隧洞下穿村莊段的減震爆破控制

2014-09-05 05:36:31楊穎嵐

黑龍江水利科技 2014年12期

關(guān)鍵詞：炮眼進(jìn)尺藥量

楊穎嵐

(遼寧省觀音閣水庫(kù)管理局，遼寧本溪 117100)

隧洞下穿村莊段的減震爆破控制

楊穎嵐

(遼寧省觀音閣水庫(kù)管理局，遼寧本溪 117100)

介紹了在建隧洞下穿村莊段的減震爆破控制。在地表房屋測(cè)試、爆破參數(shù)的確定、施工減震措施及地表震動(dòng)測(cè)試4個(gè)方面作了具體介紹，并列表說(shuō)明隧洞軸線范圍房統(tǒng)計(jì)評(píng)估情況，地質(zhì)巖性、爆破參數(shù)及爆破測(cè)試結(jié)果等。

下穿村莊；房屋測(cè)試；爆破參數(shù)；爆破震動(dòng)測(cè)試；減震措施

1 工程概況

某在建隧洞工程下穿黏土礦村，該區(qū)域地表屬山區(qū)地貌，地勢(shì)較陡，民房多依地勢(shì)建造，民房密集區(qū)位于山谷較平緩地段，房屋結(jié)構(gòu)多為磚木、土坯房，且年久失修，抗震性能極差。隧道距地表房屋垂直距離約為65～95 m，村子經(jīng)濟(jì)較落后，村民以農(nóng)耕為主。根據(jù)前期地勘資料，洞室?guī)r性為混合花崗巖、弱風(fēng)化，節(jié)理微張、夾泥，地下水多呈滴水，該段洞室為Ⅲ、Ⅳ類圍巖。隧洞與黏土礦村平面位置如圖1所示。

圖1 主洞與黏土礦村平面位置關(guān)系圖

2 地表房屋測(cè)試

黏土礦村共計(jì)87戶人家，房屋102棟，房屋多為磚木、土坯房，且年久失修，抗震性能極差。

在進(jìn)入該段施工之前，我方聯(lián)系沈陽(yáng)房屋鑒定中心對(duì)隧洞洞軸線左右50 m范圍內(nèi)的地表房屋進(jìn)行了評(píng)估，評(píng)估結(jié)果見表1。

表1 隧洞洞軸線左右50 m房屋評(píng)估情況

根據(jù)評(píng)定結(jié)果，對(duì)房屋不能繼續(xù)使用的住戶進(jìn)行了暫時(shí)搬離并妥善安排，對(duì)于觀察使用的住戶在施工過(guò)程中隨時(shí)觀察房屋受損情況，如有發(fā)現(xiàn)房屋開裂或低級(jí)下沉等現(xiàn)象，立即通知其撤離。

3 鉆爆設(shè)計(jì)

此段特殊隧洞的爆破施工必須在確保高質(zhì)量的隧洞開挖斷面和進(jìn)尺的同時(shí)，將爆破震動(dòng)控制在盡可能小，以保證爆破對(duì)自身、地表既有道路、地表建(構(gòu))筑物的安全，并盡量較少的干擾居民生活。

3.1 設(shè)計(jì)原則

根據(jù)隧洞開挖技術(shù)特點(diǎn)，以及為使隧洞開挖成形良好，盡量減少超挖量，減少爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)深度和破壞，確保地表建筑物、公路以及鐵路安全，在開挖中采用減震控制爆破技術(shù)。

1)在確保高質(zhì)量的隧洞開挖斷面和進(jìn)尺的同時(shí),將爆破震動(dòng)控制在允許范圍，以保證爆破對(duì)后部支護(hù)結(jié)構(gòu)、對(duì)地表建筑物、既有道路的安全，并盡量減少對(duì)居民生活的干擾。

2)采取有效的控制爆破技術(shù)，減少振動(dòng)與降低噪音，同時(shí)要求成形效果好，采用光面爆破。根據(jù)地質(zhì)條件，開挖斷面、開挖進(jìn)尺、爆破器材、振速要求等條件編制爆破設(shè)計(jì)[1]。

3)根據(jù)圍巖特點(diǎn)合理選擇周邊眼間距E及周邊眼的最小抵抗線W，輔助炮眼交錯(cuò)均勻布置，周邊炮眼與輔助炮眼眼底在同一垂直面上。

4)根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB6722—2003)的規(guī)定，下穿既有道路和房屋時(shí)為保證地表及建筑物的安全和減小周圍環(huán)境的影響，爆破施工時(shí)爆破震動(dòng)波速控制在2.0 cm/s；下穿鐵路時(shí)爆破震動(dòng)波速控制在10 cm/s。

5)周邊眼炸藥選擇低爆速、低猛度、高爆力的炸藥。

6)雷管選用微差毫秒雷管，每段間隔>50 ms，避免震動(dòng)波的疊加，減輕震動(dòng)。

7)嚴(yán)格控制周邊眼的裝藥量，借助導(dǎo)爆索、竹片進(jìn)行間隔裝藥，使藥量沿炮眼均勻分布，以確保隧洞周邊成形良好，并減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。

8)根據(jù)爆破效果，調(diào)整掏槽眼形式及爆破參數(shù)，并適當(dāng)加深掏槽眼深度(比其它眼深約20～30 cm)，以保證掏槽效果。合理分布輔助眼，以達(dá)到炮眼數(shù)量最少、材料最省、同時(shí)渣塊又不致過(guò)大。

