深圳地铁一期工程2 号竖井控制爆破技术
摘 要:针对2 号竖井浅孔爆破和微差控制爆破相结合的实施情况,从爆破方法、爆破参数的控制及对爆破震动速度的监测等方面作了介绍,提出了应采取的防护措施,并对爆破效果进行了分析。
关键词:竖井,控制爆破,技术
1 工程概况
老街—大剧院区间(西段) 暗挖隧道设计有两种复杂的结构形式,一种是单洞双层隧道,另一种是双洞上下重叠隧道,线路由单洞双层向上下重叠逐渐过渡,为减少这一特殊过渡段隧道的施工难度,在两者交界处设计一座2 号竖井辅助施工,2 号竖井上半段设计为逆作法施工,下半段为顺作法施工。
竖井上半段地质为人工堆积层、残积层,可采用人工、机械开挖,开挖深度为10 m ; 下半段为燕山期花岗岩、微风化岩层,必须采用控制爆破开挖,开挖面积为11. 19 m ×6. 8 m , 开挖深度16. 975 m(不包括井窝),爆破总开挖量约计1 292 立方米 。
由于竖井(爆源) 位于繁华闹市中心,地面建筑物密集,爆区北约20 m 为深水集团招待所,南约15 m 有时珍大厦、金利华广场,爆区与北侧建筑物间为通行的解放路面,车辆与行人不断。受这些客观条件的制约,使得竖井第一次爆破难度加大,同时,也是为后续爆破施工取得经验系数的关键性的一爆。
爆破面临的主要问题有:如何控制爆破震动对临近建筑物的影响;如何控制下半段的爆破对上半段构造内衬的影响;如何保证竖井北侧解放路行驶车辆和行人的安全。
2 竖井的爆破方法
1) 考虑到临近建筑物不受爆破冲击波的震害,以及北侧解放路机动车辆、行人和附近居民的安全,竖井采用浅孔爆破与微差控制爆破相结合的方法分区进行施工,中部Ⅴ 形掏槽为Ⅰ 区,中部低洼自由面为临空面,因临空面呈斜朝上,爆破产生的飞石易向上飞窜,逸出井口,为控制飞石距离,该区采用浅孔爆破。两侧扩边为Ⅱ 区,扩边爆破方量相对较多,决定采用微差控制爆破,微差控制爆破不但用药量少,而且爆破产生的冲击波缓冲叠加,爆破介质互相碰撞可以减弱冲击波对建筑物及行人的震害。Ⅲ 区周边开挖,为控制竖井周边开挖轮廓线,决定采用光面爆破。
2) 当竖井上半段软弱土层开挖完成后,裸露的基岩岩层面凸凹不平时,可将岩层面较低处作为爆破自由面,沿此自由面布设炮孔,进行浅孔松动爆破,中部Ⅴ 形掏槽完成后,两侧扩边采用微差控制爆破,一般情况下,井壁四周南北两侧预留光爆层厚度为
1) 施工顺序(见图1) 。营造了良好的环境。2) 施工要点1) 采用反压护拱混凝土加固为洞口段暗挖创造了有利条件, a. 开挖严格按照断面尺寸测量放线,宁欠勿超,局部欠挖采改善了偏压受力影响,控制地表局部下沉和地表开裂。用人工风镐修整圆顺,循环进尺以钢拱架间距为准,控制在0. 6 m 2) 小导管注浆预加固和超前管棚预支护大大提高了围岩的～0. 8 m 。b. 初喷混凝土在隧道开挖后及时施工,钢筋网提前加自稳能力,为开挖施工创造了条件。工成100 cm ×200 cm 的片状,洞内悬挂按规范搭接焊并与锚杆3) 开挖时管棚下方土体塌落较大,因此,必须严格控制管棚连接。c. 型钢拱架必须置于稳定基础上,拱架分段采用M16 螺栓方向和外插角,减少因土体塌落对围岩的破坏。连接,拱架间用<22 联结筋焊接,锁脚锚杆固定。测量检查拱架4) 坚持弱爆破、短进尺、强支护、勤量测的原则,周密施工方就位后复喷混凝土封闭岩面。案,工序紧跟,及早完成初期支护。弧形导坑预留核心土开挖法施工可以及时利用机械进行，通过对洞口地段的地表整体加固,雷公岽隧道在浅埋、偏压、扒碴、出碴作业,及时施工初期支护,为钢拱架安装提供作业平软弱围岩的不利条件下安全进洞,顺利掘进。为该隧道的安全、台,减少围岩在空气中的暴露时间,能充分利用围岩的自稳能力, 高效施工打下了坚实基础,为按期、圆满完成本隧道的施工任务较早封闭岩面,控制围岩的变形。
