超深地連墻的精細(xì)化拆除爆破

李介明

(上海消防技術(shù)工程有限公司 ，上海 200080)

上海作為國(guó)際化大都市，地面交通難以滿足人們的出行需求，發(fā)展地下交通是其城市的規(guī)劃趨勢(shì)。因?yàn)榈叵颅h(huán)境復(fù)雜，對(duì)于規(guī)劃前的地質(zhì)勘察不能百分之百的了解地下地質(zhì)變化情況，所以本文討論的上海軌道交通18 號(hào)線在盾構(gòu)穿越工程中遇障就是規(guī)劃前地質(zhì)勘察失察的情況。18 號(hào)線12 標(biāo)段區(qū)間隧道工程包含楊高中路站～民生路站雙線盾構(gòu)區(qū)間；盾構(gòu)穿越段的地連墻采用800 mm厚C20玻璃纖維筋混凝土，墻底標(biāo)高-26 700 mm。

本次爆破目標(biāo)為9 號(hào)線楊高中路站的下行線北側(cè)地墻。需在預(yù)留的地墻上以設(shè)計(jì)盾構(gòu)中心標(biāo)高-18 011 mm為中心，直徑為8 000 mm的范圍內(nèi)以爆破方式將混凝土破碎。盾構(gòu)機(jī)直徑為6 600 mm，支護(hù)完成后的直徑為6 000 mm,爆破破碎直徑略大于盾構(gòu)機(jī)直徑，便于盾構(gòu)機(jī)穿過(guò)(見圖1)。該地墻周邊環(huán)境如下：

1)車站內(nèi)。待爆體與大底板下平面垂直距離2 800 mm，與站臺(tái)垂直距離4 000 mm，與地下一層廣告牌(車站墻上)垂直距離10 600 mm;

2)地面上。待爆地連續(xù)墻在高架正下方，與高架柱水平距離8 000 mm;

3)管線。東側(cè)1 000 mm地下有直徑2 m鐵質(zhì)燃?xì)夤埽臻g距離約17 000 mm；正上方有一雨水管(直徑0.8 m預(yù)制砼結(jié)構(gòu))，垂直距離約15 700 mm。

圖1 盾構(gòu)地連續(xù)墻(橫剖面)Fig.1 Shield diaphram retaining wall (cross section)

1 爆破技術(shù)方案

本次爆破的地下連續(xù)墻，屬于鋼筋混凝土墻結(jié)構(gòu)，位于地下20余米泥砂土內(nèi)。由于盾構(gòu)穿越時(shí)該區(qū)域完全粉碎,因此要求爆破振動(dòng)不能對(duì)運(yùn)行中的9號(hào)線站臺(tái)屏閉門、吊頂、控制臺(tái)指揮系統(tǒng)及監(jiān)控設(shè)備造成損壞，而且爆破也不能影響原地墻的穩(wěn)定性。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況，確定采用垂直鉆孔精細(xì)爆破開洞的設(shè)計(jì)方案，并選擇合理的爆破參數(shù)，以便后續(xù)盾構(gòu)施工清除障礙[1]。

因?yàn)槎軜?gòu)機(jī)直徑φ=6 600 mm，為保證效果，確保盾構(gòu)機(jī)勝利穿越，經(jīng)過(guò)以往類似工程實(shí)驗(yàn)的總結(jié)，設(shè)計(jì)直徑為φ=8 000 mm(見圖2)。在混凝土地墻上往下鉆孔至爆破部位，然后在爆破部位定位裝藥。地表標(biāo)高為+3 800 mm，最大鉆孔深度約26 000 mm?？拙W(wǎng)參數(shù)如表1所示。

注：1～11表示孔號(hào)圖2 炮孔布置及爆破區(qū)Fig.2 Blastholes layout and blasting area

表1 孔網(wǎng)參數(shù)

單段最大起爆藥量1 kg,每個(gè)炮孔孔內(nèi)每節(jié)采用2發(fā)電子雷管毫秒延時(shí)，節(jié)間延時(shí)35 ms,共分74 段均勻起爆(見圖3)， 總裝藥量32.6 kg。

圖3 藥包位置Fig.3 Charge location

2 起爆網(wǎng)路

由于爆破區(qū)域位于地鐵站附近，要求爆破振動(dòng)不能對(duì)地鐵設(shè)施、設(shè)備造成影響。同時(shí)爆區(qū)周圍還有其他正在施工的工程，雜散電流、射頻電流較多，為避免干擾，決定采用抗干擾性較強(qiáng)、延時(shí)精度高的電子雷管起爆炸藥，以達(dá)到控制爆破振動(dòng)和安全起爆的目的。起爆時(shí)采用專用雷管調(diào)試起爆器[2]。起爆順序?yàn)榭?～孔11，每個(gè)孔的藥包從上而下逐個(gè)延時(shí)起爆，藥包間及孔底最后一個(gè)藥包與下一個(gè)孔上部第1個(gè)藥包之間延時(shí)均為35 ms(見圖4)。為保險(xiǎn)起見，在孔內(nèi)增加一套導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)，由每孔上部第1個(gè)藥包引爆，從上而下用3 發(fā)導(dǎo)爆管雷管(MS3)串聯(lián)起爆藥包，作為輔助起爆系統(tǒng)[2]，延時(shí)時(shí)間(50 ms)略大于電子雷管延時(shí)時(shí)間，當(dāng)電子雷管起爆系統(tǒng)中止時(shí)由非電起爆系統(tǒng)起爆至結(jié)束，起到雙保險(xiǎn)作用[3]。

