工作井、接收井的支護選擇及爆破施工方法研究

王剛

（廣西綠城水務股份有限公司 廣西南寧 530000）

引言

工作井與接收井是污水管工程重要組成部分，在管道系統正常運營中有著不可替代的作用，為減小開挖對周圍環境造成的不利影響和破壞，常采用頂管的施工方法。而為保證頂管施工安全，需要根據實際情況確定適宜的支護方式，并在爆破施工中制定合理可行的爆破施工方法，以保證爆破效果和施工安全。

1 工程概述

南寧市玉洞大道污水管工程，K5+760～K13+407（平樂大道～龍崗大道）部分巖石段頂管工程采用刀盤式泥水平衡巖石機頂管施工方式，污水管道為D2000、D2600、D2800mm的特制鋼筋混凝土鋼承口管，管底設置高程約71.11～111.40m。該段機械頂管約有2千多米（地質情況：石灰巖地質層）。刀盤式泥水平衡巖石機頂管豎井（工作井/接收井）巖石施工擬采用鉆孔爆破及人工鑿除兩種方法，不具備爆破作業條件（在橋梁兩側及民房附近）處采用人工水鉆鑿除。

2 工作井、接收井支護選擇

為貫徹技術先進、安全適用、經濟合理、確保質量的國家技術經濟政策，根據工程實際情況與特點，結合設計要求提出的各項指標，選定將鋼筋混凝土逆作法支護作為該工程頂管工作井施工支護方式。與此同時，以施工現場的實際情況和周圍自然環境為依據，為實現預期工期目標，如果豎井區域的土層是土質，則利用人工進行挖掘；若豎井區域土層是巖石，則應采用直眼掏槽、毫秒微差拋擲爆破及光面爆破施工方法；橋梁和居民區附近等不適宜采用爆破的區域，應采用機械水鉆進行施工。目前，該支護形式的應用已經十分成熟，其作用原理為：充分利用土體具有的強度及穩定性，按照從上到下的順序進行土體分層開挖，并在井內進行分層澆筑，在適宜的高度布置水平橫撐，保證支護效果。根據該工程的地質特性及《玉洞大道（銀海大道～龍崗大道）污水管工程二標段（平樂大道K5+520～龍崗大道K13+160）》施工圖變更設計（工程編號：08桂南P05 2014年 5月）要求，本段工作井/接收井施工沿（N151、N148、B1）頂管豎井周邊采用雙排攪拌樁加固處理。

3 工作井、接收井爆破施工方法

3.1 施工方法

以現場的施工條件與地質條件為依據，結合環境與安全等方面的要求，頂管工作井、接收井內空部分基巖宜采用小斷面、短循環掘進進尺的開挖方案。另外，為保證最終爆破效果達到預期，應采用直眼掏槽、毫秒微差拋擲爆破及豎井周邊均按光面爆破的方法，由人工進行清碴，及時對豎井護壁進行澆筑。

3.2 工藝流程

爆破施工工藝流程為：施工放樣→鉆機具就位→鉆孔→孔口保護→裝藥→堵塞炮孔→安全防護措施→警戒→起爆→檢查確認無盲炮（如有盲炮必須處理）→爆碴開挖清渣（鋼筋及井模安裝）→自檢基槽底及井模刃腳→清碴→檢驗合格→混凝土澆筑。

3.3 機具設備

鉆孔機具設備為氣腿式7655風動鑿巖機，每個工作面布置2臺，孔徑按36mm控制。

3.4 爆破器材與起爆方式

爆破器材為：RJ-2防水型乳化炸藥（其直徑與長度分別為70mm、400mm，重量為1.846kg/卷）。主炸藥包的引爆采用防水型8毫秒延期非電導爆雷管；非電導爆管的引爆采用8#工業電雷管作擊發元件。

3.5 施工測放

（1）在各循環開炮以前實施一次測量，同時在開鉆以前確定周邊眼及掏槽眼具體位置，繪制開挖輪廓線。

（2）在每次測放過程中，應對上一次的爆破斷面予以全面檢查，對爆破參數進行調整，從而達到要求的爆破施工效果。循環進尺應控制在1.0～1.5m范圍內，施工中暫時將其確定為1.2m。

