爆破技術(shù)在地鐵盾構(gòu)區(qū)間障礙物處理中的應(yīng)用

□文 /尹文平

1 工程概況

天津地鐵某盾構(gòu)區(qū)間需從已建成的文化中心-1層地下空間下方穿過。地下空間下方有11根立柱樁位于地鐵線路上，盾構(gòu)施工前對(duì)其進(jìn)行爆破處理，以便盾構(gòu)施工順利穿越。其中7根立柱樁位于右線盾構(gòu)區(qū)域，2根位于左線盾構(gòu)區(qū)域。盾構(gòu)與立柱樁平面位置關(guān)系見圖1。立柱樁分為φ1 600mm和φ1 200mm兩種尺寸。立柱樁上部為C30混凝土鉆孔樁內(nèi)插H型鋼，下部為C30素混凝土。擬實(shí)施爆破的部位為立柱樁的下部素混凝土部分，見圖2。

圖1 盾構(gòu)區(qū)間與立柱樁平面位置關(guān)系

圖2 盾構(gòu)區(qū)間與立柱樁平面位置關(guān)系

2 工程重難點(diǎn)

2.1 確保鉆孔精度

每根立柱樁需鉆孔1～2個(gè)。孔位放線要精確，鉆孔傾斜度控制在1/200，鉆孔的深度誤差控制在100mm以內(nèi)。在每根立柱樁旁設(shè)置1個(gè)卸壓孔。搜集立柱樁施工資料，鉆孔前充分考慮立柱樁施工時(shí)的傾斜度。

2.2 爆破設(shè)計(jì)合理

確保爆破裝置設(shè)計(jì)合理，裝藥到位。雷管炸藥防水抗壓、網(wǎng)路可靠、注意殉爆。爆破施工后立柱樁碎塊直徑＜15 cm，以便于后期盾構(gòu)施工時(shí)盾構(gòu)機(jī)順利排渣。避免啞炮，在爆破實(shí)施后不留隱患。

2.3 保證周邊環(huán)境和構(gòu)筑物安全

應(yīng)充分考慮爆破瞬間壓力釋放、爆破后形成空腔地下空間結(jié)構(gòu)、周邊地面管線、建構(gòu)筑物的影響。

3 爆破施工工藝

3.1 立柱樁爆破孔位布置

1）直徑1 200mm立柱樁。炮孔直徑為110mm，每個(gè)柱上布置1個(gè)孔。孔深為18～20 m，泄壓孔直徑為110mm，每個(gè)樁周邊布置1個(gè)泄氣孔，見圖3。

圖3 φ1 200mm立柱樁炮孔布置

2）直徑1 600mm立柱樁。炮孔直徑為110mm，每個(gè)柱上布置2個(gè)孔。孔深為18～20 m，泄壓孔直徑為110mm，每個(gè)樁周邊布置1個(gè)泄氣孔，見圖4。

圖4 φ1 600mm立柱樁炮孔布置

3.2 立柱樁鉆孔施工

人工在底板孔位處鑿除φ200mm的圓形凹槽，深度為30mm。然后采用φ160mm金剛石取芯鉆鉆孔，底板留100mm不鉆透。每個(gè)鉆孔安裝套管，套管用DN135mm鋼管加工，套管頭部加工250mm長(zhǎng)的魚鱗扣。在套管尾端連接孔口密封裝置。鉆孔時(shí)，壓緊孔口密封裝置，打開孔口閥門。

3.3 藥孔參數(shù)、單孔藥量計(jì)算

2根φ1 200mm立柱樁，每根鉆1個(gè)炮孔，深度18.5～19 m，炸藥單耗2.5 kg（乳化炸藥），單孔藥量取25 kg（分9段裝藥）。

9根φ1 600mm立柱樁，每根鉆2個(gè)炮孔，深度18.5～19m，炸藥單耗2.5 kg（乳化炸藥），單孔藥量取21 kg（分7段裝藥）。

采用分節(jié)裝藥，將炸藥固定PVC管上，將導(dǎo)爆管引出地面起爆，每個(gè)起爆藥包內(nèi)放置一段導(dǎo)爆索提高起爆能力，使炸藥完全爆炸。

