地鐵緊鄰商業(yè)區(qū)豎井明挖水壓減震降噪爆破控制技術(shù)探索

趙 杰

一、工程概況

(一)結(jié)構(gòu)概況。苗會(huì)區(qū)間豎井開挖斷面尺寸為5m×9m矩形斷面，井深23.4m。初期支護(hù)形式為鋼格柵、φ42注漿小導(dǎo)管、鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土，井口設(shè)高于地面0.4m的防淹井圈。豎井碴土采用碴斗、龍門吊垂直提升至臨時(shí)存碴場(chǎng)。

(二)工程地質(zhì)。豎井鎖口以下6m為雜填土和砂土，采用機(jī)械開挖;6m以下為中～微風(fēng)化花崗巖，巖質(zhì)較硬，飽和單軸抗壓強(qiáng)度在48～96Mpa左右，需采用爆破開挖;地下水位埋深3.2m。

二、鉆爆設(shè)計(jì)

(一)爆破方案的確定。采用“水袋+炮泥堵塞炮眼”微差爆破控制技術(shù)。掏槽方式采用楔形掏槽，掏槽孔、輔助孔、周邊孔相結(jié)合進(jìn)行布孔，采用塑料導(dǎo)爆管非電起爆網(wǎng)路，起爆器起爆，利用多段別非電毫秒延期雷管實(shí)現(xiàn)微差爆破。

(二)爆破參數(shù)的選擇。

1.炮孔深度L、孔徑d。輔助孔、周邊孔孔深取1.0m，掏槽孔加深20%，取1.2m;孔徑d取42mm。

2.孔網(wǎng)參數(shù)。

(1)周邊孔。根據(jù)E/W=0.8的原則確定，一般孔間距E=45～60cm，現(xiàn)取 E=60cm:光爆層厚度 W=E/0.8=75cm，取W=8Ocm。

(2)輔助孔。為使爆后的石碴塊度適中，便于裝運(yùn)，一般排距 b:70 ～90cm，孔距 a=(1.0 － 1.2)b，取 b=80cm，a=90cm。

(3)掏槽孔。采用六孔楔形掏槽，兩排炮孔孔口間距50cm，孔底間距20cm，這樣可以使掏槽的單段用藥量減少，有效地控制爆破震動(dòng)速度。

3.炮孔布置方法?；诎踩O(shè)計(jì)的原則，在進(jìn)行炮孔布置設(shè)計(jì)時(shí)一定要本著安全的原則對(duì)炮孔的位置進(jìn)行確定，對(duì)于炮孔的設(shè)置一定要遵循科學(xué)的方法，具體的布置策略是:一是進(jìn)行掏槽孔的施工，其位置主要是位于開挖斷面的中心，在確定掏槽孔之后在其周圍進(jìn)行周邊孔，其位于斷面的設(shè)計(jì)線附近，根據(jù)實(shí)踐操作，在進(jìn)行周邊孔時(shí)一定要注意距離問題，只有在距離設(shè)計(jì)線10cm才能進(jìn)行施工;二是進(jìn)行輔助孔的施工，輔助孔應(yīng)該向掏槽孔四周進(jìn)行布置。

4.單孔裝藥量計(jì)算。周邊孔:單孔裝藥量參照光面爆破經(jīng)驗(yàn)確定，線裝藥密度 ql=0.15 － 0.25 kg/m，取 ql=0.2kg/m，單孔裝藥量 q=ql×L=0.2kg。

其它炮孔單孔裝藥量根據(jù)炮孔的裝藥系數(shù)進(jìn)行計(jì)算:

q=q2×L×η

式中:q為單孔裝藥量(kg);q2為炸藥的線裝藥密度，采用Φ32藥卷時(shí)，取0.78kg/m;L為炮孔深度(m);η為裝藥系數(shù)，掏槽孔的裝藥系數(shù)取0.55～0.65;輔助孔的裝藥系數(shù)取0.45～0.55。

所以掏槽孔的單孔裝藥量q=0.78 ×1.2 ×0.6=0.56kg，取q=0.6kg;

輔助孔單孔裝藥量 q=0.78 ×1.0 ×0.5=0.39kg，取 q=0.4kg。

(三)裝藥結(jié)構(gòu)。采用“水袋+炮泥堵塞炮眼”的爆破施工方法替代傳統(tǒng)爆破施工方法來(lái)提高爆破效率，減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)“綠色爆破”的目標(biāo)。“水袋+炮泥堵塞炮眼”爆破施工方法裝藥結(jié)構(gòu)圖見圖1，普通爆破施工方法裝藥結(jié)構(gòu)圖見圖2。

