淺談城市暗挖隧道下穿精密儀器廠房爆破振速控制技術

摘要：文章研究了周邊環(huán)境對爆破振速要求較高的情況下，如何對爆破振速進行控制，同時對爆破振速控制效果進行跟蹤分析，并結(jié)合華成路站施工通道旁穿某精密儀器廠房儀器設備對爆破振動要求較高的實際情況，一般爆破施工方案爆破振速將遠遠超標，綜合施工安全、質(zhì)量、節(jié)點工期目標及投資等進行比選，最終選擇采用增設減振孔的措施。

關鍵詞：城市暗挖隧道；爆破振速控制技術；精密儀器；減振孔；爆破施工方案 文獻標識碼：A

中圖分類號：U455 文章編號：1009-2374（2015）12-0116-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.12.058

1 概述

近年來，城市軌道交通建設如火如荼，暗挖隧道采用TBM、盾構(gòu)施工的情況越來越多，但由于TBM、盾構(gòu)施工成本較高，在隧道開挖規(guī)模較小的時候比較普遍的做法仍然是采用鉆爆法施工。在暗挖隧道下穿重要建筑物及部分對爆破振速要求較高的區(qū)域時，國內(nèi)目前較常用的施工方法是采用非爆破施工技術完成下穿。但受工期壓力大等影響，本例如果采用非爆破手段開挖，工期節(jié)點目標將無法實現(xiàn)，因此采用爆破配合技術控制措施方法。針對特定的條件進行專門研究是非常有必要的，本例主要是通過增設減振孔等技術手段實現(xiàn)隧道安全通過精密儀器廠房，確保爆破振速得到有效的控制。

2 工程概況

重慶軌道交通華成路站施工通道明槽段及洞口設置于普什機械廠東側(cè)建設雅馬哈儲備用地空地上，沿道路敷設進洞，部分地段下穿普什機械廠圍墻及市政道路，采用直墻拱形結(jié)構(gòu)，標準段寬6.0m，高5.5m，施工通道總長為593.6m。主通道長571.519m，結(jié)合車站出入口結(jié)構(gòu)接入車站站廳層位置，其中明挖段長81.737m，暗挖段長489.782m。支通道長22.081m，接入車站底部。通道埋深4～20m。施工通道在AK0+457.682～AK0+315.3段旁穿重慶普什機械廠，據(jù)調(diào)查廠區(qū)內(nèi)模具生產(chǎn)區(qū)精密儀器較多，對抗振的要求非常高，機密儀器區(qū)集中在施工通道右側(cè)水平距離約40m處。施工通道穿越巖層主要有砂巖及砂泥巖互層，均為IV級圍巖。

3 方案選定

為了確保華成路站施工通道在AK0+457.682～AK0+315.3段順利通過精密儀器廠房，避免施工通道爆破振速過大，對廠房內(nèi)精密儀器造成損害，將增設減振孔和采用非爆開挖兩種方案進行分析比選。

3.1 方案一：增設減振孔

優(yōu)點：每25m施工一組減振孔，其余時間不影響隧道正常施工，對工期影響較小；控制措施到位，爆破方案合理的情況下能夠滿足精密儀器廠房對爆破振速的要求。

缺點：仍然是采用爆破開挖，爆破振動不可避免；若爆破方案不合理或者施工過程中不嚴格按照方案執(zhí)行都可能出現(xiàn)爆破振速超標的情況。

3.2 方案二：非爆開挖

優(yōu)點：非爆開挖（靜態(tài)爆破、機械切割等）完全沒有爆破振動，即使采用機械切割，其振動速度也遠遠小于爆破開挖的振動速度，對廠房內(nèi)的精密儀器基本沒有影響。

缺點：非爆開挖成本非常高；施工進度極慢，遠遠不能滿足本工程的節(jié)點目標要求。

通過對兩種方案的對比分析，最終決定在確保工期，同時降低施工成本的前提下，對施工通道旁穿精密儀器廠房段（AK0+457.682～AK0+315.3）采取增設減振孔控制爆破振速的措施進行開挖。

4 施工方案實施

4.1 施工工藝流程

4.2 減振孔施工

在施工通道開挖線環(huán)向設置兩排減振孔，減振孔的排距、間距均為30cm，孔徑為Φ150mm，減小爆破對周邊巖層的擾動。在隧道斷面的中心位置也設置2個孔徑為Φ150mm的減振孔，為爆破掏槽時增加臨空面，減小爆破掏槽的振動速度。減振孔每25m為一組，采用潛孔鉆機施工。減振孔布置位置詳見圖3減振孔施工示意圖。

