暗挖隧道節能環保水壓爆破技術實例

(重慶市軌道交通(集團)有限公司 重慶 401147)

暗挖隧道節能環保水壓爆破技術實例

李修竺

(重慶市軌道交通(集團)有限公司重慶401147)

為研究節能環保水壓爆破對城市軌道暗挖隧道的影響，以某城市小區為研究對象，在掌子面正上方進行現場試驗。結果表明：地面有輕微震動，聲音可接受范圍內(約為50分貝)，有一定持續時間，但不影響隧道整體穩定性，體現了節能環保水壓爆破技術超強的環保性。本研究可為節能環保水壓爆破對城市軌道暗挖隧道推廣使用提供借鑒和參考。

節能；環保；水壓爆破

軌道交通線路通常設在地下隧道內，也有的在城市中心以外地區從地下轉到地面或高架橋上。自1965年7月北京建立我國第一條地下鐵道以來，至2016年底，我國內陸已有30座城市133條城市軌道交通運營線路，總長達到4152.8公里；規劃發展城市軌道交通的城市總數已達到58個，總規劃里程總長7305.3公里。我國城市軌道交通工程建設方興未艾，形勢喜人。修建城市軌道交通項目，在修建過程中建設單位加強社會責任感，控制施工期震速、噪聲和粉塵對施工場地周邊的社會影響就更為急迫。

一、重慶軌道交通建設概況

重慶是典型的山地組團式城市，山地(中山和低山)面積占重慶幅員面積的75.8%，丘陵面積占18.2%，剩余臺地和平壩面積為6%。由于地形限制，公共交通線形在主城區沿山區地形敷設，往往坡度較陡，同時交通沿線的橋梁架設和城市山體隧道多。隨著城市郊區化程度的增加，社會經濟的發展和人民生活質量的不斷提高，居民對出行的質量要求越來越高，尤其是山地組團式城市由于其獨特的地形地貌，地面公共交通擁堵問題更為突出，相對的，城市軌道交通在施工期間的擾民問題也日益突出。為了解決這一問題，同時滿足未來居民的出行需求和質量要求，更有必要在城市修建城市軌道交通項目中控制施工期的震速、噪聲和粉塵。

為了解決城市軌道交通施工中震速、噪聲和粉塵等擾民問題，重慶軌道集團進一步優化施工組織，改進施工工藝，如自2014年10月在軌道交通在建線路中推廣應用暗挖隧道節能環保水壓爆破技術，經過推廣應用，暗挖隧道的參建施工單位/標段施工單位接受度、使用率高。在此基礎上，重慶軌道集團進行了積極的技術探索和經驗總結。

二、節能環保水壓爆破技術在重慶軌道交通的應用

因城市軌道交通線路建設周期長，從立項到運營需要5年以上時間，加上城市郊區化現象越來越突出，郊區變為主城核心已經快于了軌道交通的建設速度。城市軌道交通在建線路地下穿越氣象觀測中心、居民小區、政府機關、高校、中小學校及文物保護單位等地面建(構)筑物，施工期間工藝的采用也顯得分外重要，而暗挖隧道節能環保水壓爆破技術在震速、噪聲和粉塵等因素上效果顯著。

暗挖隧道節能環保水壓爆破技術的主要特點是：利用在水中傳播的爆破應力波對水的不可壓縮性，使爆炸能量經過水傳遞到炮眼圍巖中幾乎無損失，同時，水在爆炸氣體膨脹作用下產生的“水楔”效應有利于巖石進一步破碎。炮眼中有水也可以起到霧化降塵作用，大大降低粉塵對環境的污染。水壓爆破周邊眼裝藥結構示意圖(如圖1、圖2)

圖1 水壓爆破掏槽眼、輔助眼、底板眼裝藥結構示意圖

圖2 水壓爆破周邊眼裝藥結構示意圖

通過現場各項監測指標顯示(見圖3、圖4)，其震速監測值均在設計及規范(1.5cm/s)允許范圍內，即是爆破振動速度控制在1cm/s以下。經過圖3和圖4的對比可知，水壓爆破較常規爆破震速、震動聲音明顯減小，在穿越高速公路及周邊建筑施工過程中，減小了爆破對周邊圍巖、建、構筑及居民的影響。同時，由于水袋作用，粉塵濃度降低70%以上；從而達到減震降塵效果。

圖3 常規爆破(TC-4850高精度爆破測振儀測爆破振速1.38cm/s)

圖4 水壓爆破(TC-4850高精度爆破測振儀測爆破振速0.56cm/s)

減小震速的顯著意義在于：采用該技術最終對周邊重要建構筑物無安全影響，也提高軌道建設環境保護水平和保護施工人員及市民的健康水平。

在實施過程中，在參建單位的見證下，在某小區內暗挖隧道的掌子面正上方進行現場試驗，震速最大測試值為0.37CM/S(見下圖),第三方監控量測進行見證。地面有輕微震動，聲音可接受范圍內(約為50分貝)，有一定持續時間。

圖5 2015年4月17-4月29日施工位置圖

圖6 隧道與建筑物樁基的關系圖

圖7 現場測試

圖8 現場測試數據

再以某工程施工在水壓爆破施工過程中經統計可知，與常規爆破相比，水壓爆破粉塵濃度大大降低，施工通風所需時間減少。具體來說：

1.洞口距掌子面100m范圍內，水壓爆破通風時間縮短約15min/循環；常規爆破需通風20min左右方可進入掌子面作業，采取水壓爆破施工后通風約5min左右即可進入掌子面作業；

2.洞口距掌子面100m～200m范圍內，水壓爆破通風時間縮短約18min/循環；常規爆破需通風25min左右方可進入掌子面作業，采取水壓爆破施工后通風約7min左右即可進入掌子面作業；

3.洞口距掌子面200m～500m范圍內，水壓爆破通風時間縮短約20min/循環；常規爆破需通風30min左右方可進入掌子面作業，采取水壓爆破施工后通風約10min左右即可進入掌子面作業。

三、節能環保水壓爆破技術在重慶軌道交通的整體應用的結論

節能環保水壓爆破技術是從山區隧道爆破掘進而研發的，經過改進提高，現在這項技術移植到城市地鐵暗挖爆破掘進。經分析研究認為可以，該技術能適應城市地鐵暗挖隧道的特點，即必須達到“六個有效控制”：有效控制爆破振動在安全范圍內，確保高樓大廈等建筑設施無損；有效控制爆破沖擊波強度，避免市民擔驚受怕，影響市民正常生活；有效控制爆破后粉塵濃度，避免污染環境；有效控制巖石爆破后的塊度，解決城市地鐵暗挖隧道出碴難、出碴慢的問題；有效控制爆破后掌子面前的溫度，只能降溫而不可升溫，這對夏季尤其在重慶很有意義；有效保護拱頂圍巖穩定性，光爆效果好，減小后期滲漏水隱患。而這已在工程實踐中得到了很好的證實和推廣。

[1]何廣沂等著.節能環保工程爆破[M].2007年6月

李修竺(1995.9-)，女，漢，四川成都，高級工程師，本科，重慶市軌道交通(集團)有限公司，工程管理。