特大斷面暗挖地鐵車站爆破技術(shù)安全控制與評價

地鐵車站特大斷面隧道爆破施工重慶市軌道交通六號線二期北段BT3標(biāo)

本項目位于重慶市北碚老城區(qū)，包括兩座暗挖雙層島式車站（天生站、五路口站）及區(qū)間、施工通道、出入口、通風(fēng)道和豎井。天生站位于北碚區(qū)老城天生路下大致呈南北向布置。沿街為大量8層居住樓。天生路為連接北碚新老城區(qū)的重要道路，道路較窄，車流量較大，交通比較擁擠。沿道路主要管線有通訊光纜、電力管、給排水管線等。五路口站位于北碚區(qū)的中山路上，緊鄰北碚區(qū)老城的步行街，周邊道路人與車流量較大。一、工程概況天生站3#出入口1#出入口1#通風(fēng)井2#通風(fēng)井主車站施工通道施工區(qū)域五路口站天生站～五路口站區(qū)間五路口站終點區(qū)間終點區(qū)間風(fēng)井及地下風(fēng)機房4#出入口2#出入口1#通風(fēng)井2#通風(fēng)井主車站施工通道施工區(qū)域

勘察區(qū)原始地貌屬構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，后經(jīng)改造原始地貌已發(fā)生顯著變化，形成城市居民建筑區(qū)和城市道路，地形較平緩。地形坡角一般在1°左右，地面高程235～240m，最大高差約5m。

經(jīng)地面地質(zhì)調(diào)查和鉆孔揭示，場地分布的地層為第四系全新統(tǒng)及侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組地層，勘察區(qū)位于川東南弧形地帶，華鎣山帚狀褶皺束東南部的次一級構(gòu)造北碚向斜東翼。

