超深地連墻的精細化拆除爆破

李介明

(上海消防技術工程有限公司 ，上海 200080)

上海作為國際化大都市，地面交通難以滿足人們的出行需求，發展地下交通是其城市的規劃趨勢。因為地下環境復雜，對于規劃前的地質勘察不能百分之百的了解地下地質變化情況，所以本文討論的上海軌道交通18 號線在盾構穿越工程中遇障就是規劃前地質勘察失察的情況。18 號線12 標段區間隧道工程包含楊高中路站～民生路站雙線盾構區間；盾構穿越段的地連墻采用800 mm厚C20玻璃纖維筋混凝土，墻底標高-26 700 mm。

本次爆破目標為9 號線楊高中路站的下行線北側地墻。需在預留的地墻上以設計盾構中心標高-18 011 mm為中心，直徑為8 000 mm的范圍內以爆破方式將混凝土破碎。盾構機直徑為6 600 mm，支護完成后的直徑為6 000 mm,爆破破碎直徑略大于盾構機直徑，便于盾構機穿過(見圖1)。該地墻周邊環境如下：

1)車站內。待爆體與大底板下平面垂直距離2 800 mm，與站臺垂直距離4 000 mm，與地下一層廣告牌(車站墻上)垂直距離10 600 mm;

2)地面上。待爆地連續墻在高架正下方，與高架柱水平距離8 000 mm;

3)管線。東側1 000 mm地下有直徑2 m鐵質燃氣管，空間距離約17 000 mm；正上方有一雨水管(直徑0.8 m預制砼結構)，垂直距離約15 700 mm。

圖1 盾構地連續墻(橫剖面)Fig.1 Shield diaphram retaining wall (cross section)

1 爆破技術方案

本次爆破的地下連續墻，屬于鋼筋混凝土墻結構，位于地下20余米泥砂土內。由于盾構穿越時該區域完全粉碎,因此要求爆破振動不能對運行中的9號線站臺屏閉門、吊頂、控制臺指揮系統及監控設備造成損壞，而且爆破也不能影響原地墻的穩定性。

根據現場環境情況，確定采用垂直鉆孔精細爆破開洞的設計方案，并選擇合理的爆破參數，以便后續盾構施工清除障礙[1]。

因為盾構機直徑φ=6 600 mm，為保證效果，確保盾構機勝利穿越，經過以往類似工程實驗的總結，設計直徑為φ=8 000 mm(見圖2)。在混凝土地墻上往下鉆孔至爆破部位，然后在爆破部位定位裝藥。地表標高為+3 800 mm，最大鉆孔深度約26 000 mm。孔網參數如表1所示。

注：1～11表示孔號圖2 炮孔布置及爆破區Fig.2 Blastholes layout and blasting area

表1 孔網參數

單段最大起爆藥量1 kg,每個炮孔孔內每節采用2發電子雷管毫秒延時，節間延時35 ms,共分74 段均勻起爆(見圖3)， 總裝藥量32.6 kg。

圖3 藥包位置Fig.3 Charge location

2 起爆網路

由于爆破區域位于地鐵站附近，要求爆破振動不能對地鐵設施、設備造成影響。同時爆區周圍還有其他正在施工的工程，雜散電流、射頻電流較多，為避免干擾，決定采用抗干擾性較強、延時精度高的電子雷管起爆炸藥，以達到控制爆破振動和安全起爆的目的。起爆時采用專用雷管調試起爆器[2]。起爆順序為孔1～孔11，每個孔的藥包從上而下逐個延時起爆，藥包間及孔底最后一個藥包與下一個孔上部第1個藥包之間延時均為35 ms(見圖4)。為保險起見，在孔內增加一套導爆管起爆系統，由每孔上部第1個藥包引爆，從上而下用3 發導爆管雷管(MS3)串聯起爆藥包，作為輔助起爆系統[2]，延時時間(50 ms)略大于電子雷管延時時間，當電子雷管起爆系統中止時由非電起爆系統起爆至結束，起到雙保險作用[3]。

圖4 電子數碼雷管網路Fig.4 Electronic digital detonator network

3 振動安全與精細施工

城市控制爆破應考慮的主要危害效應是：爆破振動、塌落振動、爆破飛石、二次飛濺物、爆破粉塵、空氣沖擊波和噪音等。根據本次工程實踐經驗分析，主要考慮爆破振動對周邊建筑設施的影響，其他危害沒有影響。

3.1 爆破振動

根據《爆破安全規程》(GB 6722-2014)[4]的規定，大底板安全振動速度為8.0～12.0 cm/s。本次工程的爆破安全振動速度可根據薩道夫斯基修正后的公式進行計算：

(1)

式中：Q為單段藥量，本次爆破最大單段藥量Q=1 kg；R為保護物到爆源的距離；K、α為與地震波傳播地段的介質性質及距離有關的系數，k取260，α取2.7；K′修正系數，K′=0.25～1.0，本工程位于地下泥土中，衰減較快，所以K′取0.25。

經計算v=3.8 cm/s，遠小于規程要求，所以爆破對周邊的建(構)筑物(地鐵站臺)是安全的。對柔性管線，更無影響。

3.2 精細施工

為達到預定效果，優化參數的同時，精細化施工主要采用了以下措施。

1)鉆孔采用德國進口水工鉆，具有自動校正垂直度，施工現場距離鉆孔點10 m設監測點，防止鉆機偏移。

2)超深孔爆破單耗經過綜合分析，在以往的基礎上進行了調節，經過5次爆破實驗最終確定單耗在1.3～1.6 kg/m3效果比較好，塊度均勻，大小剛好滿足盾構順利穿越[5]。

3)藥包間采用了超深孔藥包間隔器，防止藥包間殉爆，藥包間延時時間經反復實驗確定為35 ms較妥，可充分運用電子數碼雷管。

4)超深孔爆破還要確保準爆率100%，一旦裝藥填塞完，孔內啞炮無法處理，經過多次爆破實驗，爆破主網路設置2套，并且對每個雷管進行了嚴格測試(壓力實驗，擠壓實驗，防水實驗)，最后通過實驗選擇準爆性高的雷管，確保起爆網路的可靠性。

5)爆破振動與每次起爆藥量有關，嚴格控制每個藥包量，專人負責監控，進行2次確認后再加工成成品藥包，這樣確保了每次單響藥量。

6)精細施工從測量、校正、標線，鉆孔預安裝、防護、網路敷設、網路檢查、起爆、爆后檢查等每個工序都制定專人實施，雙人檢查，不放過每一個小細節。

4 結語

1)經過多次實驗并采取相應措施，本次爆破振動控制在爆破安全規程的允許范圍內。振動監測波形圖顯示均勻，爆破聲響平穩。

2)爆后塊度粉碎均勻，定位準確，盾構穿越速度比原計劃提高了2倍，此段的設備消耗節省了65%。

3)采用電子數碼雷管與導爆管雷管雙網路，結合精細化施工，爆破振動等有害效應都能得到有效控制，在城市發展地鐵建設中值得進一步推廣使用。