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探索

趙 杰

一、工程概況

(一)結構概況。苗會區(qū)間豎井開挖斷面尺寸為5m×9m矩形斷面，井深23.4m。初期支護形式為鋼格柵、φ42注漿小導管、鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土，井口設高于地面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存碴場。

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

二、鉆爆設計

(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。掏槽方式采用楔形掏槽，掏槽孔、輔助孔、周邊孔相結合進行布孔，采用塑料導爆管非電起爆網(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，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速度。

3.炮孔布置方法。基于安全設計的原則，在進行炮孔布置設計時一定要本著安全的原則對炮孔的位置進行確定，對于炮孔的設置一定要遵循科學的方法，具體的布置策略是:一是進行掏槽孔的施工，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行周邊孔，其位于斷面的設計線附近，根據(jù)實踐操作，在進行周邊孔時一定要注意距離問題，只有在距離設計線10cm才能進行施工;二是進行輔助孔的施工，輔助孔應該向掏槽孔四周進行布置。

4.單孔裝藥量計算。周邊孔:單孔裝藥量參照光面爆破經(jīng)驗確定，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)進行計算:

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，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)裝藥結構。采用“水袋+炮泥堵塞炮眼”的爆破施工方法替代傳統(tǒng)爆破施工方法來提高爆破效率，減少對周邊環(huán)境的影響，實現(xiàn)“綠色爆破”的目標。“水袋+炮泥堵塞炮眼”爆破施工方法裝藥結構圖見圖1，普通爆破施工方法裝藥結構圖見圖2。

圖1 “水袋+炮泥堵塞炮眼”爆破施工方法裝藥結構圖

圖2 普通爆破施工方法裝藥結構圖

(四)爆破安全設計。

1.爆破震動。本次爆破周圍有樓房、給水管道等設施，采用微差爆破時，需控制最大一段裝藥量，使爆破震動速度控制在安全允許的范圍內。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)至被保護物的距離，m;v為爆破地震安全震速，cm/s;K為與爆破場地條件有關的系數(shù)，根據(jù)前期的爆破震動監(jiān)測，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，取α=1.7。

按照上述數(shù)據(jù)和公式計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行，通過控制裝藥量及采取相應的防護和覆蓋措施，可以防止爆破飛石飛出井口和作業(yè)場地，針對爆破飛石采取的防護措施有:一是炮孔孔口用橡膠條編織的炮被進行覆蓋;二是炮被上堆壓一層砂袋;三是豎井井口整體覆蓋可翻轉的以方鋼為骨架加雙層厚帆布的緩沖板，緩沖板與護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，也大大降低了空氣沖擊波的強度，有效防止了空氣沖擊波的危害，同時也起到了降噪的目的。

圖3 豎井爆破防護示意圖

(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。孔內: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

以上方法在青島藍色硅谷城際軌道交通工程01標苗會區(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，爆破振速一直控制在1.3cm/s以內，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體會:

(一)爆破震動控制是本次爆破施工的重要內容。本次爆破中分別在周圍樓房基礎及給水管道上的地表布置了監(jiān)測點，進行爆破震速監(jiān)測，根據(jù)實測數(shù)據(jù)適時動態(tài)調整爆破參數(shù)，有效地控制了爆破震動對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、近體防護和保護性防護組成的聯(lián)合防護體系。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，降低了對周邊居民的影響，達到了“綠色爆破”的目標。而且進尺比常規(guī)爆破平均多20cm左右。該項技術不僅節(jié)能環(huán)保，而且產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟與社會效益，具有很強的生命力和應用空間，符合工程建設可持續(xù)發(fā)展的方針。

[1]國家質量技術監(jiān)督局.地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范(2003年版)GB50299－1999，1999－6－10

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