淺談控制爆破技術(shù)在青島地鐵三號(hào)線施工中的應(yīng)用

陳 鵬（中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 青島 266000）

淺談控制爆破技術(shù)在青島地鐵三號(hào)線施工中的應(yīng)用

陳 鵬
（中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 青島 266000）

本文以青島市地鐵三號(hào)線一期工程04標(biāo)段五～江區(qū)間下穿建筑物為例，以控制爆破技術(shù)作為區(qū)間開(kāi)挖技術(shù)，確保施工中洞體及地表構(gòu)筑物的安全；同時(shí)將施工對(duì)臨近建構(gòu)筑物造成的震動(dòng)影響控制在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。

控制爆破；下穿建筑物；安全驗(yàn)算；爆破設(shè)計(jì)

1 引言

地鐵以其高效、節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適等特點(diǎn)，成為我國(guó)多個(gè)城市建設(shè)快速軌道交通的首選。本地鐵區(qū)間隧道由于地質(zhì)的復(fù)雜、淺埋、地表構(gòu)筑物、地下管線較多等因素給施工造成很大難度，因此施工中一定要選用適合該區(qū)域施工方法。

2 工程概況

2.1 工程簡(jiǎn)介

五四廣場(chǎng)站-江西路站3號(hào)線區(qū)間設(shè)計(jì)起訖里程K7+053.5-K8+406.7，全長(zhǎng)1353.2m。區(qū)間內(nèi)設(shè)臨時(shí)施工豎井一座，豎井橫通道中心里程：K7+412.606；聯(lián)絡(luò)通道及泵房一座，中心里程K7+845。2號(hào)線區(qū)間設(shè)計(jì)范圍：K7+053.5-K7+060.2，長(zhǎng)度6.7m。采用礦山法施工。

2.2 地質(zhì)水文介紹

區(qū)間隧道沿線主要穿過(guò)中風(fēng)化帶花崗巖和微風(fēng)化花崗巖。上覆雜填土、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖上亞帶、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中亞帶、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖下亞帶。

地下水類型按賦存方式主要為：第四系松散層孔隙水（潛水、微承壓水）和基巖裂隙水，地下水在Ⅱ類環(huán)境干濕交替作用下對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性；地下水按地層滲透性對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)有微腐蝕性；地下水在長(zhǎng)期浸水條件下對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性。地下水在干濕交替條件下對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有弱腐蝕性。

3 控制爆破技術(shù)應(yīng)用

控制爆破技術(shù)是鉆爆法的一種，即通過(guò)一定的技術(shù)措施嚴(yán)格控制爆炸能量和爆破規(guī)模使爆破的聲響、震動(dòng)、飛石、傾倒方向、破壞區(qū)域以及破碎物的散坍范圍在規(guī)定限度以內(nèi)的爆破方法。

3.1 爆破方案選擇

本區(qū)間基巖埋深較淺，由于地面建筑物、管線密集，為將施工對(duì)地面建筑物、管線的影響控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

根據(jù)本區(qū)間隧道爆破施工結(jié)合下穿建筑物自身的特點(diǎn)，斷面尺寸、地理位置、沿線建筑物及地質(zhì)條件，下穿建筑物爆破采用臺(tái)階法開(kāi)挖，循環(huán)進(jìn)尺取0.5 m-0.75m，為降低最大單段裝藥量，采用Φ150mm大直徑中空孔，菱形掏槽眼與周邊眼同時(shí)打眼，周邊眼不裝藥兼作減振孔，菱形掏槽首先起爆形成槽腔，再打設(shè)擴(kuò)槽眼、內(nèi)圈眼、周邊及底眼，層層擴(kuò)爆。嚴(yán)格控制炮孔深度、最大段裝藥量，采取多種減振措施，減輕爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)及對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的不利影響，同時(shí)也減輕對(duì)上面建（構(gòu)）筑物的震動(dòng)，滿足《爆破安全規(guī)程》和業(yè)主提出的允許爆破振速的要求。根據(jù)爆破效果和實(shí)際的地質(zhì)條件調(diào)整爆破參數(shù)，從而提高爆破效果。本文以下穿公共資源大廳正洞上臺(tái)階為例。

3.2 爆破設(shè)計(jì)

區(qū)間正洞穿越公共資源大廳開(kāi)挖采用雙臺(tái)階法施工，上臺(tái)階開(kāi)挖高度3m，下臺(tái)階開(kāi)挖高度3.56m。

II級(jí)圍巖下穿公共資源大廳建筑物鉆爆設(shè)計(jì)

（一）炸藥的選擇

采用2號(hào)巖石乳化炸藥，藥卷規(guī)格Φ32mm×300g。

（二）雷管的選擇

采用1-20段系列非電塑料毫秒導(dǎo)爆雷管。

3.2.1 建筑基本情況

青島市公共資源交易大廳為青島市原市南區(qū)政府辦公樓，主樓地下2層，地上16層，結(jié)構(gòu)為筒體框架結(jié)構(gòu)，裙樓為地下二層，地上三層，框架結(jié)構(gòu)，建成年代2000年。

