淺談城市暗挖隧道下穿精密儀器廠房爆破振速控制技術(shù)

摘要：文章研究了周邊環(huán)境對(duì)爆破振速要求較高的情況下，如何對(duì)爆破振速進(jìn)行控制，同時(shí)對(duì)爆破振速控制效果進(jìn)行跟蹤分析，并結(jié)合華成路站施工通道旁穿某精密儀器廠房?jī)x器設(shè)備對(duì)爆破振動(dòng)要求較高的實(shí)際情況，一般爆破施工方案爆破振速將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)，綜合施工安全、質(zhì)量、節(jié)點(diǎn)工期目標(biāo)及投資等進(jìn)行比選，最終選擇采用增設(shè)減振孔的措施。

關(guān)鍵詞：城市暗挖隧道；爆破振速控制技術(shù)；精密儀器；減振孔；爆破施工方案 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U455 文章編號(hào)：1009-2374（2015）12-0116-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.12.058

1 概述

近年來，城市軌道交通建設(shè)如火如荼，暗挖隧道采用TBM、盾構(gòu)施工的情況越來越多，但由于TBM、盾構(gòu)施工成本較高，在隧道開挖規(guī)模較小的時(shí)候比較普遍的做法仍然是采用鉆爆法施工。在暗挖隧道下穿重要建筑物及部分對(duì)爆破振速要求較高的區(qū)域時(shí)，國(guó)內(nèi)目前較常用的施工方法是采用非爆破施工技術(shù)完成下穿。但受工期壓力大等影響，本例如果采用非爆破手段開挖，工期節(jié)點(diǎn)目標(biāo)將無法實(shí)現(xiàn)，因此采用爆破配合技術(shù)控制措施方法。針對(duì)特定的條件進(jìn)行專門研究是非常有必要的，本例主要是通過增設(shè)減振孔等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)隧道安全通過精密儀器廠房，確保爆破振速得到有效的控制。

2 工程概況

重慶軌道交通華成路站施工通道明槽段及洞口設(shè)置于普什機(jī)械廠東側(cè)建設(shè)雅馬哈儲(chǔ)備用地空地上，沿道路敷設(shè)進(jìn)洞，部分地段下穿普什機(jī)械廠圍墻及市政道路，采用直墻拱形結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)段寬6.0m，高5.5m，施工通道總長(zhǎng)為593.6m。主通道長(zhǎng)571.519m，結(jié)合車站出入口結(jié)構(gòu)接入車站站廳層位置，其中明挖段長(zhǎng)81.737m，暗挖段長(zhǎng)489.782m。支通道長(zhǎng)22.081m，接入車站底部。通道埋深4～20m。施工通道在AK0+457.682～AK0+315.3段旁穿重慶普什機(jī)械廠，據(jù)調(diào)查廠區(qū)內(nèi)模具生產(chǎn)區(qū)精密儀器較多，對(duì)抗振的要求非常高，機(jī)密儀器區(qū)集中在施工通道右側(cè)水平距離約40m處。施工通道穿越巖層主要有砂巖及砂泥巖互層，均為IV級(jí)圍巖。

3 方案選定

為了確保華成路站施工通道在AK0+457.682～AK0+315.3段順利通過精密儀器廠房，避免施工通道爆破振速過大，對(duì)廠房?jī)?nèi)精密儀器造成損害，將增設(shè)減振孔和采用非爆開挖兩種方案進(jìn)行分析比選。

3.1 方案一：增設(shè)減振孔

優(yōu)點(diǎn)：每25m施工一組減振孔，其余時(shí)間不影響隧道正常施工，對(duì)工期影響較??；控制措施到位，爆破方案合理的情況下能夠滿足精密儀器廠房對(duì)爆破振速的要求。

缺點(diǎn)：仍然是采用爆破開挖，爆破振動(dòng)不可避免；若爆破方案不合理或者施工過程中不嚴(yán)格按照方案執(zhí)行都可能出現(xiàn)爆破振速超標(biāo)的情況。

3.2 方案二：非爆開挖

優(yōu)點(diǎn)：非爆開挖（靜態(tài)爆破、機(jī)械切割等）完全沒有爆破振動(dòng)，即使采用機(jī)械切割，其振動(dòng)速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于爆破開挖的振動(dòng)速度，對(duì)廠房?jī)?nèi)的精密儀器基本沒有影響。

缺點(diǎn)：非爆開挖成本非常高；施工進(jìn)度極慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足本工程的節(jié)點(diǎn)目標(biāo)要求。

通過對(duì)兩種方案的對(duì)比分析，最終決定在確保工期，同時(shí)降低施工成本的前提下，對(duì)施工通道旁穿精密儀器廠房段（AK0+457.682～AK0+315.3）采取增設(shè)減振孔控制爆破振速的措施進(jìn)行開挖。

4 施工方案實(shí)施

4.1 施工工藝流程

4.2 減振孔施工

在施工通道開挖線環(huán)向設(shè)置兩排減振孔，減振孔的排距、間距均為30cm，孔徑為Φ150mm，減小爆破對(duì)周邊巖層的擾動(dòng)。在隧道斷面的中心位置也設(shè)置2個(gè)孔徑為Φ150mm的減振孔，為爆破掏槽時(shí)增加臨空面，減小爆破掏槽的振動(dòng)速度。減振孔每25m為一組，采用潛孔鉆機(jī)施工。減振孔布置位置詳見圖3減振孔施工示意圖。

