延安路站側穿危樓的微振動爆破控制優(yōu)化

鹿全鑫，胡文奎，郭建民

（濟南軌道交通集團有限公司,山東 濟南 250101）

延安路站側穿危樓的微振動爆破控制優(yōu)化

鹿全鑫1，胡文奎2，郭建民1

（濟南軌道交通集團有限公司,山東 濟南 250101）

鉆爆法施工是當前乃至將來一定時期內隧道掘進的主要手段。為降低爆破振動對危樓的影響，以青島地鐵延安路站1號風道側穿危樓為工程背景，試驗并分析了復式楔形掏槽降振失敗的原因。通過采用大直徑中空孔掏槽方式和逐孔起爆網(wǎng)路，將爆破振動有害效應有效降低約50%，保證了隧道順利側穿危樓。為同類工程提供了寶貴經(jīng)驗，對其他類似工程有借鑒意義。

隧道爆破；振動效應；中空孔；逐孔起爆

0 引言

鉆爆法施工是隧道開挖的常用方法，由于其對不同的地質條件有很好的適應性，開挖成本低，尤其適用于破碎圍巖隧道、堅硬巖石隧道和大量短隧道施工，是當前乃至將來一定時期內隧道掘進的主要手段。在城市淺埋隧道爆破開挖振動控制方面，國內學者提出了諸多針對性的控制措施，為保護地面建筑物以及后續(xù)施工提供依據(jù)。本文介紹了青島地鐵2號線一期工程延安路站1號風道側穿危樓所采用的大直徑中空孔、微振動爆破施工技術。本技術依據(jù)“短進尺，弱爆破，多循環(huán)，強支護，早封閉，勤量測”的原理，采用大直徑中空孔掏槽方式和逐孔起爆網(wǎng)絡，大大降低了爆破的有害效應，保證了隧道順利地側穿危樓，為同類工程提供了寶貴的經(jīng)驗，豐富了我國隧道爆破減振技術。

1 工程概況

青島地鐵2號線一期工程延安路站1號風道圍巖等級為Ⅳ～Ⅴ級，開挖跨度13.2m，開挖高度15.2 m，采用“CRD法”施工。風道南側為172號居民樓，為20世紀70年代磚混結構，居民樓距離風道開挖邊線7.5 m，距離風道拱頂?shù)拇怪本嚯x為14.1 m，風道穿越172號居民樓總長為23.58 m。按照《青島市延安三路172號、174號住宅樓結構安全性及危險性分析鑒定報告》文件，172號樓為危樓，要求爆破振動速度控制在0.5 cm/s之內。爆破施工中采用兩臺TC-4850測振儀測振（見圖1）。1號風道斷面開挖按1→6的順序（見圖2），1部采用臺階法開挖。

圖1 風道與危樓平面關系圖

圖2 風道與危樓剖面關系圖

爆破施工重、難點：首先施工的風道1部上臺階寬6.5 m，高3.4 m，只能通過掏槽創(chuàng)造臨空面，自由面有限，且爆源距危樓相對較近，爆破振動較難控制，是爆破振動控制的重、難點。

2 初始爆破方案

2.1 復式楔形掏槽爆破方案

風道1部上臺階循環(huán)進尺1.0 m，采用復式楔形掏槽（見圖3），為防止掏槽區(qū)振速超標，前四個掏槽孔逐孔起爆。整體炮眼布置如圖4所示，采用普通抗水性導爆管雷管（最大20段，參數(shù)見表1）。爆破工作面分四個小區(qū)域，采用孔外延期技術并做好保護措施，A-1雷管簇與A-2、A-3雷管簇之間分別采用8段和20段孔外延期然后一次起爆，第二次起爆B區(qū)，爆破網(wǎng)絡連接示意如圖5所示。

圖3 復式楔形掏槽布置圖（一）

圖4 上臺階爆破炮眼布置圖（一）

表1 上臺階爆破參數(shù)（一）

圖5 爆破網(wǎng)絡示意圖（一）

采用上述方案進行三個循環(huán)試炮。測點布置如圖2所示，測得爆破振速最大值分別為1.00 cm/s、0.98 cm/s和1.25 cm/s，均遠遠超出0.5 cm/s的控制指標。對于復式楔形掏槽爆破方案，雖然能很好地克服巖石的夾制作用，容易把巖石拋出，且施工進尺較大，炸藥消耗量較低，但是從現(xiàn)場振動監(jiān)測來看，此方案在振速要求苛刻的情況下振速容易超標。經(jīng)分析，采用復式楔形掏槽方案，超振的主要原因有：

（1）風道埋深較淺，且距離危樓較近。

（2）進尺偏大。根據(jù)薩道夫斯基公式計算，最大進尺不應大于0.5 m，否則極易超振。

（3）斜眼掏槽炮孔與自由面夾角不合理。

（4）掏槽部位單段最大起爆藥量偏大。

綜上，擬采用縮短進尺的方式，繼續(xù)使用復式楔形掏槽進行現(xiàn)場爆破，根據(jù)效果調整爆破參數(shù)。

2.2 短進尺復式楔形掏槽爆破方案

針對以上方案存在振速超標問題，提出采用復式楔形掏槽的情況下首先降低進尺、減少裝藥量并增加孔網(wǎng)參數(shù)密度的爆破方案（見圖6、圖7），爆破參數(shù)見表2，上臺階分10個小區(qū)域，采用孔外延期共分三次起爆，整體分層爆破，爆破網(wǎng)絡示意如圖8所示。

圖6 復式楔形掏槽布置圖（二）

采用上述方案進行三個循環(huán)試炮。測得爆破振速最大值分別為 0.7 cm/s、0.8 cm/s和 0.65 cm/s，均超出0.5 cm/s的控制指標，必須對上述方案再次進行優(yōu)化。

圖7 上臺階爆破炮眼布置圖（二）

表2 上臺階爆破參數(shù)（二）

圖8 爆破網(wǎng)絡示意圖（二）

3 爆破方案優(yōu)化

為進一步控制振速，對掏槽方式進行改進，將掏槽區(qū)A-1的復式楔形掏槽改為大直徑中空孔（150）直眼掏槽，掏槽眼圍繞中空孔環(huán)形分布，最內側掏槽眼距中空孔邊沿100 mm（見圖9～圖11），爆破參數(shù)見表3。如圖12所示分四次爆破，整體分層爆落。

圖9 中空孔直眼掏槽布置圖

圖10 現(xiàn)場掏槽布置圖

圖11 上臺階爆破炮眼布置圖（三）

表3 上臺階爆破參數(shù)（三）

圖12 爆破網(wǎng)絡示意圖（三）

優(yōu)化方案將炮眼間排距縮小到了350 mm，單段最大起爆藥量減小到0.075 kg。經(jīng)過現(xiàn)場實測，前20個循環(huán)爆破振速最大值全部處于0.5 cm/s以下，達到控制指標要求。優(yōu)化方案較初始方案100%的超振率減振效果大有好轉。

4 結語

優(yōu)化后的“大直徑中空孔”爆破方案取得了優(yōu)良的爆破效果，滿足了危樓的振速要求，減少了爆破振動對危樓及周圍其他居民樓所住居民的影響。同時，掌子面基本無超欠挖，保證了工程質量，對其他類似工程有借鑒意義。

U455.6

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1009-7716（2017）09-0225-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.069

2017-04-22

鹿全鑫（1983-），男，山東濟南人，工程師，從事城市軌道交通規(guī)劃及建設工作。