鄰近建筑物的車(chē)站開(kāi)挖爆破減振技術(shù)

羅海鵬

(中鐵十七局集團(tuán)第六工程有限公司,福建 福州 350014)

1 引言

21世紀(jì)是我國(guó)隧道與地下工程建設(shè)的高峰期[1,2]。堅(jiān)硬巖層以爆破方式開(kāi)挖最為經(jīng)濟(jì)合理,此類(lèi)工程一般環(huán)境復(fù)雜、交通繁忙、行人密集,給爆破施工帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。王德寶[3]等通過(guò)優(yōu)化爆破網(wǎng)路、布置減振孔、設(shè)置減振爆區(qū)等減振措施成功控制了爆破振動(dòng)對(duì)周邊被保護(hù)建筑的危害,方俊波[4]為了確保距隧道拱頂?shù)牡乇斫ㄖ锇踩?采用了大中空孔直眼掏槽技術(shù)、一次起爆分部延時(shí)爆破、淺孔多眼等技術(shù),將地表建筑物最大垂直振速控制在國(guó)標(biāo)允許范圍之內(nèi)。蘇興矩[5]在隧道下穿超淺埋軌道時(shí)圍巖開(kāi)挖采用了拱上部周邊打空炮眼減振、開(kāi)挖面增打減振孔、炮孔復(fù)合裝藥、預(yù)留光爆層等綜合減振措施。張俊兵[6]等通過(guò)對(duì)不同地質(zhì)段采取預(yù)裂光面爆破和預(yù)留光爆層爆破兩種方法,掏槽眼分別采取五梅花中空直眼掏槽及斜眼掏槽方法,保證了不良條件下小凈距隧道掘進(jìn)。綜上所述,爆破減振方法多種多樣,需要結(jié)合施工具體環(huán)境具體分析。本文廈門(mén)市車(chē)站爆破開(kāi)挖為例,提出了有效的減振技術(shù)措施,對(duì)相類(lèi)似的工程具有一定的參考價(jià)值。

2 工程概況

廈門(mén)軌道交通1號(hào)線(xiàn)中山公園站位于同安路與虎園路三角地塊,車(chē)站兩端分別跨同安路和虎園路。車(chē)站起點(diǎn)里程YDK1+911.953,終點(diǎn)里程YDK2+070.073,有效站臺(tái)中心里程為YDK1+982.928,總長(zhǎng)158.5m,為地下三層島式車(chē)站,采用明挖順作法施工。車(chē)站標(biāo)準(zhǔn)段主體結(jié)構(gòu)寬度為21.9m,端頭井主體結(jié)構(gòu)寬度為25.1m,頂板覆土約3～5m,底板埋深約23～25m,采用地下三層雙柱三跨鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。車(chē)站土石方量共有挖方9.58萬(wàn)m3,其中石方量約6.2萬(wàn)m3。信義里16號(hào)房屋位于YDK1+944.253～YDK1+965.753處,頂板覆土4～4.4m,底板埋深24.3～24.7m。

2.1 工程水文地質(zhì)

中山公園站信義里16號(hào)房屋處車(chē)站底板位于中風(fēng)化花崗巖上,基坑中風(fēng)化巖層埋深20.9～24.7m。場(chǎng)地至上而下土層為：雜填土、殘積砂質(zhì)粘性土、散體狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中等風(fēng)化花崗巖。不良地質(zhì)與特殊巖土為：素填土富水程度低,殘積土及散體狀強(qiáng)風(fēng)化帶水量較少,富水程度較低；碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化、中等風(fēng)化帶因卸荷裂隙較發(fā)育,是基巖中等透水性相對(duì)突出地層,水量較豐富。地質(zhì)情況詳見(jiàn)圖1。

2.2 信義里16號(hào)房屋情況

信義里16號(hào)房屋為5層砌體結(jié)構(gòu),建于80年代中期,基礎(chǔ)為淺基礎(chǔ),部分墻體已出現(xiàn)裂縫,經(jīng)廈門(mén)市房屋安全鑒定所鑒定為安全等級(jí)C級(jí)。信義里16號(hào)房屋位于車(chē)站基坑右側(cè),距離基坑僅4m,基于以上特點(diǎn),爆破施工中需要采取一定措施減少爆破產(chǎn)生的不利影響。

3 爆破施工方案

3.1 基坑減振孔布設(shè)方案

在信義里16號(hào)處,沿基坑開(kāi)挖邊界鉆3排減振孔,減振孔孔徑為110mm,以200mm×200mm梅花型布置,孔深為基坑及溝槽底部1m。減振孔在基坑開(kāi)挖線(xiàn)外側(cè)布設(shè)1排,基坑開(kāi)挖線(xiàn)內(nèi)側(cè)布設(shè)2排,個(gè)別敏感區(qū)及影響相對(duì)較小區(qū)域根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)增加或減少減振孔排數(shù)。同時(shí)內(nèi)側(cè)2排孔間距可適當(dāng)縮小,盡可能形成減振帶；在最靠近信義里16號(hào)建筑物的敏感區(qū)域,可適當(dāng)縮小減振孔的排距及間距,基本形成減振槽,提高減振率。減振孔中不能有水或其它物質(zhì)(為防止塌孔,在孔內(nèi)插Φ90PVC管)。基坑減振孔布設(shè)圖見(jiàn)圖2?；訙p振孔布設(shè)范圍見(jiàn)圖3。

