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广州地铁三号线连拱隧道微震爆破设计
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内容提示：要在密集的建筑群和广州地铁一号线的地下,进行隧道爆破开挖施工,只有采用微震控制爆破技术才能使地表建筑物免受爆破震动的危害。介绍广州地铁三号线体育西站的钻爆施工的设计、爆破控制、震动监测等内容,采取闭合双回路孔内外延期非电微差起爆技术,严格控制最大一段起爆药量,并采取有效的安全技术措施,隧道拱部采用光面爆破,墙部采用预裂爆破,核心掏槽采用抛掷爆破的综合微震控制爆破技术,以尽可能减轻对围岩和
摘 要: 要在密集的建筑群和广州地铁一号线的地下,进行隧道爆破开挖施工,只有采用微震控制爆破技术才能使地表建筑物免受爆破震动的危害。介绍广州地铁三号线体育西站的钻爆施工的设计、爆破控制、震动监测等内容,采取闭合双回路孔内外延期非电微差起爆技术,严格控制最大一段起爆药量,并采取有效的安全技术措施,隧道拱部采用光面爆破,墙部采用预裂爆破,核心掏槽采用抛掷爆破的综合微震控制爆破技术,以尽可能减轻对围岩和周围构筑物的扰动,维护围岩自身稳定性,达到良好的轮廓成形。经过监测爆破达到了预期效果,未造成危害。（参考《建筑中文网》）
关键词: 隧道开挖; 光面爆破; 预裂爆破; 微差爆破
1 工程概况
三号线体育西路站位于体育西路与天河南一路所在的“T”字路口,埋置于体育西路中心路面下,横跨天河南一路,与一号线车站交叉并进行换乘。车站有效站台中心轨面埋深21.81m(绝对标高-11.95m)。有效站台中心线处底板底埋深23.64m。本车站所在路口的东北方向为天河商城(地下三层、地面七层,地下室与一号线出入口连通);西北方向有天河购书中心等商业建筑;西南方向为新建的骏汇大厦(地上28层,地下三层)天荣中学等;东南方向主要为成片住宅小区及零散的一些建筑物,与车站的平面距离仅为6m,西面为海军部队的楼房,与车站的平面距离仅为3m。另外,暗挖隧道拱顶距离一号线车站底板底距离仅为0.5m。
2 工程地质和水文地质
本车站所处的地形较平坦,地面高程为9.57—10.61m,岩土层自上而下为:1)人工填土层,2)砂层,3)冲-洪积土层,4)河湖相沉积土层,5)残积土层,6)岩石全风化带,7)岩石强风化带,8)岩石中等风化带,9)岩石微风化带。根据线路埋深,车站结构底板基本位于微风化泥质粉砂(砾)岩中。
场地地下水按赋存方式分为2种:1)第四系孔隙含水层:具有水力联系的第四系松散层孔隙水,主要赋存于第四系的杂填土层、冲洪积砂层中。主要为大气降水、地表河流补给;2)基岩裂隙水:主要分布在风化裂隙发育的砾岩、泥质粉砂岩强风化带和中风化带。为承压型或微承压型裂隙含水层,承压水头0—9m,属于中等富水地层。与第四系中的孔隙水的水力联系不大,与地表水无明显的水力联系。
3 爆破方案
针对本工程地处繁华城市地段,所处地层为中硬岩层,并且在施工中确保一号线的运营不能中断, 同时考虑不影响一号线的结构,结合广州地铁二号线江南西站和晓江区间隧道土建工程所取得的城市浅埋暗挖微震控制爆破成功经验,进行微震控制爆破技术设计。
隧道拱部采用光面爆破,墙部采用预裂爆破,核心掏槽采用抛掷爆破的综合微震控制爆破技术,以尽可能减轻对围岩和周围构筑物的扰动,维护围岩自身稳定性,达到良好的轮廓成形。
3.1 开挖方案
一号线体育西路站位于天河南路下,是上下两层车站,东西走向,与三号线体育西站(南北走向,地下三层)在平面图上形成十字交叉结构,并且相通可以换乘。三号线体育西站最下层穿越一号线车站,结构形式是三连拱,长度约24m,初支距离上部一号线车站底板804mm。