4.2.1 測量放樣：按設計要求，測量人員在掌子面上準確畫出本循環(huán)需施設的減振孔孔位。

4.2.2 搭鉆孔平臺，安裝鉆機：鉆機平臺設置在核心土上，鉆孔由兩臺鉆機由高孔位向低孔位對稱進行，可縮短移動鉆機與搭設平臺時間，便于鉆機定位。鉆機要求與已設定好的孔口方向平行，必須精確核定鉆機位置。用全站儀、掛線、鉆桿導向相結(jié)合的方法，反復調(diào)整，確保鉆機鉆桿軸線與孔口管軸線相吻合。

4.2.3 鉆孔：為了確保孔洞設計直徑，鉆頭直徑采用Φ150mm。巖質(zhì)較好的可以一次成孔；鉆進時產(chǎn)生坍孔、卡鉆，需補注漿后再鉆進。鉆機開鉆時，可低速低壓，待成孔10m后可根據(jù)地質(zhì)情況逐漸調(diào)整鉆速及風壓。鉆進過程中經(jīng)常用測斜儀測定其位置，并根據(jù)鉆機鉆進的現(xiàn)象及時判斷成孔質(zhì)量，并及時處理鉆進過程中出現(xiàn)的事故。鉆進過程中確保動力器、扶正器、合金鉆頭按同心圓鉆進。認真做好鉆進過程的原始記錄，及時對孔口巖屑進行地質(zhì)判斷、描述，為開挖洞身做地質(zhì)預探預報，作為指導洞身開挖的依據(jù)。

4.2.4 清孔驗孔：用地質(zhì)巖芯鉆桿配合鉆頭（Φ150mm）進行來回掃孔，清除浮渣至孔底，確保孔徑、孔深符合要求、防止堵孔。用高壓氣從孔底向孔口清理鉆渣。用經(jīng)緯儀、測斜儀等檢測孔深、傾角、外插角。

4.2.5 隧道出碴：采用裝載機裝入出碴車運至棄渣場。

4.3 爆破施工

施工通道旁穿精密儀器廠房段采用上下臺階法開挖，以創(chuàng)造多臨空面條件，每部分又分多段位起爆，以控制爆破規(guī)模和循環(huán)進尺，達到控制質(zhì)點振動速度的目的。炮眼按淺密原則布置，控制單眼裝藥量，使有限的裝藥量均勻地分布在被爆破體中，采用非電毫秒不對稱起爆網(wǎng)路降低隧道爆破振動強度，詳見圖4施工通道炮眼布置示意圖：

掏槽眼位盡量布置在開挖部位的底部，以加大掏槽部位爆源至地面爆破振速控制點的距離，減小掏槽爆破對周圍結(jié)構(gòu)物的振動影響，詳見圖5斜孔掏槽孔位布置示意圖。隧道輔助眼部分的爆破以松動爆破為主，降低爆破振動。

4.4 爆破振動監(jiān)控量測

采用TC-4850爆破測振儀對爆破振動速度進行監(jiān)測，監(jiān)測點選擇在廠房內(nèi)離爆破點最近的儀器處，爆破前對測振儀進行調(diào)試，爆破發(fā)生時由TC-4859爆破測振儀的傳感器拾起地振動，轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)放大器放大、濾波等處理后，輸入計算機TC-4850爆破測振儀軟件包進行存儲分析，輸出振動波形，同時輸出CH1（X坐標方向）、CH2（Y坐標方向）、CH3（Z坐標方向）3個通道（方向）的振動波速。

根據(jù)爆破實時監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)顯示，在增設減振孔前其爆破振動最大值基本上都超過1cm/s，而增設減振孔后，爆破振動最大值基本上保持在0.5cm/s左右，爆破振速得到了有效的控制。

5 結(jié)語

根據(jù)華成路站施工通道爆破作業(yè)點與廠內(nèi)精密儀器直線距離不足50m，精密儀器對爆破振速的要求非常高，且項目工期特別緊不宜采用非爆開挖。通過方案比選，最終選擇能保證節(jié)點工期目標，同時爆破振速能得到有效控制的增設減振孔的措施，保證了廠房內(nèi)精密儀器的安全，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益及社會效益，得到參與各方一致好評。因此，在今后遇此類暗挖結(jié)構(gòu)施工時，通過對比分析，調(diào)整施工技術措施，既可以確保施工安全、質(zhì)量、進度，又可以實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)物的保護。希望通過此方法實施，能為今后類似工程提供一些借鑒和參考。

參考文獻

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作者簡介：曾文斌（1982-），男，中鐵隧道集團一處有限公司注冊一級建造師，工程師，研究方向：土木工程。

（責任編輯：蔣建華）