暗挖隧道節(jié)能環(huán)保水壓爆破技術(shù)實例

(重慶市軌道交通(集團)有限公司 重慶 401147)

暗挖隧道節(jié)能環(huán)保水壓爆破技術(shù)實例

李修竺

(重慶市軌道交通(集團)有限公司重慶401147)

為研究節(jié)能環(huán)保水壓爆破對城市軌道暗挖隧道的影響，以某城市小區(qū)為研究對象，在掌子面正上方進行現(xiàn)場試驗。結(jié)果表明：地面有輕微震動，聲音可接受范圍內(nèi)(約為50分貝)，有一定持續(xù)時間，但不影響隧道整體穩(wěn)定性，體現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保水壓爆破技術(shù)超強的環(huán)保性。本研究可為節(jié)能環(huán)保水壓爆破對城市軌道暗挖隧道推廣使用提供借鑒和參考。

節(jié)能；環(huán)保；水壓爆破

軌道交通線路通常設(shè)在地下隧道內(nèi)，也有的在城市中心以外地區(qū)從地下轉(zhuǎn)到地面或高架橋上。自1965年7月北京建立我國第一條地下鐵道以來，至2016年底，我國內(nèi)陸已有30座城市133條城市軌道交通運營線路，總長達到4152.8公里；規(guī)劃發(fā)展城市軌道交通的城市總數(shù)已達到58個，總規(guī)劃里程總長7305.3公里。我國城市軌道交通工程建設(shè)方興未艾，形勢喜人。修建城市軌道交通項目，在修建過程中建設(shè)單位加強社會責(zé)任感，控制施工期震速、噪聲和粉塵對施工場地周邊的社會影響就更為急迫。

一、重慶軌道交通建設(shè)概況

重慶是典型的山地組團式城市，山地(中山和低山)面積占重慶幅員面積的75.8%，丘陵面積占18.2%，剩余臺地和平壩面積為6%。由于地形限制，公共交通線形在主城區(qū)沿山區(qū)地形敷設(shè)，往往坡度較陡，同時交通沿線的橋梁架設(shè)和城市山體隧道多。隨著城市郊區(qū)化程度的增加，社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活質(zhì)量的不斷提高，居民對出行的質(zhì)量要求越來越高，尤其是山地組團式城市由于其獨特的地形地貌，地面公共交通擁堵問題更為突出，相對的，城市軌道交通在施工期間的擾民問題也日益突出。為了解決這一問題，同時滿足未來居民的出行需求和質(zhì)量要求，更有必要在城市修建城市軌道交通項目中控制施工期的震速、噪聲和粉塵。

為了解決城市軌道交通施工中震速、噪聲和粉塵等擾民問題，重慶軌道集團進一步優(yōu)化施工組織，改進施工工藝，如自2014年10月在軌道交通在建線路中推廣應(yīng)用暗挖隧道節(jié)能環(huán)保水壓爆破技術(shù)，經(jīng)過推廣應(yīng)用，暗挖隧道的參建施工單位/標段施工單位接受度、使用率高。在此基礎(chǔ)上，重慶軌道集團進行了積極的技術(shù)探索和經(jīng)驗總結(jié)。

二、節(jié)能環(huán)保水壓爆破技術(shù)在重慶軌道交通的應(yīng)用

因城市軌道交通線路建設(shè)周期長，從立項到運營需要5年以上時間，加上城市郊區(qū)化現(xiàn)象越來越突出，郊區(qū)變?yōu)橹鞒呛诵囊呀?jīng)快于了軌道交通的建設(shè)速度。城市軌道交通在建線路地下穿越氣象觀測中心、居民小區(qū)、政府機關(guān)、高校、中小學(xué)校及文物保護單位等地面建(構(gòu))筑物，施工期間工藝的采用也顯得分外重要，而暗挖隧道節(jié)能環(huán)保水壓爆破技術(shù)在震速、噪聲和粉塵等因素上效果顯著。

暗挖隧道節(jié)能環(huán)保水壓爆破技術(shù)的主要特點是：利用在水中傳播的爆破應(yīng)力波對水的不可壓縮性，使爆炸能量經(jīng)過水傳遞到炮眼圍巖中幾乎無損失，同時，水在爆炸氣體膨脹作用下產(chǎn)生的“水楔”效應(yīng)有利于巖石進一步破碎。炮眼中有水也可以起到霧化降塵作用，大大降低粉塵對環(huán)境的污染。水壓爆破周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖(如圖1、圖2)

