城市地鐵施工中的暗挖隧道減震控制爆破設(shè)計(jì)

都鐵嶸

摘要：文章旨在減少城市人口密集區(qū)地鐵暗挖爆破帶給周邊的影響，設(shè)計(jì)出城市地鐵施工中的暗挖隧道減震控制爆破設(shè)計(jì)方法，通過(guò)分析了爆破的基本情況，提出二氧化碳爆破的方法，以青島地鐵一號(hào)線西鎮(zhèn)站的臨時(shí)豎井和2號(hào)風(fēng)井為例，對(duì)城市地鐵施工中的暗挖隧道減震控制爆破技術(shù)作了具體的分析。

關(guān)鍵詞：城市地鐵施工；暗挖隧道；減震控制；爆破設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U455.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-3024（2017）02-0104-01

前言

21世紀(jì)的今天，地鐵的大規(guī)模化發(fā)展推動(dòng)了城市現(xiàn)代化進(jìn)程，而城市地鐵施工暗挖隧道的爆破設(shè)計(jì)更要減少帶給周邊居民的影響，做好暗挖隧道減震控制設(shè)計(jì)。對(duì)于如何做好城市地鐵施工中的暗挖隧道減震控制爆破設(shè)計(jì)始終是建筑行業(yè)高度重視的一個(gè)焦點(diǎn)。本文提出了一種二氧化碳爆破方法，對(duì)此作了具體的探討分析。

1.工程概況

西鎮(zhèn)站位于費(fèi)縣路、西藏路與鄆城北路三條道路交叉路口之間，沿費(fèi)縣路東西方向布置，為地下兩層島式車站。車站上方地面起伏較大，東西高差達(dá)8m?，F(xiàn)狀道路交通流量較大。車站周邊多為多層磚混結(jié)構(gòu)建筑物，車站主體中部位置南側(cè)為多層磚混結(jié)構(gòu)老宅區(qū)，北側(cè)為兩棟32層、33層的西藏路小區(qū)，車站西北角為33層新建高層小區(qū)。臨時(shí)豎井位于B出入口西北側(cè)，原西藏路小區(qū)綠地內(nèi)，初支凈空尺寸為5m×8m，前期作為臨時(shí)豎井，后期作為西鎮(zhèn)站的臨時(shí)豎井，豎井深約30.55m，采用倒掛井壁法施工，初期支護(hù)厚度為250mm，由噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)片及鋼筋格柵組成，井內(nèi)采用臨時(shí)中隔壁結(jié)合型鋼支撐體系，井口設(shè)2000×2000mm鎖口圈梁。

2.爆破設(shè)計(jì)

2.1爆破的基本分析

西鎮(zhèn)站地鐵施工需要分析地質(zhì)條件，本工程爆破控制的重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)爆破震動(dòng)效應(yīng)的控制，減少爆破的震動(dòng)，同時(shí)也要帶給地面建筑較小的影響，做好地表沉降的控制。減少城市人口密集區(qū)地鐵暗挖爆破對(duì)周邊的影響。工程中因?yàn)榫喔浇用駱翘荒苁褂闷胀ㄕㄋ幈?，特提出使用二氧化碳爆破這種新型爆破技術(shù)。二氧化碳爆破是冷爆破，所謂“冷”就是二氧化碳冷爆破是液態(tài)變成氣態(tài)的過(guò)程，因此吸收周圍大量的熱量，使周圍環(huán)境變冷，不會(huì)引爆瓦斯、煤塵。二氧化碳爆破產(chǎn)生的振動(dòng)微弱，破壞力很小，對(duì)于保護(hù)建筑物，較少?zèng)_擊地壓誘發(fā)因素等非常有力。二氧化碳冷爆破的爆速大大低于炸藥雷管爆破。

2.2爆破方法

基于二氧化碳爆破過(guò)程，主要是二氧化碳?xì)怏w一旦處于高壓狀態(tài)下，就會(huì)呈現(xiàn)出液態(tài)變化的狀態(tài)，在高壓液態(tài)二氧化碳?jí)嚎s之后，將其放入圓柱體容器內(nèi)，安全膜和破裂片提前裝入，同時(shí)導(dǎo)熱棒和密封圈也逐步裝入，合金帽擰緊之后完成了爆破管的前期準(zhǔn)備。爆破管插入鉆好的炮眼之后進(jìn)行固定，并對(duì)炮孔進(jìn)行嚴(yán)密封閉，加熱棒電極和起爆器電源連接，當(dāng)按下起爆器時(shí)高導(dǎo)熱棒中通過(guò)微電流的時(shí)候產(chǎn)生熱量，使液態(tài)二氧化碳迅速氣化變?yōu)闅鈶B(tài)二氧化碳，體積急劇膨脹產(chǎn)生一定的能量，并導(dǎo)致高壓巖體開裂。此時(shí)需要做好高壓沖擊波的分析工作。

