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        軟弱圍巖大斷面隧道光面爆破優(yōu)化

        2022-03-26 10:33:36琛,周勇,趙
        山東交通科技 2022年1期
        關(guān)鍵詞:創(chuàng)智拱部導(dǎo)坑

        趙 琛,周 勇,趙 軍

        (1.山東科技大學(xué),山東 青島 266590;2.中鐵二局集團成都新技術(shù)爆破工程有限公司,四川 成都 610000)

        引言

        社會經(jīng)濟的快速發(fā)展對現(xiàn)代交通建設(shè)提出了更高的要求,地鐵作為人們主要的出行方式,其施工過程的質(zhì)量與安全問題備受關(guān)注[1]。在隧道掘進(jìn)施工過程中,以鉆孔、裝藥、爆破開挖巖石的“鉆爆法”仍占據(jù)主導(dǎo)地位[2]。鉆爆法施工技術(shù)具有靈活性、適應(yīng)性、低成本等特點,但在實際操作中存在工期長、超欠挖量大、安全性低等問題。采用光面爆破可有效解決隧道掘進(jìn)過程中出現(xiàn)的超欠挖問題,因而如何優(yōu)化爆破參數(shù)從而形成光滑平整的設(shè)計輪廓面是隧道爆破施工的重點與難點[3]。

        1 工程概況

        青島市地鐵6 號線一期工程02 工區(qū),位于青島市黃島區(qū),工程為2 站2 區(qū)間。線路由朝陽山CBD站引出,經(jīng)過華山一路站、創(chuàng)智谷站,最終到達(dá)創(chuàng)智谷站的TBM 吊出井為止,線路總長2.287 km。其中朝陽山CBD 站—華山一路站始發(fā)井區(qū)間、與青島地鐵13 號線聯(lián)絡(luò)線、始發(fā)及接收導(dǎo)洞、華山一路站、創(chuàng)智谷站均采用鉆爆法。為保證良好的爆破效果,以創(chuàng)智谷車站開挖為試點工程,開展光面爆破參數(shù)優(yōu)化研究。創(chuàng)智谷站主體圍巖等級為Ⅳ級,均采用暗挖初支拱蓋工法進(jìn)行開挖施工,試驗開挖長度20 m。

        2 設(shè)計原則

        光面爆破因其可減少超欠挖量、對圍巖破壞作用小、爆破開挖后的輪廓面光滑且平整、可有效降低成本等特點,在隧道掘進(jìn)施工過程中得到普遍應(yīng)用。爆破參數(shù)的合理與可靠對呈現(xiàn)良好爆破效果發(fā)揮著重要的作用。為提高光面爆破效果,應(yīng)遵循設(shè)計原則:(1)合理布置周邊眼。周邊眼之間的距離與巖石的性質(zhì)有關(guān),一般為40~70 cm,軟弱巖層中應(yīng)取較小值。(2)合理選擇周邊眼裝藥量。周邊眼的裝藥量過大則會對圍巖產(chǎn)生破壞,過小則爆破效果不理想。在實際工程中,取值一般為普通炮眼裝藥量的1/73~2/3。(3)合理確定不耦合系數(shù)。根據(jù)現(xiàn)場實踐經(jīng)驗可知,巖石性質(zhì)與炸藥類型的不同對不耦合系數(shù)的選擇有一定聯(lián)系。不耦合系數(shù)的取值在1.5~2.5 時爆破效果最佳[4]。(4)合理設(shè)計裝藥結(jié)構(gòu)??筛鶕?jù)藥卷直徑采用間隔裝藥、連續(xù)裝藥、不耦合裝藥等不同裝藥形式采用不耦合裝藥或空氣柱裝藥。(5)精心控制鉆桿角度。鑿巖臺車鉆孔過程中,鉆桿與掌子面夾角不宜大于5°。

        3 方案設(shè)計

        創(chuàng)智谷站暗挖為直墻拱頂斷面,開挖斷面為尺寸21.993 m×17.69 m,采用初支拱蓋法施工,上部采用臺階法,分4 部開挖,完成初支拱蓋后再進(jìn)行下部爆破施工。按設(shè)計原則,對創(chuàng)智谷車站上臺階進(jìn)行光面爆破設(shè)計。

        3.1 拱部①部方案設(shè)計

        創(chuàng)智谷站拱部①部炮孔布置、炮孔深度見圖1。①部導(dǎo)坑長19 074 mm,寬4 334 mm,圍巖等級Ⅳ級,為保證圍巖穩(wěn)定和控制爆破飛散物,炸藥單耗取1.27 kg/m3,表1 給出了①部導(dǎo)坑爆破參數(shù)。

        圖1 炮眼布置/mm

        表1 拱部①部導(dǎo)坑爆破參數(shù)

        3.2 拱部②部方案設(shè)計

        創(chuàng)智谷站拱部②部炮孔布置、炮孔深度見圖2。②部導(dǎo)坑長11 823 mm,寬3 000 mm,圍巖等級Ⅳ級,為保證圍巖穩(wěn)定和控制爆破飛散物,炸藥單耗取0.74 kg/m3,表2 給出了②部導(dǎo)坑爆破參數(shù)。

        表2 拱部②部導(dǎo)坑爆破參數(shù)

        圖2 炮眼布置/mm

        3.3 拱部③、④部方案設(shè)計

        創(chuàng)智谷站拱部③、④部炮孔布置、炮孔深度見圖3。③、④部導(dǎo)坑長6 585 mm,寬3 000 mm,圍巖等級Ⅳ級,為保證圍巖穩(wěn)定和控制爆破飛散物,炸藥單耗取1.15 kg/m3,表3 給出了③、④部導(dǎo)坑爆破參數(shù)。

        表3 拱部③、④部導(dǎo)坑爆破參數(shù)

        圖3 炮眼布置/mm

        4 安全與質(zhì)量保證措施

        (1)裝藥量、眼距、眼深、角度、藥包直徑、炮眼直徑等爆破參數(shù)要嚴(yán)格符合設(shè)計要求。(2)針對松軟破碎巖石,光爆孔的位置應(yīng)在周邊輪廓的基礎(chǔ)上向內(nèi)移5~15 cm,對于堅硬巖石須布置在周邊輪廓上。(3)當(dāng)難以形成光爆面時,可在光爆孔間設(shè)置一定間距的空孔,增加自由面有利于裂縫貫通。(4)周邊眼眼底裝藥量增加10~20%,采用由內(nèi)向外、先邊墻后拱頂?shù)捻樞蚱鸨W(wǎng)路,更有利于改善光面爆破效果。(5)隧道爆破施工前對警戒區(qū)域內(nèi)的人員進(jìn)行疏散,做好定人、定職、定則工作,確認(rèn)安全后方可爆破。(6)在隧道爆破開挖過程中,做到“一炮一監(jiān)”。采用測振儀對爆破振速進(jìn)行實時監(jiān)測,以便及時調(diào)整爆破方案確保人與物的安全。(7)按《工業(yè)炸藥爆炸后有毒氣體含量的測定》(GB 18098—2000)中規(guī)定的方法定期監(jiān)測爆破開挖后有害氣體的濃度。

        5 結(jié)語

        通過優(yōu)化青島市地鐵6 號線創(chuàng)智谷站車站上臺階的光面爆破方案,解決了由于超欠挖量大而存在的工期時間長、成本高、施工效率低的問題。運用該爆破方案后,輪廓面光滑平整,提高了施工效率,達(dá)到了預(yù)期的爆破效果。

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