9)合理選擇循環(huán)進(jìn)尺：不同級(jí)別的圍巖根據(jù)結(jié)構(gòu)安全要求及循環(huán)施工能力等因素來(lái)綜合考慮。嚴(yán)格控制單循環(huán)進(jìn)尺長(zhǎng)度，爆破開挖采用上、下臺(tái)階開挖，以減小每循環(huán)進(jìn)尺裝藥量[2]。

3.2 鉆爆參數(shù)的選擇

3.2.1 爆破震動(dòng)控制的允許藥量

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB6722—2003)對(duì)建構(gòu)筑物質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度的控制標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)薩道夫斯基控制爆破震動(dòng)速度公式反推確定最大允許起爆藥量(齊發(fā)爆破時(shí)為爆破總藥量，微差爆破為最大一段裝藥量)：

(1)

式中：Q為炸藥量，kg，齊發(fā)爆破取總藥量，微差爆破取最大一段藥量；R為到需要保護(hù)建(構(gòu))筑物或設(shè)備設(shè)施的距離，m；V為地震安全速度，cm/s；一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物2 cm/s；下穿鐵路10 cm/s；K，α為與爆破地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，見表2。

表2 K、α與巖性的關(guān)系

當(dāng)R=15m，V=2 cm/s，K=250，α=1.8計(jì)算，Q=1.08 kg；當(dāng)R=25 m，按V=2 cm/s，取K=250，α=1.8計(jì)算，Q=5 kg；當(dāng)R=50 m，按V=2 cm/s控制，取K=250，α=1.8計(jì)算，Q=40 kg。

當(dāng)R=15 m，V=10 cm/s，K=250，α=1.8計(jì)算，Q=15.77 kg。

從上述計(jì)算可以看出，控制最大一段藥量在1.08 kg以內(nèi)，爆破振動(dòng)不會(huì)對(duì)距爆區(qū)15 m以外的建筑物或設(shè)施造成危害；最大一段藥量在5 kg以內(nèi)可確保25 m以外的建筑物安全；最大一段藥量在40 kg以內(nèi)可確保50 m以外的建筑物安全。

控制最大一段藥量在15.77 kg以內(nèi)，爆破振動(dòng)不會(huì)對(duì)距爆區(qū)15 m以外的房屋設(shè)施造成危害。

3.2.2 初擬鉆爆參數(shù)

通過(guò)爆破試驗(yàn)確定爆破參數(shù)，試驗(yàn)時(shí)參照表3光面爆破參數(shù)表。

表3 光面爆破參數(shù)表

3.3 掏槽方式

采用楔形掏槽,根據(jù)實(shí)際進(jìn)尺長(zhǎng)度控制傾角大小。

3.4 裝藥結(jié)構(gòu)及堵塞方式

輔助眼、內(nèi)圈眼、底板眼采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，周邊眼采用小直徑藥卷間隔裝藥。所有裝藥炮眼均采用炮泥堵塞，堵塞長(zhǎng)度≥30 cm。

4 施工減震措施

施工過(guò)程中采用綜合減震措施，降低振動(dòng)速度，減小對(duì)地表房屋的震動(dòng)影響。

4.1 分部分臺(tái)階開挖，多次裝藥爆破

由于采用上下階法施工，上臺(tái)階進(jìn)行短進(jìn)尺控制，臺(tái)階長(zhǎng)度控制在3～5 m，進(jìn)行微臺(tái)階開挖，爆破順序依次是下、上臺(tái)階。上臺(tái)階爆破時(shí)，將掏槽區(qū)域靠近臺(tái)階底部布置，以增大掏槽爆破時(shí)爆源至地表的距離，減輕掏槽爆破對(duì)地表房屋、拱頂圍巖的震動(dòng)影響。

4.2 掏槽爆破

掏槽爆破控制對(duì)爆破震動(dòng)控制影響較大，掏槽爆破若失敗，爆渣未拋擲出去，絕大部分能量以地震波的形式傳播出去，則隧洞掘進(jìn)無(wú)進(jìn)尺，爆破震動(dòng)量大。另外，采用水平楔形掏槽、合理布置掏槽孔位，能夠起到控制爆破震動(dòng)的作用。

4.3 光面爆破

周邊眼間距35 cm，眼深1.2～1.3 m，裝藥集中度控制在0.3 kg/m，采用半片藥卷+竹片+導(dǎo)爆索空氣間隔裝藥的結(jié)構(gòu)，詳見圖2。

圖2 裝藥結(jié)構(gòu)圖

4.4 爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)

沿爆破區(qū)域徑向或環(huán)向布置1條測(cè)線，測(cè)點(diǎn)應(yīng)放置在地表房屋基礎(chǔ)上。

待爆破即將開始時(shí)，啟動(dòng)檢波器、測(cè)震儀，數(shù)據(jù)記錄后進(jìn)行分析處理。

采用薩道夫斯基公式及一元回歸分析法所測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到與介質(zhì)、地形有關(guān)的系數(shù)K、a，從而可得到質(zhì)點(diǎn)振速的衰減規(guī)律，然后再根據(jù)建筑物允許最大震動(dòng)速度、爆心距R，由公式反算出單段最大裝藥量Q，優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)參數(shù)。