二氧化碳爆破原理就是利用液態(tài)二氧化碳在突然快速加熱的條件下，急劇快速氣化膨脹，產(chǎn)生強(qiáng)大沖擊力的原理，通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂?，造成爆破破巖的效果。

首先，采用充裝機(jī)將液態(tài)的二氧化碳裝入爆破管內(nèi)，一般情況下每根爆破管裝填0.8kg（還要裝入爆破片、加熱器等），并將爆破管裝入炮孔，對(duì)炮孔進(jìn)行嚴(yán)密封閉；然后采用智能云安全發(fā)爆器激活爆破管里面的加熱器，使液態(tài)二氧化碳在快速加熱的條件下，急速膨脹1000-2000倍以上，強(qiáng)大的沖擊力（200-400Mpa），首先沖破爆破片，接著沿著設(shè)定的出氣孔快速?zèng)_出，沖出后，由于爆破鉆孔封閉，不能自由外泄，從而對(duì)周圍的巖石產(chǎn)生沖擊，產(chǎn)生破壞作用，形成破巖效果。

豎井爆破布孔方式，首先在中間打3個(gè)直徑為90mm的垂直空孔，深度3米，不裝爆破管。然后在其周圍打9個(gè)掏槽眼，掏曹眼間距0.5米，向中心傾斜80度，深度1.5米。輔助眼孔距0.6米，周邊眼孔距0.5米。爆破管出氣方向?yàn)榇怪庇谥苓厜Ρ?。起爆時(shí)依次起爆掏槽眼，輔助眼，周邊眼。

打孔過(guò)程，qb73爆破管需要打中90的孔孔深3m。將第一根爆破管和第二根爆破管先連接好，插好插銷。依次連接，一共連接5根管，并將第一根爆破管的DC插頭剪短，把兩個(gè)線纏在一起，并用絕緣膠布纏好。然后把錐頭連上。先插入連接好的兩根爆破管插入孔中，插入前先把提拉桿插到第二根爆破管的釋放管中，然后插入孔中。隧道實(shí)際開挖過(guò)程有著較大的難度，但是經(jīng)過(guò)一系列的爆破試驗(yàn)，檢測(cè)所得震速數(shù)據(jù)基本上都是0.3cm/s以下（設(shè)計(jì)震速不得大于0.5cm/s）。鉆爆法施工的隧道，應(yīng)采用光面或預(yù)裂控制爆破開挖技術(shù)，以減小超挖及對(duì)圍巖的擾動(dòng)，充分發(fā)揮圍巖的承載能力，減小對(duì)周邊居民的影響。爆破使用的物資要固定房間安放，并且保證24小時(shí)有人值班看守。為了降低爆破噪聲及砼拌合站揚(yáng)塵污染，本站采用全封閉廠棚，在每個(gè)豎井口安裝使用卷?yè)P(yáng)機(jī)開閉的隔音板，爆破前使用橡膠炮被對(duì)爆破面進(jìn)行覆蓋并關(guān)閉隔音板減振降噪。

3.結(jié)語(yǔ)

總而言之，基于城市地鐵施工中暗挖隧道減震控制爆破設(shè)計(jì)過(guò)程，應(yīng)用二氧化碳爆破方法有諸多的便利，二氧化碳爆破施工過(guò)程，有著較高的安全性，不產(chǎn)生任何有害氣體，同時(shí)也沒(méi)有炸藥審批的繁瑣程序，實(shí)際爆破過(guò)程降低了揚(yáng)塵比例，同時(shí)在復(fù)雜作業(yè)環(huán)境內(nèi)可以進(jìn)行有效使用。在多個(gè)爆破筒并聯(lián)的時(shí)候，有著較大的爆破威力，同時(shí)也有著較大的爆破后巖石個(gè)體。但是二氧化碳爆破過(guò)程，有著較低的效率，單位產(chǎn)量也是相對(duì)較低的，遇到堅(jiān)硬的巖石則需要多次爆破才能滿足施工要求，有著較高的成本和較高的設(shè)備要求，雖然沒(méi)有較大的爆破震動(dòng)力，但是仍然有著比較明顯的聲響。