王敬賓
(中鐵十四局集團(tuán)隧道工程有限公司,山東 濟(jì)南 250002)
鉆爆開(kāi)挖是城市地鐵修建中常用的方法,具有適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、機(jī)械化程度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)[1]。在城市地鐵建設(shè)中鉆爆開(kāi)挖時(shí),受周邊建筑物、管線等因素影響較大:老舊城區(qū)建筑、管線已使用較長(zhǎng)年限,對(duì)爆破振速敏感,同時(shí)隨著城市地鐵的逐年修建,居民已比較熟悉爆破施工,有很高的維權(quán)意識(shí)。在老舊城區(qū)復(fù)雜環(huán)境城市地鐵建設(shè)中,如何控制爆破振速,減輕對(duì)周邊環(huán)境的不利影響、減少惡性投訴,是礦山法施工的重難點(diǎn),尤其大斷面爆破施工時(shí),施工難度成倍增加,是整條線路的施工重難點(diǎn)[2]。
山東青島市地鐵1號(hào)線海小區(qū)間從海泊橋車站(第19座車站)沿人民路向北至穿過(guò)南寧路、撫順路,下穿人民路立交橋,進(jìn)入小村莊車站(第20座車站)。線路主要位于人民路下方,道路兩側(cè)分布有大量的老舊居民樓及商鋪,樓層高1~8層。人民路為城市干道,地面車輛較多,交通較繁忙,道路及兩側(cè)分布有大量的熱力、電力、郵電通信、有線電視、污水、雨水、自來(lái)水等管線。區(qū)間右線長(zhǎng)1 061.475 m,左線長(zhǎng)1 061.119 m。海小區(qū)間采用“礦山法+TBM法”施工,暗挖段長(zhǎng)約413.5 m,采用礦山法施工。海小區(qū)間暗挖段共分為14種斷面支護(hù)形式,斷面形式復(fù)雜,其中大斷面寬約23.3 m、高約15.2 m,施工難度大。
海泊橋站~小村莊站區(qū)間地形略有起伏,第四系土層素填土層厚0.5~5.2 m,粉質(zhì)黏土層厚0.8~6.0 m,中、粗砂層厚2.2~6.4 m;下伏基巖均主要為燕山晚期花崗巖,局部夾雜花崗斑巖、煌斑巖,從上往下風(fēng)化程度逐步減弱,依次為強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化,局部發(fā)育塊狀碎裂巖和節(jié)理密集帶。區(qū)間隧道埋深20~29 m,圍巖分級(jí)主要為Ⅲ1~Ⅳ2級(jí),Ⅲ1~Ⅲ2級(jí)圍巖穩(wěn)定性較好;Ⅳ1~Ⅴ2級(jí)圍巖穩(wěn)定性較差。
依據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB 6722—2014)爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[3]:一般民用建筑物的安全允許振速為2 cm/s,重要或老舊建筑多為1.5 cm/s,甚至1 cm/s,自來(lái)水、熱力、通信、電力等敏感地下管線安全允許振速為1.0 cm/s,爆破振速控制越來(lái)越嚴(yán)格。
爆破常用雷管有電雷管、導(dǎo)爆管雷管等,炸藥有硝銨炸藥、乳化炸藥等[4]。為確保爆破施工安全及爆破效果,炸藥采用2號(hào)巖石乳化炸藥,藥卷直徑為32 mm;雷管采用8號(hào)耐水型毫秒導(dǎo)爆管雷管第2系列,共21個(gè)段位。
B斷面圍巖為Ⅳ2級(jí),屬中硬巖層。施工范圍內(nèi)有1棟1997年建成的6層居民樓,結(jié)構(gòu)形式為底部二層框架抗震墻托六層砌體,基礎(chǔ)為混凝土柱基、毛石條基,與B斷面水平凈距4.8 m,垂直凈距17.9 m;同時(shí)施工范圍內(nèi)存在自來(lái)水、高壓電、雨水、污水等管線,埋深1~3 m,距大斷面拱頂21~23.5 m。根據(jù)設(shè)計(jì)要求:居民樓安全振速要求為1.5 cm/s,自來(lái)水、高壓電管線安全振速為1.0 cm/s,雨水、污水管線安全振速為1.5 cm/s,安全振速按照1.0 cm/s的要求控制,確保周邊建筑、管線安全。