3.4 立柱樁爆破網(wǎng)路設(shè)計(jì)

立柱樁逐樁起爆，樁間延期0.5 s；每個(gè)樁設(shè)計(jì)1～2孔，每個(gè)孔7個(gè)藥包;自上而下采用ms4段毫秒雷管延期；每個(gè)藥包采用3枚ms12延期導(dǎo)爆管雷管，雷管腳線均為25 m，延伸到地下室頂部。

藥包之間采用麻袋、沙包纏裹在PVC管上用于阻隔各藥包之間可能產(chǎn)生的殉爆每個(gè)起爆藥包內(nèi)防止一段導(dǎo)爆索可以提高雷管的起爆能力，促使炸藥完全爆炸。保證炸藥單耗3 kg/m3，提高炸藥破碎半徑。

分節(jié)裝藥，藥包分布均勻，防止局部大塊。炮孔質(zhì)量，盡量不出現(xiàn)偏孔現(xiàn)象，成孔后對(duì)炮孔進(jìn)行測(cè)斜，根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)相應(yīng)的爆破參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，以達(dá)到最好的爆破效果。

3.5 立柱樁碎塊粒徑控制

保證炸藥單耗3 kg/m3，提高炸藥破碎半徑。分節(jié)裝藥，藥包分布均勻，防止局部大塊。炮孔質(zhì)量，盡量不出現(xiàn)偏孔現(xiàn)象，成孔后對(duì)炮孔進(jìn)行測(cè)斜，根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)相應(yīng)的爆破參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，以達(dá)到最好的爆破效果。

3.6 爆破振動(dòng)控制

影響爆破振動(dòng)的因素有介質(zhì)、爆區(qū)距保護(hù)對(duì)象的距離、單段最大起爆藥量。對(duì)于地下空間底板，規(guī)范要求振動(dòng)速度控制值為7～12 cm/s。

根據(jù)爆破振動(dòng)速度計(jì)算公式

式中：Q為最大段起爆藥量；K、α是與地形條件有關(guān)的系數(shù)和衰減系數(shù)；K′為控制爆破修正系數(shù)；R為爆心與建筑物之間的距離；V為質(zhì)點(diǎn)垂直震動(dòng)速度。

在本工程中，距離地下空間底板為8 m，因此在此處取值為 Q=3 kg，R=8 m，α=1.68，K=50，K′=1.1，計(jì)算得V=2.81 cm/s，滿足規(guī)范要求。

3.7 灌漿封孔施工

爆破完成后，對(duì)爆破區(qū)域進(jìn)行注漿，一方面對(duì)碎塊進(jìn)行適當(dāng)膠結(jié)，有利于盾構(gòu)切削破碎，另一方面對(duì)爆破裂隙進(jìn)行填充，封堵承壓水的滲流，防止盾構(gòu)穿越時(shí)螺旋機(jī)噴涌。

注漿采用壓力灌漿，在爆破管頂部安裝球閥以及注漿管，通過預(yù)埋管向爆破區(qū)域注漿，注漿壓力應(yīng)略大于承壓水頭，爆破孔注漿以壓力控制為主，引氣孔注漿以注漿量控制為主。

注漿漿液為水泥、粉煤灰和膨潤(rùn)土混合漿液，強(qiáng)度控制在M10砂漿強(qiáng)度以下。壓力灌漿完成后，拆除孔口密封裝置，拆除上節(jié)套筒和多余的泄氣管和引爆管。安裝下節(jié)套管上端的密封盲板，用微膨脹細(xì)石混凝土澆筑恢復(fù)地下空間底板。

4 結(jié)語

爆破處理盾構(gòu)區(qū)間障礙物技術(shù)相對(duì)于拔樁等障礙物處理方法具有施工時(shí)間短，成本低的特點(diǎn)，為類似盾構(gòu)障礙物處理積累了經(jīng)驗(yàn)。