周可璋 周 浩 盧 寧 何中聯(lián) 王 偉

（中建八局第四建設(shè)有限公司，青島 266071）

0 引言

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，中心城區(qū)的建筑密度越來越大，在修建地鐵隧道時，經(jīng)常會出現(xiàn)隧道近距離下穿大型建筑物的情況。在傳統(tǒng)的光面爆破網(wǎng)絡(luò)中，通常采用分層剝離的爆破方法，每一層的所有炮孔采用同一段位，相同段位的雷管同時起爆。這樣勢必造成爆破震動的疊加效應(yīng)非常明顯，對相鄰建筑物造成破壞性影響。

目前，國內(nèi)外學(xué)者在爆破震動對建筑物的影響，以及如何降低爆破振速等方面做了大量的研究與試驗(yàn)工作。文獻(xiàn)[1-2]主要對爆破參數(shù)選擇、炸藥單耗、裝藥結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了深入探討；文獻(xiàn)[3-6]從優(yōu)化開挖步序，調(diào)整掏槽方式等方面入手，結(jié)合毫秒微差爆破技術(shù)，來達(dá)到降低爆破振速，保證相鄰建筑物安全的目的；文獻(xiàn)[7-8]對爆破振速監(jiān)測以及地震波的疊加效應(yīng)進(jìn)行了細(xì)致分析。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，對爆破網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了合理優(yōu)化，聯(lián)線方式采用分組串聯(lián)法，組內(nèi)3～5個不同段位的導(dǎo)爆管雷管并聯(lián)，各組之間采用MS-2段導(dǎo)爆管雷管孔外串聯(lián)，利用導(dǎo)爆管雷管的孔內(nèi)及孔外微差特性，將各孔起爆時間有效錯開，從而有效避免了爆破振速的疊加，降低了爆破振動，保證了建筑物的結(jié)構(gòu)安全。

1 工程概況

1.1 工程簡介

某市地鐵標(biāo)段位于中國北方市中心地段，區(qū)間隧道長約550m，下穿一處長約370m地下購物長廊。長廊為地下一層，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，平板式樁筏基礎(chǔ)。區(qū)間隧道從其下方穿過，拱頂距離樁底僅4.5m，距離筏板底僅約9.5m，為本區(qū)段的重大風(fēng)險源。見圖1所示。

1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

本區(qū)段地貌為坡殘積臺地，表覆第四系全新統(tǒng)素填土層，其下為第四系全新統(tǒng)坡洪積粉質(zhì)粘土、碎石土，下伏震旦系五行山群長嶺子組全-中等風(fēng)化板巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎。中風(fēng)化板巖為Ⅳ級圍巖，巖石承載力約500KPa；全-強(qiáng)風(fēng)化板巖為V級圍巖，巖石承載力約150 KPa。

地下水位埋深約8m，隧道施工過程中主要為孔隙水及基巖裂隙水，略具承壓性。

2 控制爆破基本原則

爆破材料采用非電毫秒微差導(dǎo)爆管雷管、2#巖石乳化炸藥，雷管段位從MS-1至MS-16段全部配備。施工過程中遵循“短進(jìn)尺、多打眼、少裝藥、弱爆破”的設(shè)計原則，嚴(yán)格控制單段最大裝藥量。

圖1 區(qū)間下穿地下購物長廊立面關(guān)系圖

通過理論計算，單段雷管最大裝藥量僅 610g，即意味著要滿足一孔一個段位的要求。但一次爆破的孔數(shù)約60個，雷管段位最多20個，顯然無法匹配。本工程采用分組串聯(lián)法，將3～5個雷管作為一組，掌子面左側(cè)采用雙號段，從6段開始，6、8、10…；右側(cè)采用單號段，從5段開始，5、7、9…。然后在孔外將每組之間用 2段雷管串聯(lián)起來，最后接引爆器起爆，在孔外及孔內(nèi)分別實(shí)現(xiàn)導(dǎo)爆管雷管的微差起爆。根據(jù)各雷管的起爆時間統(tǒng)計，基本可以實(shí)現(xiàn)1孔1響。

雖然按上述方法統(tǒng)計的單段雷管炸藥量超過了理論計算量，但由于同段雷管不在同一組內(nèi)，所以同段雷管不會同時起爆。第一組引爆后，通過 2段雷管傳遞到下一組，間隔25ms后第二組被引爆。由于2段雷管引爆時間為25ms，5段雷管引爆時間為110ms，6段雷管引爆時間為150ms， 在第一組起爆前，2段管已經(jīng)將爆能引入下一組，所以不會存在將相鄰導(dǎo)爆管炸斷造成啞炮的危險。

3 爆破方案設(shè)計

3.1 掏槽方式

上臺階開挖斷面尺寸為6.2m（寬）*3.1m（高），由于斷面尺寸較小，掏槽眼采用四孔楔形掏槽形式，孔口間距1.8m，孔底距離0.5m，掏槽眼傾角約65°，掏槽眼采用1、2、3、4段連續(xù)使用，每孔單獨(dú)使用一個段位，掏槽眼裝藥600g，見圖2所示。

圖2 掏槽眼示意圖

式中：Q--最大單段允許裝藥量（kg）；

V--質(zhì)點(diǎn)振動速度（cm/s）；

R--自起爆原點(diǎn)中心到被保護(hù)物或觀測點(diǎn)的距離（m）；

K--與爆破技術(shù)、地震波傳播途徑介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)；

α--爆破振動衰減指數(shù)。

根據(jù)地質(zhì)情況，結(jié)合周邊環(huán)境的特點(diǎn)，各參數(shù)按以下取值：

根據(jù)下穿建筑物的結(jié)構(gòu)形式，爆破振速控制在2.0 cm/s以內(nèi)，V取2.0cm/s；R取9.5m；K值根據(jù)表1，取250；α值取2.0。