4.2.1 測(cè)量放樣：按設(shè)計(jì)要求，測(cè)量人員在掌子面上準(zhǔn)確畫出本循環(huán)需施設(shè)的減振孔孔位。

4.2.2 搭鉆孔平臺(tái)，安裝鉆機(jī)：鉆機(jī)平臺(tái)設(shè)置在核心土上，鉆孔由兩臺(tái)鉆機(jī)由高孔位向低孔位對(duì)稱進(jìn)行，可縮短移動(dòng)鉆機(jī)與搭設(shè)平臺(tái)時(shí)間，便于鉆機(jī)定位。鉆機(jī)要求與已設(shè)定好的孔口方向平行，必須精確核定鉆機(jī)位置。用全站儀、掛線、鉆桿導(dǎo)向相結(jié)合的方法，反復(fù)調(diào)整，確保鉆機(jī)鉆桿軸線與孔口管軸線相吻合。

4.2.3 鉆孔：為了確?？锥丛O(shè)計(jì)直徑，鉆頭直徑采用Φ150mm。巖質(zhì)較好的可以一次成孔；鉆進(jìn)時(shí)產(chǎn)生坍孔、卡鉆，需補(bǔ)注漿后再鉆進(jìn)。鉆機(jī)開鉆時(shí)，可低速低壓，待成孔10m后可根據(jù)地質(zhì)情況逐漸調(diào)整鉆速及風(fēng)壓。鉆進(jìn)過程中經(jīng)常用測(cè)斜儀測(cè)定其位置，并根據(jù)鉆機(jī)鉆進(jìn)的現(xiàn)象及時(shí)判斷成孔質(zhì)量，并及時(shí)處理鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)的事故。鉆進(jìn)過程中確保動(dòng)力器、扶正器、合金鉆頭按同心圓鉆進(jìn)。認(rèn)真做好鉆進(jìn)過程的原始記錄，及時(shí)對(duì)孔口巖屑進(jìn)行地質(zhì)判斷、描述，為開挖洞身做地質(zhì)預(yù)探預(yù)報(bào)，作為指導(dǎo)洞身開挖的依據(jù)。

4.2.4 清孔驗(yàn)孔：用地質(zhì)巖芯鉆桿配合鉆頭（Φ150mm）進(jìn)行來回掃孔，清除浮渣至孔底，確?？讖健⒖咨罘弦?、防止堵孔。用高壓氣從孔底向孔口清理鉆渣。用經(jīng)緯儀、測(cè)斜儀等檢測(cè)孔深、傾角、外插角。

4.2.5 隧道出碴：采用裝載機(jī)裝入出碴車運(yùn)至棄渣場(chǎng)。

4.3 爆破施工

施工通道旁穿精密儀器廠房段采用上下臺(tái)階法開挖，以創(chuàng)造多臨空面條件，每部分又分多段位起爆，以控制爆破規(guī)模和循環(huán)進(jìn)尺，達(dá)到控制質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度的目的。炮眼按淺密原則布置，控制單眼裝藥量，使有限的裝藥量均勻地分布在被爆破體中，采用非電毫秒不對(duì)稱起爆網(wǎng)路降低隧道爆破振動(dòng)強(qiáng)度，詳見圖4施工通道炮眼布置示意圖：

掏槽眼位盡量布置在開挖部位的底部，以加大掏槽部位爆源至地面爆破振速控制點(diǎn)的距離，減小掏槽爆破對(duì)周圍結(jié)構(gòu)物的振動(dòng)影響，詳見圖5斜孔掏槽孔位布置示意圖。隧道輔助眼部分的爆破以松動(dòng)爆破為主，降低爆破振動(dòng)。

4.4 爆破振動(dòng)監(jiān)控量測(cè)

采用TC-4850爆破測(cè)振儀對(duì)爆破振動(dòng)速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇在廠房?jī)?nèi)離爆破點(diǎn)最近的儀器處，爆破前對(duì)測(cè)振儀進(jìn)行調(diào)試，爆破發(fā)生時(shí)由TC-4859爆破測(cè)振儀的傳感器拾起地振動(dòng)，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)放大器放大、濾波等處理后，輸入計(jì)算機(jī)TC-4850爆破測(cè)振儀軟件包進(jìn)行存儲(chǔ)分析，輸出振動(dòng)波形，同時(shí)輸出CH1（X坐標(biāo)方向）、CH2（Y坐標(biāo)方向）、CH3（Z坐標(biāo)方向）3個(gè)通道（方向）的振動(dòng)波速。

根據(jù)爆破實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)顯示，在增設(shè)減振孔前其爆破振動(dòng)最大值基本上都超過1cm/s，而增設(shè)減振孔后，爆破振動(dòng)最大值基本上保持在0.5cm/s左右，爆破振速得到了有效的控制。

5 結(jié)語

根據(jù)華成路站施工通道爆破作業(yè)點(diǎn)與廠內(nèi)精密儀器直線距離不足50m，精密儀器對(duì)爆破振速的要求非常高，且項(xiàng)目工期特別緊不宜采用非爆開挖。通過方案比選，最終選擇能保證節(jié)點(diǎn)工期目標(biāo)，同時(shí)爆破振速能得到有效控制的增設(shè)減振孔的措施，保證了廠房?jī)?nèi)精密儀器的安全，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，得到參與各方一致好評(píng)。因此，在今后遇此類暗挖結(jié)構(gòu)施工時(shí)，通過對(duì)比分析，調(diào)整施工技術(shù)措施，既可以確保施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度，又可以實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)物的保護(hù)。希望通過此方法實(shí)施，能為今后類似工程提供一些借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：曾文斌（1982-），男，中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司注冊(cè)一級(jí)建造師，工程師，研究方向：土木工程。

（責(zé)任編輯：蔣建華）