鹿全鑫，胡文奎，郭建民

（濟(jì)南軌道交通集團(tuán)有限公司,山東 濟(jì)南 250101）

延安路站側(cè)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(jì)南軌道交通集團(tuán)有限公司,山東 濟(jì)南 250101）

鉆爆法施工是當(dāng)前乃至將來一定時期內(nèi)隧道掘進(jìn)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(fēng)道側(cè)穿危樓為工程背景，試驗并分析了復(fù)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(yīng)有效降低約50%，保證了隧道順利側(cè)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(yīng)；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(zhì)條件有很好的適應(yīng)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(dāng)前乃至將來一定時期內(nèi)隧道掘進(jìn)的主要手段。在城市淺埋隧道爆破開挖振動控制方面，國內(nèi)學(xué)者提出了諸多針對性的控制措施，為保護(hù)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(fēng)道側(cè)穿危樓所采用的大直徑中空孔、微振動爆破施工技術(shù)。本技術(shù)依據(jù)“短進(jìn)尺，弱爆破，多循環(huán)，強(qiáng)支護(hù)，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(luò)，大大降低了爆破的有害效應(yīng)，保證了隧道順利地側(cè)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(shù)。

1 工程概況

青島地鐵2號線一期工程延安路站1號風(fēng)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(fēng)道南側(cè)為172號居民樓，為20世紀(jì)70年代磚混結(jié)構(gòu)，居民樓距離風(fēng)道開挖邊線7.5 m，距離風(fēng)道拱頂?shù)拇怪本嚯x為14.1 m，風(fēng)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(jié)構(gòu)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(nèi)。爆破施工中采用兩臺TC-4850測振儀測振（見圖1）。1號風(fēng)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(fēng)道與危樓平面關(guān)系圖

圖2 風(fēng)道與危樓剖面關(guān)系圖

爆破施工重、難點：首先施工的風(fēng)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(fù)式楔形掏槽爆破方案

風(fēng)道1部上臺階循環(huán)進(jìn)尺1.0 m，采用復(fù)式楔形掏槽（見圖3），為防止掏槽區(qū)振速超標(biāo)，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(dǎo)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(shù)并做好保護(hù)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(luò)連接示意如圖5所示。

圖3 復(fù)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(luò)示意圖（一）

采用上述方案進(jìn)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(yuǎn)遠(yuǎn)超出0.5 cm/s的控制指標(biāo)。對于復(fù)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(jìn)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(biāo)。經(jīng)分析，采用復(fù)式楔形掏槽方案，超振的主要原因有：

（1）風(fēng)道埋深較淺，且距離危樓較近。

（2）進(jìn)尺偏大。根據(jù)薩道夫斯基公式計算，最大進(jìn)尺不應(yīng)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(jìn)尺的方式，繼續(xù)使用復(fù)式楔形掏槽進(jìn)行現(xiàn)場爆破，根據(jù)效果調(diào)整爆破參數(shù)。

2.2 短進(jìn)尺復(fù)式楔形掏槽爆破方案

針對以上方案存在振速超標(biāo)問題，提出采用復(fù)式楔形掏槽的情況下首先降低進(jìn)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(luò)示意如圖8所示。

圖6 復(fù)式楔形掏槽布置圖（二）

采用上述方案進(jìn)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(biāo)，必須對上述方案再次進(jìn)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(luò)示意圖（二）

3 爆破方案優(yōu)化

為進(jìn)一步控制振速，對掏槽方式進(jìn)行改進(jìn)，將掏槽區(qū)A-1的復(fù)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(nèi)側(cè)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(luò)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(dá)到控制指標(biāo)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(zhuǎn)。

4 結(jié)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(zhì)量，對其他類似工程有借鑒意義。

U455.6

B

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(jì)南人，工程師，從事城市軌道交通規(guī)劃及建設(shè)工作。