3.2 單段最大裝藥量理論值計算

根據(jù)薩道夫斯基公式進(jìn)行計算：

根據(jù)上式計算的結(jié)果顯然無法應(yīng)用于實(shí)際施工，我單位通過現(xiàn)場摸索與試驗(yàn)，對雷管連接方式進(jìn)行了創(chuàng)新，相同段位的雷管布置在不同的組內(nèi)，控制其在不同時間段引爆，從而降低了單段雷管的一次起爆藥量，有效降低了爆破振速。

3.3 裝藥及連線

周邊眼采用空氣間隔不耦合裝藥，將藥包固定在竹片上，通過導(dǎo)爆索連接；輔助眼及掏槽眼采用孔底裝藥，反向起爆。裝藥結(jié)構(gòu)如圖3所示。

起爆順序?yàn)椋合缺筒垩郏缓筝o助眼，最后為周邊眼。使用電工膠布按爆破網(wǎng)絡(luò)圖將同組導(dǎo)爆管連接在一起，并與下一組的 2段導(dǎo)爆管串聯(lián)在一起，從而將爆轟波傳遞下去。

圖3 裝藥結(jié)構(gòu)圖

3.4 爆破參數(shù)選擇

圖4 上臺階炮眼布置及爆破網(wǎng)絡(luò)圖

表1 上臺階爆破參數(shù)表

3.5 起爆順序分析

根據(jù)各段別導(dǎo)爆管的起爆秒量（ms），結(jié)合孔外串聯(lián)的2段雷管調(diào)節(jié)，上臺階的各孔起爆秒量見圖5所示。將各孔的起爆時間按順序生成曲線圖，如圖6所示。

圖6 起爆順序曲線圖

從圖5及圖6中可以看出，每個炮孔的起爆時間基本都不相同，各孔按起爆順序連續(xù)分別起爆，有效控制了同時起爆的炸藥量，從理論上大大降低了爆破振速的影響。

4 爆破振動監(jiān)測

為嚴(yán)格控制爆破振速，確保爆破過程中的建（構(gòu)）筑物安全，在通過重大風(fēng)險源期間，每一循環(huán)均需要進(jìn)行爆破振速測試。根據(jù)振速結(jié)果及時調(diào)整爆破參數(shù)，確保將振速值控制在2.0cm/s以內(nèi)。振動監(jiān)測采用TC-4850爆破振速儀進(jìn)行，振速儀分三通道，x、y、z三個方向，然后合并為合速度。

爆破監(jiān)測時，將振速儀放置在地下商場的地面上，并盡量靠近掌子面的正上方。圖 7為一組爆破監(jiān)測的典型波形圖，掌子面里程為DK6+523.5，監(jiān)測點(diǎn)基本位于爆源點(diǎn)正上方，垂直距離9.5m。

圖7 爆破振速波形圖

根據(jù)某三個月內(nèi)的爆破振速監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，振速值控制在1.5cm/s以內(nèi)的占75%以上，在1.5～1.8cm/s之間的占15%左右，超過1.8cm/s的不足10%，基本達(dá)到了將爆破振速值控制在2.0cm/s以內(nèi)的目標(biāo)。

在爆破時，分別組織了不同的人員在監(jiān)測點(diǎn)位置感受爆破振動對行人及地下商場結(jié)構(gòu)的影響。商場內(nèi)有輕微聲響，行人基本無驚嚇等異常。通過近三個月的連續(xù)監(jiān)測及觀察，爆破施工對地下商場結(jié)構(gòu)及行人均未造成不良后果，施工安全可控。

5 結(jié)論與建議

5.1 本施工技術(shù)將非電導(dǎo)爆管雷管的孔內(nèi)微差與孔外微差有機(jī)地結(jié)合起來，有效降低了同時起爆的單段最大裝藥量，控制了爆破振速；

5.2 孔內(nèi)采用段位較大的導(dǎo)爆管雷管，孔外采用低段位導(dǎo)爆管雷管，可有效避免后起爆的導(dǎo)爆管雷管被炸斷的風(fēng)險；

5.3 根據(jù)爆破振動監(jiān)測圖譜顯示，爆破產(chǎn)生的震動分布較均勻，圖譜基本呈矩形狀，沒有出現(xiàn)明顯的振動峰值突變，與起爆順序曲線基本相吻合；

5.4 爆破完成后，根據(jù)爆破監(jiān)測圖譜的各組峰值大小情況，可對振速值過大的分組進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，減少組內(nèi)炮孔數(shù)或單孔炸藥用量，以降低此組的振速值，做到信息化施工；

5.5 雖然理論上導(dǎo)爆管雷管可以避免被炸斷，爆破網(wǎng)絡(luò)可以有效傳遞。但由于操作工人水平存在差異，先爆破產(chǎn)生的飛石飛行方向的不確定性，以及對外露的導(dǎo)爆管線路沒有進(jìn)行有效保護(hù)等因素，偶爾會出現(xiàn)部分網(wǎng)絡(luò)未起爆，造成瞎炮的情況，需要在施工過程中繼續(xù)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷優(yōu)化爆破網(wǎng)絡(luò)及連線方式。

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