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摘要:伴随隧道工程数量的日趋上涨,相应的施工环境也愈发复杂,下穿建筑物的隧道项目也逐渐增多。目前,城市人口往往相对集中密集,这样的隧道爆破施工必定会带来巨大的影响,甚至威胁到四周居民的人身财产安全,必须引起高度重视。基于此,本文概述了爆破施工控制技术,并以某城市隧道为背景,分析了在下穿建筑物隧道中常见的爆破施工控制技术,仅供参考。
关键词:下穿建筑物;城市隧道;爆破控制
在新世纪的环境下,国内经济增长得愈来愈快,各级城市的交通网络也变得更加复杂,在很多城市常常会有隧道需要下穿建筑物的现象。而在这样的隧道工程中,爆破施工发挥着很重要的作用,并且要求更高水平的施工技术,相应的爆破危害也引起了广泛的关注,现已逐步发展成为爆破施工中的关键性问题。
一、概述爆破施工控制技术
目前,爆破施工控制技术就是通过分埋深段,并针对各段采用相应的爆破控制,以最小化爆破影响、成本投入,确保施工进度等。在城市隧道工程中,通过控制爆破技术,既能赋予炮孔侧向自由面、延缓起爆时间、提升隧道质量,又能有效控制爆破药量及不同炮眼之间的间距、减小安全风险。尤其是在控制好单次爆破量的基础上,还能最大化炸药使用效率及工程效益。所以,针对隧道下穿建筑物的工程,尤其有必要应用爆破控制专业技术。
二、城市隧道下穿建筑物爆破控制施工专业技术分析
1、工程总体概况
某改建隧道工程,一共长4.35km,且穿越某西侧厂区、城市热电企业。在铁路改建工程中的起终点分别是FSK5+900、FSK12+900。其中的正线线路长6.985公里,包含1.97km长的U型路基槽,在整条线上占据28.2%的比例;而隧道长占铁路线路总长的62.3%。
2、风险点分析及加固
(1)现存丰沙线
在隧道西侧,存在与既有铁路紧邻的山壁。通过爆破施工,振动极易震塌松散山体,并发落石,又或震落零散山石到铁路上面,而引起不良影响,而侧壁山体与既有线路最短相距2~3m。针对山壁西侧危石,宜创建布鲁克网,并专门安排人员观察、记录,一旦发现异常就应立刻予以处理,以免危石影响铁路正常运营。
(2)现场岩层
在隧道中,围岩属于风化砂岩,包含破碎带2条,具有21°的倾角,平顺的层理,且容易掉块,在口边坡采取喷锚支护后还是严重塌陷。属于浅埋类型,最浅4m,而隧道西侧壁就算既有铁路高边坡,角度超过45°,在拱肩覆土最厚14.7~18.7m,且偏压隧道。
(3)向下穿过排洪沟
在FSDK11+218.21改处,本隧道下穿排洪沟,拱顶与排洪沟底相距7.144m。在隧道拱顶140°内,打设大管棚,用作超前预支护。在开挖前建设完管棚,在小导管前间套打射并注浆。
(4)下穿文物
在开挖暗挖隧道中,会下穿文物。如果照常爆破,定会严重损坏文物。所以,在爆破施工中,应就文物监测爆破振动、观测沉降。按当天反馈过来的数据值,评价爆破振动在不在标准区间。如果数据已经即将超标,就应调整后一天爆破的雷管使用量与炸药使用量,严格控制爆破振动符合要求,且不会损坏文物。
(5)下穿人防通道
在FSDK11+470.37改处,暗挖隧道下穿人防通道,当属重大危险源。隧道覆土31m,与人防通道相距2.17m左右。
通过超前支护加强,打射双层加护小导管,并水泥注浆,控制以拱顶为中心以外的140°内打射,环向之间相距30cm,且错开上下层15cm,一榀拱架一次,并且适当加强人防通道,在通道利用工字钢加固。
(6)下穿S1线
在FSDK11+585~625改处,本隧道下穿隧道S1线。通过径向注浆来加固,控制加固在拱墙外的5m,以梅花形分别注浆孔,控制环向孔口间隔162cm,纵向间隔200cm,孔底间隔286cm,风钻开注浆孔,孔口管φ50mm,孔径52mm。无缝热轧钢管壁厚3.5mm,长1m,用普通水泥浆注浆,压力为1~1.5MPa。
3、市中心埋偏压隧道微振技术
(1)微振爆破现状
在爆破控制中,一般会在现场划分两个区间:开挖区、保护区。通过现场施工,旨在尽量在开挖区施加爆炸能量。而为了保护区安全,尽量避免爆破带来影响,就应控制爆破震动带来的破坏能量位于安全范围,一般称临界值为振动安全依据。
据铁路工程实践研究显示,通过优化炮眼延时,分析衔接电子、非电雷管的手段知,得出电子雷管连续单孔爆降振及联合电子、非电雷管降振等技术。前一种技术相较于非电雷管隧道爆破,在进尺不变时,振动减少幅度超过80%;在进尺提升25%后,振动减少幅度超过50%。联合电子、非电雷管的降振技术相较于非电雷管爆破,在进尺提升25%时,振动减少幅度超过40%。前一种技术的间延时间隔在爆破效果上的影响很关键,太大的间延隔时间,会影响到爆破进尺与破碎效果;太小的间延隔时间,降振效果甚微,甚至增大振动影响。
(2)微振动爆破技术
①在钻孔中,分配20人班组外加12把风枪。根据设计的爆破掏槽眼、附近眼间距、深度来钻孔,且孔径为32mm。待完成钻孔后,通过空压机风管,吹清孔内虚渣等,上报监理师验收,合格后才能装药。②装药、爆网。通过不耦合装药爆破光面,硬岩的不耦合系数位于1.25~1.5之间,用炮泥堵眼。以电子雷管起爆路网,可任意设起爆雷管时差,即可逐孔起爆。按前期试验,用电子雷管时,宜控制炮孔相间20ms,附近孔相间3ms,以免叠加振动。在一区,设掏槽孔、辅助孔间隔时间50ms,设辅助孔、附近孔时间间隔50ms。在二区,设辅助孔、附近孔时间间隔置50ms。在分区,按以下起爆顺序:先掏槽眼,再辅助眼,然后附近眼,最后底板眼。③在本暗挖隧道中,通过微振控制爆破来施工,旨在避免爆破振动破坏人防通道,振动速度控制在5cm/s或以下。按《安全规程》中的要求,在爆破施工中,质点振速度V=K(Q1/3/R)a。其中:Qm表示在最大段用药允许量;V表示振速;R表示爆心与控制振速点相距的距离;K表示有关的爆破专业技术、地貌地形系数,根据试验、振动检测获得,按前期测振算得K当取值203;a表示振动衰减中的指数,根据试验、振动检测获得,按前期测振结果算出a当取值1.5。在整个施工环节,应注意按照现场振速监测情况,适当调整这些爆破参数,以达到设计文件提出的振速控制规定要求标准。
三、结语
综上所述,在现代城市隧道项目中,最常用爆破掘进施工,通过现代爆破专业技术能大幅提升作业效率。但是在隧道爆破中,也不免存在风险问题,所以必须控制好爆破专业施工技术。尤其是在隧道下穿建筑物的爆破作业中,更加需要严格做好爆破设计及施工控制,以降低影响、控制爆破质量,促进隧道爆破事业的健康发展。
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