圖1 中山公園站地質(zhì)剖面圖

圖2 基坑減振孔布設(shè)圖

圖3 基坑減振孔布設(shè)范圍

3.2 基坑采用數(shù)碼雷管爆破方案

數(shù)碼雷管是一種延期時(shí)間根據(jù)實(shí)際需要可以任意設(shè)定并精確實(shí)現(xiàn)發(fā)火延期的新型電能起爆器材,具有使用安全可靠、延期時(shí)間精確度高、設(shè)定靈活等特點(diǎn)。采用數(shù)碼雷管可以設(shè)計(jì)任意時(shí)間間隔且精度準(zhǔn)確,改變了傳統(tǒng)雷管每段25ms時(shí)間間隔且存在串段的現(xiàn)象,使逐孔起爆真正做到了一孔一響,能夠有效實(shí)現(xiàn)減振效果。同時(shí)數(shù)碼雷管可以精確定位各段位的時(shí)間差,通過(guò)實(shí)驗(yàn),找到合適的延時(shí)差,使波產(chǎn)生相位差,產(chǎn)生波的疊加消減,達(dá)到減振效果。

信義里16號(hào)處基坑在設(shè)置減振孔的前提下,仍有部分區(qū)域不能采用常規(guī)毫秒雷管爆破,該區(qū)域采用數(shù)碼雷管控制爆破,即采用數(shù)碼雷管替代原設(shè)計(jì)的常規(guī)毫秒雷管,并根據(jù)爆破監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整爆破參數(shù)及爆破藥量,采用數(shù)碼雷管爆破區(qū)域見(jiàn)圖4。

4 施工方法

4.1 施工流程

4.1.1 減振孔施工流程

測(cè)量放線(xiàn)→減振孔點(diǎn)定位→管線(xiàn)排查→鉆孔機(jī)就位鉆孔→成孔保護(hù)→爆破→鉆孔機(jī)就位鉆孔→成孔保護(hù)→爆破

4.1.2 數(shù)碼雷管施工流程

炮孔定位→鉆孔→驗(yàn)孔→數(shù)碼雷管檢測(cè)→裝藥→數(shù)碼雷管注冊(cè)、標(biāo)號(hào)(再次檢測(cè))→堵孔→連網(wǎng)→網(wǎng)絡(luò)快速檢測(cè)→爆破覆蓋→設(shè)置起爆時(shí)差→完全檢測(cè)→起爆→爆后檢查→撤除防護(hù)。

4.2 施工工藝

(1)測(cè)量定位：測(cè)量放線(xiàn)應(yīng)準(zhǔn)確定出基坑開(kāi)挖邊界線(xiàn),并使用油漆標(biāo)記；

圖4 設(shè)置減振孔后數(shù)碼雷管爆破區(qū)域

(2)排查管線(xiàn)：對(duì)減振孔布設(shè)范圍內(nèi)地下的管線(xiàn)進(jìn)行排查,若有影響,可適當(dāng)調(diào)整減振孔的位置；

(3)鉆機(jī)定位與鉆孔：移動(dòng)鉆機(jī)到相應(yīng)的孔位(偏差不能大于30mm),安放水平,鉆頭采直徑Φ11cm,垂直度(垂直度不大于0.5%),為保證鉆孔質(zhì)量以及成孔效果,進(jìn)行分層鉆孔,每層鉆孔3m；

(4)成孔保護(hù)：成孔后,對(duì)減振孔進(jìn)行保護(hù),孔口使用軟木塞封堵,避免雜物落入孔內(nèi),不得有砂石堵塞,不得有水進(jìn)入減振孔,影響減振效果,為防止塌孔,在孔內(nèi)插Φ90PVC管。

(5)爆破：完成減振孔后,可進(jìn)行該處基坑爆破,爆破分為常規(guī)毫秒雷管爆破以及數(shù)碼雷管的爆破,爆破施工工藝基本相同,僅是使用的雷管種類(lèi)以及起爆方式不同。爆破開(kāi)挖2m深后,停止爆破,繼續(xù)該段減振孔鉆設(shè),重復(fù)第3步鉆機(jī)定位與鉆孔、第4步成孔保護(hù)以及第5步爆破,直至開(kāi)挖至基底標(biāo)高。

(6)基坑應(yīng)做好排水,設(shè)置降水井,在基坑爆破開(kāi)挖過(guò)程中,做好孔內(nèi)的排水,減振孔鉆設(shè)完成后對(duì)孔口使用模板或防水布進(jìn)行覆蓋保護(hù),爆破時(shí)檢查孔內(nèi)有否雜物或水,確保成孔的減振孔內(nèi)為空孔,保證減振效果。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)前期設(shè)置減振孔的爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn),設(shè)置3排減振孔后,振動(dòng)速度可降振一半以上,可有效減小爆破對(duì)周邊建筑物和地下管線(xiàn)的影響。將其與數(shù)碼雷管相結(jié)合,以滿(mǎn)足復(fù)雜施工環(huán)境下的爆破減振需求,其施工方案和技術(shù)措施可為類(lèi)似工程提供一定的參考。