可開始。

　　②起爆網(wǎng)絡(luò)采用復(fù)式網(wǎng)絡(luò)，以保證起爆的可靠性和準(zhǔn)確性。網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)好后，要有專人負(fù)責(zé)檢查。

　　4.5瞎炮處理

　　發(fā)生拒爆和瞎炮情況時，應(yīng)由爆破安全員和專職爆破工查明原因。并按隧道爆破安全規(guī)程有關(guān)規(guī)定進行處理。

　　5.結(jié)論和建議

　　在城市復(fù)雜環(huán)境下進行爆破作業(yè), 爆破作業(yè)范圍大, 且每個區(qū)域的周邊環(huán)境條件可能不一致, 應(yīng)根據(jù)各爆破區(qū)域周邊環(huán)境條件的差異分別采用各自的爆破參數(shù), 并嚴(yán)格進行爆破作業(yè)和管理,完全能夠?qū)崿F(xiàn)安全、經(jīng)濟、快速的目標(biāo)。

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