暗挖隧道是三连拱,在拱顶周围打完超前管棚后,采用中洞法、CRD法、CD法结合的施工方法进行开挖支护,开挖支护顺序如图1所示,最后成形如图2所示。
3.2 周边眼爆破
针对不同的开挖支护施工方法采用不同的爆破方案,本工程暗挖隧道的施工方法是中洞法结合CD法、CRD法,因岩层处于中硬层,故施工中上半断面采用光面爆破开挖,下半断面采用预裂爆破开挖,掏槽眼眼距200mm,周边眼眼距500mm,掘进辅助眼眼距700—750mm,1#—1#为起爆顺序。按照开挖顺序,炮孔布置如图3所示。
最大段允许用药量以允许爆破震动速度来控制,由萨道夫斯基公式进行计算
式中,Q为最大一段允许用药量kg;V为振带安全控制标准cm/s;R为爆源中心到振速控制点距离m;K为与爆破技术、地震波传播途径介质的性质有关的系数;α为爆破振动衰减指数。
本工程在参数选取过程中综合运用工程类比和理论计算2种方法,结合广州地铁二号线工程的成功爆破经验,按照类似围岩、类似隧道的成功爆破设计方案选择参数,各部的爆破参数如表1所示。
3.4 爆破器材
考虑地下水影响及实际地质条件和地理环境,采用标准化乳化油炸药Φ32,200mm长,每卷200g,周边眼爆破采用专用光爆炸药,雷管采用非电毫秒雷管。
3.5 装药结构
周边眼采用不耦合装药结构,辅助眼采用耦合装药结构。
3.6 起爆方式
采用非电起爆方式,高段位分段微差控制爆破技术(12段—3段,分段见图3)。点燃导火索,引爆火雷管,传至导爆管,再引爆毫秒雷管,最后起爆炸药,共分3次起爆。
4 爆破安全控制
本工程为地下工程,爆破安全主要以爆破振速和噪声来控制。控制标准见表2。
根据本工程的实际情况,为了安全起见,对于游泳馆和体育馆这样的钢筋混凝土结构来说,把爆破地震波控制在2.0cm/s以内,把爆破冲击波控制在0.7kPa以内。
加强施工监控量测是科学化管理的重要的环节。我国《爆破安全规程》规定,衡量爆破震动对建筑物安全的影响,是采取震动速度作为控制标准。因此在监测中监测的指标主要是爆破震动速度值。采用北京矿冶研究总院研制的DSVM-2A型振动测试仪及与之配套的分析软件通过监测,掌握爆破对已施工支护结构及地表建筑物的影响程度,用以修改钻爆设计,控制超、欠挖及维护隧道内外环境稳定。根据监测分析结果来实现爆破振动控制及控制爆破信息化施工。
每循环爆破后,采用排抽相结合的办法,及时用轴流风机向作业面供风,待爆破灰尘消失后再人员进入进行下部作业。
5 结 语
通过对广州地铁三号线广州体育西站暗挖站三连拱隧道爆破设计及施工,详细介绍微震控制爆破设计及施工管理。主要经验如下:
1)选用导爆管非电起爆系统。系统根据需要选择分段起爆数和微差间隔时间,使爆破震动降低到最低程度。
2)采用微震爆破技术,多循环,弱装药,孔内分段微差延时起爆,减少最大段装药量。
3)加强爆破震动监测,根据监测信息及时反馈,以适当调整爆破设计参数。
参考文献
[1]冯叔瑜.城市控制爆破[M].2版.北京:中国铁道出版社,1996.
[2]孟吉复.爆破测试技术[M].1992.
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[4]中国力学爆破专业委员会.爆破工程[M].北京:冶金工业出版社,1992.
[5]王海亮.铁路工程爆破[M].北京:中国铁道出版社,2001.
[6]刘坤鹏,管泽英.城市大跨、浅埋地下洞室控制爆破技术[J].铁道工程学报,2000(2):12-15.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200809/8992.htm
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