B斷面(見(jiàn)圖1)寬度為12.3 m,高度為9.9 m,采用臺(tái)階法開(kāi)挖,出渣方式為“挖掘機(jī)+四輪車”。為加快施工進(jìn)度,不采用上下臺(tái)階高度均分的形式開(kāi)挖,上臺(tái)階高度約8.3 m,下臺(tái)階高度約1.7 m,上臺(tái)階需一次爆破開(kāi)挖成型,每循環(huán)進(jìn)尺1.5 m。由于第2系毫秒導(dǎo)爆管雷管需跳段使用可以達(dá)到較好的爆破效果,按照常規(guī)的爆破設(shè)計(jì),共有11個(gè)段落可用,為減少單段起爆藥量,降低振速,現(xiàn)有雷管段數(shù)已無(wú)法滿足施工需要。
圖1 海小區(qū)間B斷面示意圖
“多打孔、少裝藥、多分段”是控制爆破振速最有效的手段[5]。以滿足爆破安全允許振速要求為前提,當(dāng)隧道斷面小時(shí),第2系毫秒導(dǎo)爆管雷管的段數(shù)可以滿足一次爆破“多分段”的需要,對(duì)于該斷面上臺(tái)階(12.3 m×8.3 m)現(xiàn)有第2系毫秒導(dǎo)爆管雷管的段數(shù)已無(wú)法滿足一次爆破需要。
為實(shí)現(xiàn)B斷面上臺(tái)階一次爆破施工的需要,通過(guò)以下方面優(yōu)化爆破設(shè)計(jì):①采用“孔內(nèi)+孔外”分段的連線方式,間接增加雷管“段位”,實(shí)現(xiàn)“多打孔、少裝藥、多分段”的原則;②段位選用時(shí),段位間隔時(shí)間為50 ms的倍數(shù)為優(yōu);③合理分區(qū),將斷面化整為零,先有雷管段數(shù)滿足每個(gè)區(qū)域爆破需要;④掏槽區(qū)采用二級(jí)掏槽,同時(shí)設(shè)置中孔,增加臨空面,降低掏槽眼裝藥量,提高爆破效果。
依據(jù)青島地區(qū)相關(guān)工程施工經(jīng)驗(yàn),炸藥單耗為0.5~1.1 kg/m3。根據(jù)地質(zhì)情況及設(shè)計(jì)要求,炮眼深度與循環(huán)進(jìn)尺選定如下:上臺(tái)階每循環(huán)進(jìn)尺1.5 m,炮眼利用率為90%,一級(jí)掏槽眼角度60°,深度為1.5 m,二級(jí)掏槽眼角度45°,深度為2.5 m;掘進(jìn)炮眼深度為1.7 m,周邊眼深度為1.7 m,外插角度3°。
參照《爆破安全規(guī)程》(GB 6722—2014)光爆孔參數(shù)表及地區(qū)爆破施工經(jīng)驗(yàn)[6],周邊眼間距E選為500 mm,周邊眼間抵抗線W選為600 mm。上臺(tái)階掏槽區(qū)域中心設(shè)置1個(gè)中空,孔徑不小于100 mm。光爆孔參數(shù)見(jiàn)表1。
表1 光爆孔參數(shù)表
上斷面分5個(gè)區(qū)同時(shí)爆破,不同區(qū)域孔外連接管段位不同,間隔選用,以錯(cuò)開(kāi)段位:1區(qū)采用1段雷管連接,2區(qū)采用3段雷管連接,3區(qū)采用5段雷管連接,4區(qū)采用7段雷管連接,5區(qū)采用9段雷管連接。
根據(jù)第2系毫秒導(dǎo)爆管雷管各段位延時(shí)時(shí)間,對(duì)各個(gè)小區(qū)域中的雷管進(jìn)行試配,以滿足“孔外+孔內(nèi)”延時(shí)時(shí)間不相同、間隔時(shí)間為50ms的倍數(shù)的要求。為提高網(wǎng)絡(luò)連接的可靠性,連線管均為雙發(fā)。根據(jù)炮眼布置見(jiàn)圖2。
圖2 海小區(qū)間B斷面臺(tái)階法上臺(tái)階炮眼布置平面圖
炮眼有掏槽眼、掘進(jìn)眼、周邊眼[7]3種,通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式驗(yàn)算,以7.2 kg最大單段起爆藥量滿足振速控制要求。
經(jīng)過(guò)爆破試驗(yàn)如圖3,實(shí)際測(cè)得最大爆破振速為0.57 cm/s,滿足振速控制要求。
圖3 最大爆破振速時(shí)程圖
經(jīng)過(guò)理論與實(shí)際驗(yàn)證,優(yōu)化后的爆破設(shè)計(jì)方案可行,既能在安全允許振速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)大斷面一次性爆破成型,又能取得較好的經(jīng)濟(jì)效果,值得在類似工程推廣應(yīng)用。
[ID:009767]