3 爆破震动的控制与参数的选择
爆区周围建筑物密集,基本上为钢筋混凝土结构,为控制爆破震动的影响,确保地面建筑物的安全,需对同段最大药量进行控制。
1
1) 总药量确定: Q = qV = qSdL ,
式中: V 爆破方量,m3 ; Sd 爆破断面面积,m3 ; L 孔深,m。
2) 单孔装药量的确定: Q0= K ×Q/ N , 式中: K 为常数,根据不同炮孔所起作用不同进行调整,取 0. 8～1. 2 。根据震动控制和参数计算式可知,最大一段同段用药量不能超过4. 7 kg ,因此,同段起爆孔控制在10 个以内,每个循环进尺在1. 2 m 左右。采用形起爆法,保证微差时间不小于100 ms ,以达到可靠的减震效果,竖井开挖过程中,若待爆破岩层有临空面时, 采用浅眼小台阶控制爆破。无临空面时,采用中孔槽布孔形式。
4 起爆方法和起爆网络的连接
各炮孔内采用非电毫秒延时雷管微差起爆,孔外用延迟电雷管串联起爆。从各炮孔引出的导爆管用电工胶布捆绑在电雷管上,导爆管均匀包裹在电雷管的四周,每发电雷管引爆的导爆管数量不超过12 根。考虑作业面内潮湿,导爆管的非雷管端应予以密封。
5 竖井下半段的爆破设计
1) 孔径:40 mm ;2) 孔深:1. 5 m ;3) 前排抵抗线: W = 0. 8 m ;4) 孔距: a =1 m ;5) 排距: b = 0. 8 m ;6) 单位用药系数: q = 0. 5 kg/m3 (掏槽时, g =0. 6 kg～0. 8 kg) ;7) 单孔药量: Q = 0. 4 kg ;8) 堵塞长度: L′> 1 m ;9) 光面爆破设计参数为:与前排孔的距离: W =0. 8 m ;孔距: a = 0. 6 m～0. 8 m ;线装药密度: q′= 0. 15 kg ～0. 25 kg/m3 。
6 爆破震动速度的监测
为科学地调整爆破参数,达到安全施工的目的,在每次爆破前,均进行预置测点监测震动速度,测点设置在距爆源约20 m 处的不同部位,一般设置1 点～4 点,每次统计最大一段的装药总量Qm 和单位耗药量q 的数据,以此与爆破质点震速测试仪测得的震速进行比较、分析。第一次统计Qm = 4 kg ,爆源距测点间距R = 20 m 时,震速V max = 0. 157 cm/s ; 第二次统计Qm = 2. 1 kg ,爆源距测点间距R = 20 m 时,震速V max = 0. 94 cm/s ; 第三次统计Qm = 4. 8 kg ,爆源距测点间距R = 20 m 时,震速V max = 1. 25 cm/s。
以上三次爆破都取得了预期的效果,爆破震速V max 值均控制在2. 5 cm/s 以内,周围建筑物都未受到任何影响。而在竖井的第一次Ⅴ形掏槽试爆时,最大一段的用药量也在4. 7 kg 之内,考虑首次试爆成功,单位耗药量q 取值约计1. 1 kg/m3 左右,爆破后,临近建筑物无任何影响,而飞石冲击力较大,将事先在竖井上方施作的部分防护竹条板击碎,可见,此次单位耗药量q 值取的较大,在后续的掏槽施工中,将q 值调整为0. 8 kg/m3,效果较好。
7 结语
通过2 号竖井实施控制爆破的成功过程,认识到:要确保爆区周围建筑物不受震害,附近车辆和行人不受影响,关键在于控制最大一段的用药量Qm 值和单位耗药量q 值。