3.2.2 地質(zhì)資料

掌子面為II級(jí)圍巖，中～微風(fēng)化細(xì)?；◢弾r，構(gòu)造發(fā)育，塊碎結(jié)構(gòu)，地下水成潮濕狀。

3.2.3 最大單段裝藥量計(jì)算

按薩道夫斯基公式進(jìn)行單段裝藥量計(jì)算：

Q=R3(v/k)3/α

Q-最大單段裝藥量，kg；

R-爆源中心至被保護(hù)建筑物的最小距離，爆源中心至被保護(hù)建筑物的最小距離R2=a2+b2，（a為水平距離，b為垂直距離）。

V-保護(hù)對(duì)象所在地質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)安全允許速度，cm/s；

K、α-與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對(duì)象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。

爆區(qū)不同巖性的K，α值。

巖性 K α堅(jiān)硬巖石 50～150 1.3～1.5中硬巖石 150～250 1.5～1.8軟巖石 250～350 1.8～2.0

根據(jù)建筑物調(diào)查資料R取13m，V=2 cm/s，根據(jù)爆破試驗(yàn)回歸分析k=150、α =1.4由此得出最大單段裝藥量Q=0.21kg。

3.3.4 炮眼布置圖

下穿公共資源大廳II級(jí)圍巖上臺(tái)階炮眼布置圖

3.2.4 II級(jí)圍巖穿建筑物裝填系數(shù)

掏槽眼使用菱形掏槽，為加強(qiáng)掏槽效果，中間打設(shè)Φ150中空孔，掏槽眼深度為0.7m，使用雷管段位為1、4、6、8、9、10、11、12段，采用直眼掏槽，輔助眼使用雷管段位為13、14、15、16、17、18、19、20段，炮眼深度為0.7m；共計(jì)炮眼數(shù)量16個(gè)，單孔及單段裝藥量為0.2kg。

上臺(tái)階擴(kuò)爆Ⅰ，輔助眼使用雷管段位為1、4、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17段，炮眼深度為0.7m,共計(jì)炮眼數(shù)量為14個(gè)，單孔及單段裝藥量為0.2kg。

上臺(tái)階擴(kuò)爆Ⅱ，輔助眼使用雷管段位為1、4、6、7、8、9、10、11、12、13、16、17、18、19段，底板眼尾14、15段, 炮眼深度為0.7m,共計(jì)炮眼數(shù)量為16個(gè)，單孔及單段裝藥量為0.2kg。

上臺(tái)階擴(kuò)爆Ⅲ，輔助眼使用雷管段位為1、4、6、7、8、9、10、11、12、13、16、17、18、19段，底板眼尾14、15段, 炮眼深度為0.7m,共計(jì)炮眼數(shù)量為16個(gè)，單孔及單段裝藥量為0.2kg。

左側(cè)擴(kuò)爆輔助眼雷管段位為1、4、6、7段，周邊眼段位為8、9、10、11、12、13、16、17、18、19段，底板眼為14、15段, 炮眼深度為0.7m,共計(jì)炮眼16個(gè)，單孔及單段裝藥量為0.2kg。

右側(cè)擴(kuò)爆輔助眼雷管段位為1、4、6、7段，周邊眼段位為8、9、10、11、12、13、16、17、18、19段，底板眼為14、15段, 炮眼深度為0.7m,共計(jì)炮眼16個(gè)，單孔及單段裝藥量為0.2kg。

表3-1 II圍巖下穿公共資源大廳建筑物主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

4 每立方米巖石炸藥量 kg/m31.46 5 每米進(jìn)尺炸藥消耗量 kg/m 45.0

4.結(jié)論

3.2.5 炮眼堵塞

當(dāng)臨空面確定之后，同一個(gè)段別的炮眼爆破引起振動(dòng)的大小取決于這個(gè)段別的炮眼裝藥量多少。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用證明，隧道炮泥堵塞與隧道常規(guī)爆破即炮眼無(wú)回填堵塞爆破相比，可節(jié)省20%炸藥。鑒于在市區(qū)內(nèi)施工，粘土難以購(gòu)買(mǎi)，經(jīng)試驗(yàn)采用錨固劑進(jìn)行封堵炮眼。

3.2.6 起爆順序和方法

先起爆掏槽眼，形成臨空面，而后按順序起爆輔助眼和周邊眼。采用激發(fā)針起爆方式。

通過(guò)對(duì)地面的振速測(cè)試，爆破質(zhì)點(diǎn)振速基本控制在2cm/s以下，正洞范圍地面僅有微小震動(dòng)，地面建構(gòu)筑物的變形均在規(guī)范允許值內(nèi)。

青島市地鐵三號(hào)線一期工程04標(biāo)段五～江區(qū)間采用控制爆破技術(shù)進(jìn)行開(kāi)挖施工，在實(shí)際施工過(guò)程中及時(shí)調(diào)整爆破設(shè)計(jì)參數(shù)，有效的控制超挖現(xiàn)象、地面振動(dòng)及地表構(gòu)造物的安全及噪音的控制均在規(guī)范內(nèi)，滿足該工程施工要求。

[1]趙繼增，孫毅，青島地鐵隧道掘進(jìn)的爆破控制及減震方法中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)隧道及地下工程分會(huì)第十屆年會(huì)論文集（地鐵工程學(xué)報(bào)增刊），1998.

[2]張時(shí)忠，控制爆破技術(shù)。1993.

[3]胡昌華，徐增習(xí)控制爆破技術(shù)?！兜罔F與輕軌》，2001.

TU75

B

1007-6344（2016）04-0231-02