圖4 電子數(shù)碼雷管網(wǎng)路Fig.4 Electronic digital detonator network

3 振動(dòng)安全與精細(xì)施工

城市控制爆破應(yīng)考慮的主要危害效應(yīng)是：爆破振動(dòng)、塌落振動(dòng)、爆破飛石、二次飛濺物、爆破粉塵、空氣沖擊波和噪音等。根據(jù)本次工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析，主要考慮爆破振動(dòng)對(duì)周邊建筑設(shè)施的影響，其他危害沒有影響。

3.1 爆破振動(dòng)

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB 6722-2014)[4]的規(guī)定，大底板安全振動(dòng)速度為8.0～12.0 cm/s。本次工程的爆破安全振動(dòng)速度可根據(jù)薩道夫斯基修正后的公式進(jìn)行計(jì)算：

(1)

式中：Q為單段藥量，本次爆破最大單段藥量Q=1 kg；R為保護(hù)物到爆源的距離；K、α為與地震波傳播地段的介質(zhì)性質(zhì)及距離有關(guān)的系數(shù)，k取260，α取2.7；K′修正系數(shù)，K′=0.25～1.0，本工程位于地下泥土中，衰減較快，所以K′取0.25。

經(jīng)計(jì)算v=3.8 cm/s，遠(yuǎn)小于規(guī)程要求，所以爆破對(duì)周邊的建(構(gòu))筑物(地鐵站臺(tái))是安全的。對(duì)柔性管線，更無(wú)影響。

3.2 精細(xì)施工

為達(dá)到預(yù)定效果，優(yōu)化參數(shù)的同時(shí)，精細(xì)化施工主要采用了以下措施。

1)鉆孔采用德國(guó)進(jìn)口水工鉆，具有自動(dòng)校正垂直度，施工現(xiàn)場(chǎng)距離鉆孔點(diǎn)10 m設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，防止鉆機(jī)偏移。

2)超深孔爆破單耗經(jīng)過(guò)綜合分析，在以往的基礎(chǔ)上進(jìn)行了調(diào)節(jié)，經(jīng)過(guò)5次爆破實(shí)驗(yàn)最終確定單耗在1.3～1.6 kg/m3效果比較好，塊度均勻，大小剛好滿足盾構(gòu)順利穿越[5]。

3)藥包間采用了超深孔藥包間隔器，防止藥包間殉爆，藥包間延時(shí)時(shí)間經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)確定為35 ms較妥，可充分運(yùn)用電子數(shù)碼雷管。

4)超深孔爆破還要確保準(zhǔn)爆率100%，一旦裝藥填塞完，孔內(nèi)啞炮無(wú)法處理，經(jīng)過(guò)多次爆破實(shí)驗(yàn)，爆破主網(wǎng)路設(shè)置2套，并且對(duì)每個(gè)雷管進(jìn)行了嚴(yán)格測(cè)試(壓力實(shí)驗(yàn)，擠壓實(shí)驗(yàn)，防水實(shí)驗(yàn))，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)選擇準(zhǔn)爆性高的雷管，確保起爆網(wǎng)路的可靠性。

5)爆破振動(dòng)與每次起爆藥量有關(guān)，嚴(yán)格控制每個(gè)藥包量，專人負(fù)責(zé)監(jiān)控，進(jìn)行2次確認(rèn)后再加工成成品藥包，這樣確保了每次單響藥量。

6)精細(xì)施工從測(cè)量、校正、標(biāo)線，鉆孔預(yù)安裝、防護(hù)、網(wǎng)路敷設(shè)、網(wǎng)路檢查、起爆、爆后檢查等每個(gè)工序都制定專人實(shí)施，雙人檢查，不放過(guò)每一個(gè)小細(xì)節(jié)。

4 結(jié)語(yǔ)

1)經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)并采取相應(yīng)措施，本次爆破振動(dòng)控制在爆破安全規(guī)程的允許范圍內(nèi)。振動(dòng)監(jiān)測(cè)波形圖顯示均勻，爆破聲響平穩(wěn)。

2)爆后塊度粉碎均勻，定位準(zhǔn)確，盾構(gòu)穿越速度比原計(jì)劃提高了2倍，此段的設(shè)備消耗節(jié)省了65%。

3)采用電子數(shù)碼雷管與導(dǎo)爆管雷管雙網(wǎng)路，結(jié)合精細(xì)化施工，爆破振動(dòng)等有害效應(yīng)都能得到有效控制，在城市發(fā)展地鐵建設(shè)中值得進(jìn)一步推廣使用。