圖1 “水袋+炮泥堵塞炮眼”爆破施工方法裝藥結(jié)構(gòu)圖

圖2 普通爆破施工方法裝藥結(jié)構(gòu)圖

(四)爆破安全設(shè)計(jì)。

1.爆破震動(dòng)。本次爆破周圍有樓房、給水管道等設(shè)施，采用微差爆破時(shí)，需控制最大一段裝藥量，使爆破震動(dòng)速度控制在安全允許的范圍內(nèi)。根據(jù)薩道夫斯基公式:

Qmax=R3(V/K)3/α

式中:Q max為最大一段裝藥量，kg;R為爆破區(qū)至被保護(hù)物的距離，m;v為爆破地震安全震速，cm/s;K為與爆破場(chǎng)地條件有關(guān)的系數(shù)，根據(jù)前期的爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)，取K=72;α為地震波的衰減系數(shù)，根據(jù)前期的爆破監(jiān)測(cè)，取α=1.7。

按照上述數(shù)據(jù)和公式計(jì)算得最大一段裝藥量Qmax=4.5kg。

2.爆破飛石。本次爆破是在井下進(jìn)行，通過控制裝藥量及采取相應(yīng)的防護(hù)和覆蓋措施，可以防止爆破飛石飛出井口和作業(yè)場(chǎng)地，針對(duì)爆破飛石采取的防護(hù)措施有:一是炮孔孔口用橡膠條編織的炮被進(jìn)行覆蓋;二是炮被上堆壓一層砂袋;三是豎井井口整體覆蓋可翻轉(zhuǎn)的以方鋼為骨架加雙層厚帆布的緩沖板，緩沖板與護(hù)欄間的間隙正好作為高壓氣體的出氣口。

3.空氣沖擊波。通過炮孔孔口覆蓋和豎井井口的覆蓋，在防止爆破飛石的同時(shí)，也大大降低了空氣沖擊波的強(qiáng)度，有效防止了空氣沖擊波的危害，同時(shí)也起到了降噪的目的。

圖3 豎井爆破防護(hù)示意圖

(五)起爆網(wǎng)路。

1.起爆順序。先掏槽孔而后輔助孔最后周邊孔。

2.網(wǎng)路形式。采用塑料導(dǎo)爆管非電起爆網(wǎng)路，簇并聯(lián)方式，為避免共振的產(chǎn)生，雷管采用跳段使用?？變?nèi):周邊孔采用11～17段非電毫秒雷管，其它孔采用l～11段非電毫秒雷管;孔外:采用1段、9段非電毫秒雷管傳爆。

3.起爆方法。采用起爆器起爆起爆線方法起爆。

三、爆破效果與體會(huì)

以上方法在青島藍(lán)色硅谷城際軌道交通工程01標(biāo)苗會(huì)區(qū)間豎井爆破施工中取得了良好的效果，通過每次振速監(jiān)測(cè)，爆破振速一直控制在1.3cm/s以內(nèi)，爆破開挖斷面爆破成型較好，石碴塊度適宜，未發(fā)生任何安全事故。通過本次爆破施工有以下幾點(diǎn)體會(huì):

(一)爆破震動(dòng)控制是本次爆破施工的重要內(nèi)容。本次爆破中分別在周圍樓房基礎(chǔ)及給水管道上的地表布置了監(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行爆破震速監(jiān)測(cè)，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)適時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整爆破參數(shù)，有效地控制了爆破震動(dòng)對(duì)周圍建筑物及地下管線的影響，保證了爆破的安全。

(二)通過采用直接覆蓋防護(hù)、近體防護(hù)和保護(hù)性防護(hù)組成的聯(lián)合防護(hù)體系。如此有效地防止了爆破飛石的飛散，避免了爆破飛石對(duì)周圍建筑物、車輛行人的傷害。

(三)要重視炮孔的堵塞。采用“水袋+炮泥堵塞炮眼”爆破施工方法明顯改善了爆破后的工作環(huán)境，降低了粉塵，減小了噪音，降低了對(duì)周邊居民的影響，達(dá)到了“綠色爆破”的目標(biāo)。而且進(jìn)尺比常規(guī)爆破平均多20cm左右。該項(xiàng)技術(shù)不僅節(jié)能環(huán)保，而且產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，具有很強(qiáng)的生命力和應(yīng)用空間，符合工程建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的方針。

[1]國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范(2003年版)GB50299－1999，1999－6－10

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.爆破安全規(guī)程GB6722－2014，2014－12－5