3.6 鉆孔施工

鉆孔機具設備為氣腿式7655風動鑿巖機，每個工作面布置2臺；孔徑按36mm控制；孔長為1.2m，底部鉆孔口應比底板高出0.10m，而孔底應比底板低0.10m，孔深延長0.2m。

鉆孔按以下步驟進行：①鉆孔開始前，明確炮眼布置情況，根據鉆爆設計要求進行；②對炮眼間距進行嚴格控制，誤差應控制在5cm以內，方向應保持平行，不得相互交錯。對軟巖進行開挖時，輪廓應圓順，滿足設計要求；③對周邊眼鉆孔外插角度進行嚴格控制，錯臺不可超過10cm；④對于布孔參數，掏槽平行直孔5個，將掘進面的中心點作為基準，水平和豎直的孔距為30cm；掏槽輔助空孔4個，間隔距離取20cm；擴槽孔4個，其間隔距離取40cm。周邊眼間距：上拱部為36cm，中下部為40cm，向外傾斜5°，周邊眼和內圈眼之間的距離為40cm。計光爆孔12個。底板眼：間距為40cm，向外傾斜的角度在5～10°范圍內，計4個；掘進炮眼的橫、豎向間距均為40cm。

3.7 周邊眼爆破

除底部以外，其它均按照光面爆破進行設計與施工。

（1）為盡可能減小爆破對圍巖造成的擾動，同時降低爆破產生的振動，對于周邊眼爆孔，應采取光爆非耦合裝藥，該工程的周邊眼爆破裝藥為雙導爆索裝藥。

（2）確定適宜的裝藥不耦合系數，保證最終的爆破效果，初步確定為1.8。拱部周邊眼是光面爆破孔，邊墻周邊眼是預裂爆破孔。間距E為炮眼直徑的8～10倍；抵抗線W為間距E的1～1.5倍；裝藥集中度為0.2kg/m；裝藥結構為不耦合結構，將不耦合系數確定為1.8。將孔內裝藥部位采用將一根代替裝藥的導爆索捆扎在傳爆導爆索上，孔外再用導爆索搭接。為防止振動波不斷疊加，將軟巖的段間隔時差確定為100～200ms，將硬巖的段間隔時差確定為100ms。

3.8 掏槽形式與爆破參數

掏槽采用直眼掏槽方式，按“五梅花小直徑中空”布置，深度取2.5m。中空眼鉆徑由36mm改為42mm鉆徑將鉆孔擴大，掏槽眼布置在開挖中心線中心部，高度為1.1m的位置，如圖1所示，1號眼周圍布置四個直徑為42mm的空眼，將其作為該眼臨空面，將1號眼起爆以后，于中央處形成孔洞，將其作為其它眼臨空面，如此不斷擴大直到形成槽腔，保證炮眼實際利用率。裝藥量按炮眼深度90%控制，掏槽的方式為拋擲爆破。

3.9 掘進眼爆破

圖1 掏槽炮眼布置（單位：cm）

按40cm的橫向與豎向間距進行布控，間距E為炮眼直徑的11倍，抵抗線W為間距的1.0～1.2倍；藥量單耗為1.7kg/m3，裝藥結構如圖2所示。

圖2 掏槽炮孔裝藥結構

（1）利用人工把完成分離的巖石運至上料斗，再利用龍門吊將其吊至地面，最后用翻斗車把料斗運到堆土區開始卸料。

（2）根據設計規格尺寸對豎井進行檢查，如果無法滿足要求，應使用風鎬進行處理。

（3）根據豎井的施工要求進行鋼筋綁扎與模板支設，并對井室護壁混凝土進行澆筑。

（4）每層井的巖石施工深度應控制在1000～2000m范圍內，嚴格按照以上施工程序進行循環作業，到設計要求確定的標高為止。

4 結束語

實踐表明，本工程工作井、接收井所用支護措施效果良好，施工方便，技術參數與指標滿足設計和規范要求，同時在巖石段施工使用的爆破施工方法也合理可行，不僅達到了預期的爆破效果，而且施工安全穩定，未對周圍環境造成太大破壞和影響，以上支護和爆破施工方法均能為類似工程提供參考借鑒，以保證施工質量和安全，提高施工技術水平。