圖1 水壓爆破掏槽眼、輔助眼、底板眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 水壓爆破周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

通過現(xiàn)場各項監(jiān)測指標顯示(見圖3、圖4)，其震速監(jiān)測值均在設(shè)計及規(guī)范(1.5cm/s)允許范圍內(nèi)，即是爆破振動速度控制在1cm/s以下。經(jīng)過圖3和圖4的對比可知，水壓爆破較常規(guī)爆破震速、震動聲音明顯減小，在穿越高速公路及周邊建筑施工過程中，減小了爆破對周邊圍巖、建、構(gòu)筑及居民的影響。同時，由于水袋作用，粉塵濃度降低70%以上；從而達到減震降塵效果。

圖3 常規(guī)爆破(TC-4850高精度爆破測振儀測爆破振速1.38cm/s)

圖4 水壓爆破(TC-4850高精度爆破測振儀測爆破振速0.56cm/s)

減小震速的顯著意義在于：采用該技術(shù)最終對周邊重要建構(gòu)筑物無安全影響，也提高軌道建設(shè)環(huán)境保護水平和保護施工人員及市民的健康水平。

在實施過程中，在參建單位的見證下，在某小區(qū)內(nèi)暗挖隧道的掌子面正上方進行現(xiàn)場試驗，震速最大測試值為0.37CM/S(見下圖),第三方監(jiān)控量測進行見證。地面有輕微震動，聲音可接受范圍內(nèi)(約為50分貝)，有一定持續(xù)時間。

圖5 2015年4月17-4月29日施工位置圖

圖6 隧道與建筑物樁基的關(guān)系圖

圖7 現(xiàn)場測試

圖8 現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)

再以某工程施工在水壓爆破施工過程中經(jīng)統(tǒng)計可知，與常規(guī)爆破相比，水壓爆破粉塵濃度大大降低，施工通風(fēng)所需時間減少。具體來說：

1.洞口距掌子面100m范圍內(nèi)，水壓爆破通風(fēng)時間縮短約15min/循環(huán)；常規(guī)爆破需通風(fēng)20min左右方可進入掌子面作業(yè)，采取水壓爆破施工后通風(fēng)約5min左右即可進入掌子面作業(yè)；

2.洞口距掌子面100m～200m范圍內(nèi)，水壓爆破通風(fēng)時間縮短約18min/循環(huán)；常規(guī)爆破需通風(fēng)25min左右方可進入掌子面作業(yè)，采取水壓爆破施工后通風(fēng)約7min左右即可進入掌子面作業(yè)；

3.洞口距掌子面200m～500m范圍內(nèi)，水壓爆破通風(fēng)時間縮短約20min/循環(huán)；常規(guī)爆破需通風(fēng)30min左右方可進入掌子面作業(yè)，采取水壓爆破施工后通風(fēng)約10min左右即可進入掌子面作業(yè)。

三、節(jié)能環(huán)保水壓爆破技術(shù)在重慶軌道交通的整體應(yīng)用的結(jié)論

節(jié)能環(huán)保水壓爆破技術(shù)是從山區(qū)隧道爆破掘進而研發(fā)的，經(jīng)過改進提高，現(xiàn)在這項技術(shù)移植到城市地鐵暗挖爆破掘進。經(jīng)分析研究認為可以，該技術(shù)能適應(yīng)城市地鐵暗挖隧道的特點，即必須達到“六個有效控制”：有效控制爆破振動在安全范圍內(nèi)，確保高樓大廈等建筑設(shè)施無損；有效控制爆破沖擊波強度，避免市民擔(dān)驚受怕，影響市民正常生活；有效控制爆破后粉塵濃度，避免污染環(huán)境；有效控制巖石爆破后的塊度，解決城市地鐵暗挖隧道出碴難、出碴慢的問題；有效控制爆破后掌子面前的溫度，只能降溫而不可升溫，這對夏季尤其在重慶很有意義；有效保護拱頂圍巖穩(wěn)定性，光爆效果好，減小后期滲漏水隱患。而這已在工程實踐中得到了很好的證實和推廣。

[1]何廣沂等著.節(jié)能環(huán)保工程爆破[M].2007年6月

李修竺(1995.9-)，女，漢，四川成都，高級工程師，本科，重慶市軌道交通(集團)有限公司，工程管理。