減震孔與水壓爆破相結(jié)合有效控制暗挖隧道通過(guò)困難邊界條件的爆破振速

王小龍

【摘要】城市軌道交通建設(shè)中，暗挖隧道施工經(jīng)常遇到困難邊界條件，容易出現(xiàn)爆破振速難以控制，影響周邊居民生活、建筑物、管線設(shè)施等情況。本文將重點(diǎn)介紹重慶軌道交通五號(hào)線建設(shè)過(guò)程中，有效結(jié)合減震孔與水壓爆破來(lái)控制困難邊界條件下暗挖隧道的爆破振速的方法和經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】減震孔水壓爆破暗挖隧道;困難邊界條件;爆破振速

重慶軌道交通五號(hào)線作為貫穿南北的交通干線，在石新路片區(qū)下穿老舊城區(qū)。石新路地下車(chē)站施工通道的爆破開(kāi)挖，面對(duì)困難的邊界條件，建設(shè)者們將減震孔與水壓爆破結(jié)合運(yùn)用，有效控制爆破振速，成功完成建設(shè)任務(wù)。筆者作為參建者之一，現(xiàn)將石新路站施工通道成功通過(guò)困難邊界的方法和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。

1、石新路站施工通道的困難邊界條件

石新路站施工通道凈寬6.0m～9.0m，凈高5.5m～7.2m，除明挖敞口段，其余均為暗挖法施工的直墻拱型隧道，坡度為2%～14%，屬Ⅲ級(jí)或Ⅳ級(jí)砂巖，分上下臺(tái)階爆破施工。石新路站施工通道橫向下穿石新路，并且下穿地下人行通道和商業(yè)鋪面，旁穿上世紀(jì)60年代5層磚結(jié)構(gòu)房屋，施工通道上方有D426燃?xì)庵鞴艿?、自?lái)水管。地下人行通道底板距離施工通道拱頂7.04m，磚結(jié)構(gòu)房屋條形基礎(chǔ)豎向距離施工通道拱頂10.41m，橫向距離施工通道邊墻1.22m，位置關(guān)系如圖所示：

根據(jù)爆破安全規(guī)程及審批的爆破方案要求，以及保證附近居民舒適度和建筑設(shè)施安全性的需要，石新路站施工通道爆破振速應(yīng)控制在1.0cm/s以內(nèi)。但是，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)及公式計(jì)算不采取其他特殊的減震爆破措施，很難達(dá)到1.0cm/s的振速要求。

2、減震孔與水壓爆破相結(jié)合成功控制爆破振速

2.1 ?減震孔的設(shè)置

2.1.1 ?上臺(tái)階參數(shù)

1）鉆孔直徑φ80～100mm，環(huán)向間距0.3m，施工通道直線段鉆孔長(zhǎng)度10m～15m，曲線段鉆孔長(zhǎng)度5m;采用水平地質(zhì)鉆機(jī)成孔。

2）第一環(huán)減震孔布置在開(kāi)挖輪廓線上，環(huán)向布設(shè)長(zhǎng)度13.6m。

3）第二環(huán)減震孔布置在二圈眼，環(huán)向布設(shè)長(zhǎng)度12.4m。

4）掏槽眼區(qū)域中心豎向布置四個(gè)中心減震孔，間距0.5m。

上臺(tái)階減震孔布置見(jiàn)圖3。

2.1.2 下臺(tái)階參數(shù)

1）鉆孔直徑φ80～100mm，施工通道直線段鉆孔長(zhǎng)度10m～15m，曲線段鉆孔長(zhǎng)度5m;采用水平地質(zhì)鉆機(jī)成孔。

2）左右側(cè)各設(shè)置兩排，開(kāi)挖輪廓線和距離開(kāi)挖輪廓線內(nèi)側(cè)0.3m處各設(shè)一排，每排豎向布設(shè)長(zhǎng)度3.1m。

下臺(tái)階減震孔布置見(jiàn)圖4。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的爆破振速，可適當(dāng)加密減震孔或者在第二環(huán)減震孔和掏槽眼之間的輔助區(qū)域再增加一環(huán)減震孔，以達(dá)到設(shè)計(jì)減震要求。

2.2 ?水壓爆破水袋和炮泥的設(shè)置

水壓爆破在炮眼的布置、炮眼數(shù)量、起爆時(shí)間和順序等參數(shù)上與常規(guī)非水壓爆破一致，不同點(diǎn)是在每個(gè)炮眼里增加了水袋和炮泥，裝藥結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。炮眼中水袋、炮泥、炸藥的布置見(jiàn)圖5。

2.3 ?起爆順序和藥量控制

為盡可能發(fā)揮爆破臨空面和減震隔離帶的減震作用，起爆順序優(yōu)化為：上臺(tái)階掏槽眼→二圈眼→周邊眼→下臺(tái)階右側(cè)→下臺(tái)階左側(cè)。單段藥量控制在2kg以內(nèi)。

2.4 成功控制爆破振速

通過(guò)將減震孔和水壓爆破結(jié)合使用，并加以優(yōu)化起爆順序和控制單段裝藥量，石新路站施工通道爆破開(kāi)挖在通過(guò)困難邊界條件時(shí)成功將爆破振速控制在1.0cm/s以內(nèi)。

3、減震孔與水壓爆破能夠減小爆破振速的原因

3.1 ?減震孔能夠減小爆破振速的原因

減震孔爆破就是利用爆破臨空面和減震隔離帶在爆破時(shí)對(duì)爆破震動(dòng)能量的大量吸收及消耗，使隔離帶后面的區(qū)域受到的震動(dòng)大大減小。在開(kāi)挖輪廓線周邊布設(shè)減震孔形成了減震隔離帶，在掏槽區(qū)增設(shè)減震孔增加了爆破臨空面。減震孔的設(shè)置還可以減少一次爆破的裝藥量。

3.2 水壓爆破能夠減小爆破振速的原因

水壓爆破就是利用水作為介質(zhì)傳播爆破應(yīng)力波，水具有不可壓縮性，爆炸能量經(jīng)過(guò)水傳遞到炮眼圍巖中幾乎無(wú)損失，有利于破碎巖石。同時(shí)，水在爆炸氣體作用下產(chǎn)生的"水楔"效應(yīng)有利于巖石進(jìn)一步破碎，炮眼中有水可以起到水霧降塵的作用，降低粉塵對(duì)環(huán)境的污染。水壓爆破對(duì)空氣沖擊波、飛石及噪聲等可有效控制。

結(jié)語(yǔ)：

重慶軌道交通五號(hào)線的實(shí)踐表明，減震孔與水壓爆破結(jié)合運(yùn)用，能夠有效的控制爆破振速。在城市建設(shè)中，通過(guò)困難邊界條件的爆破開(kāi)挖作業(yè)，可以廣泛采取減震孔與水壓爆破相結(jié)合的辦法。

參考文獻(xiàn)：

[1]廟延鋼.張智宇.欒龍發(fā).楊溢.特種爆破技術(shù)[M].北京.冶金工業(yè)出版社.2004.