巖層呈單斜產(chǎn)出。巖層產(chǎn)狀：傾向285°，巖層較平緩，傾角20°。出露的地層由上而下依次可分為第四系全新統(tǒng)(Q4)和侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組(J2s)沉積巖層。二、工程地質(zhì)五路口站地質(zhì)縱斷面圖砂質(zhì)泥巖：紫褐色，紫紅色，泥狀結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，層狀～厚層狀構(gòu)造，主要由粘土礦物組成。表層強風(fēng)化帶一般厚度0.6～1.3m，強風(fēng)化巖心呈碎塊狀；中風(fēng)化巖心呈短柱狀～中長柱狀，裂隙較發(fā)育。整個區(qū)間場地內(nèi)均有分布。天生站地質(zhì)縱斷面圖砂巖：灰白色為主，細(xì)?！辛＝Y(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，鈣質(zhì)膠結(jié)。主要礦物成分有：石英、長石、云母。砂巖強風(fēng)化層厚度0.1～1.3m，強風(fēng)化巖心多呈黃灰色、淺灰色，碎塊狀、短柱狀；中風(fēng)化巖心呈短柱狀～中長柱狀，裂隙較發(fā)育，完整性好，整個場地內(nèi)均有分布。共分為6個臺階三、隧道開挖挖方法最大開挖斷面面：車站區(qū)間342㎡寬20.59m,高18.09m（6車道）車站主體326㎡寬24.54m,高16.64m（5車道）曲墻+仰拱的五心圓圓馬蹄形的特特大斷面①采用新型起起爆器材和爆爆破技術(shù)：電子雷管與非非電毫秒雷管管不受段別的的限制，可以以在不同時間間一次起爆，，最大限度的的降低了爆破破振動。②不耦合裝藥藥：使炸藥在大于于其自身體積積的范圍內(nèi)發(fā)發(fā)生爆炸，可可以降低爆轟轟波的傳播速速度，從而降降低了爆轟波波對炮孔壁的的沖擊強度，，從根本上使使爆破振動強強度降低。③改善光面爆爆破的起爆順順序：隧道采用光面面爆破，周邊邊眼最后采用用同一段雷管管一次起爆，，以達(dá)到利用用應(yīng)力波疊加加的原理破碎碎巖石。四、爆破技術(shù)安全全控制微震爆破技術(shù)術(shù)方法為確保本項目目隧道開挖施施工安全，防防止因開挖爆爆破引發(fā)對周周邊環(huán)境的影影響，結(jié)合項項目實際，采采用光面控制制爆破開挖技技術(shù)。1)因隧道位于城城市中心街區(qū)區(qū)，爆破點距距公路及居民民區(qū)建筑物較較近；2)隧道洞室?guī)r性性強度高，機機械作業(yè)效率率低下；3)宜在白天進行行爆破作業(yè)，，振速控制在在1.0～1.5cm/s以內(nèi)；4)原則上采用淺淺眼多循環(huán)、、楔形掏槽進進行施工；5)周邊眼可采用用機械鉆孔，，形成空腔阻阻隔震波，亦亦可有效降低低振速6)爆破分區(qū)實行行一次布孔、、同時裝藥分分段起爆。7)當(dāng)分段藥量不不能滿足要求求時，則采用用分次裝藥分分次起爆。8)距建筑物10m范圍內(nèi)不允許許爆破作業(yè)，，采用機械破破碎的方法；；9)距建筑物基礎(chǔ)礎(chǔ)底標(biāo)高20m范圍內(nèi)的爆破破，孔深不能能超過1.5m；10)距離建筑物基基礎(chǔ)底標(biāo)高30m范圍內(nèi)爆破，，輔助手段可可采用打設(shè)超超前減震孔，，周邊打2-3排φ80孔徑減震孔，，孔間距10cm，排距15cm，孔深超過爆爆破孔深2.0m以上。爆破施工的原原則四、爆破技術(shù)安全全控制1)炮眼深度確定定車站主體以周周邊炮眼深度度1.0m為循環(huán)進尺，，掏槽眼加10～20％。根據(jù)現(xiàn)場場施工方法、、圍巖狀況監(jiān)監(jiān)控及周邊環(huán)環(huán)境綜合考慮慮下，選擇周周邊炮眼深度度為1.5m，掏槽眼加10～20％。2)炮眼數(shù)量N=qS/ηηγ；式中：N——炮眼數(shù)量，不不包括未裝藥藥的空眼；S——開挖段面積，，㎡；q——單位炸藥消耗耗量，一般取取q=0.76kg/m3，取值參照附附表；η——裝藥系數(shù)，即即裝藥長度與與炮眼長度的的比值，暫取取0.6；γ——每米藥卷的炸炸藥質(zhì)量，kg/m，2號巖石硝銨γ=0.75。即：N=（0.76×70.87）/（0.6×0.75）=120個；其中掏槽槽眼6個，周邊眼33個，底眼13個，輔助眼68個。3)左上導(dǎo)坑每一一循環(huán)裝藥量量計算及分配配Q=qV；式中：q——單位炸藥消耗耗量，取q=0.76kg/m3；V——1個開挖循環(huán)進進尺爆落巖石石總體積，m3，有效進尺取取95%：1.0米×95%=0.95米。即：Q=0.76×0.95×70.87=53.3kg炮眼數(shù)量及裝裝藥量參數(shù)設(shè)設(shè)計四、爆破技術(shù)安全全控制因為計算炮眼眼數(shù)量時，采采用η=0.6，由周邊眼裝裝藥集中度q=0.20kg/m，得出周邊眼眼裝藥系數(shù)為為0.2，設(shè)其它各炮炮眼裝藥系數(shù)數(shù)取值：掏槽槽眼0.8，底眼0.8，輔助眼0.7，則：6×0.8+33×0.20+13×0.8+68×0.7=（6+33+13+68）τ計算得：η=0.6；若計算η≠0.6，則需重新調(diào)調(diào)整τ值代入N=qS/ηηγ，并適當(dāng)調(diào)整整所設(shè)掏槽眼眼、底眼、輔輔助眼裝填系系數(shù)，使試選選τ值與計算τ相符。所以按按上列裝填系系數(shù)進行分配配是可以的。。各炮眼裝藥量量分配如下四、爆破技術(shù)安全全控制名稱孔數(shù)孔深裝藥長度填塞長度單孔裝藥裝藥量雷管炮孔（個）h(m)L(m)L1(m)量Q(kg)Q(kg)段位掏槽眼61.31.00.30.7684.61輔助眼681.00.70.30.5336.01～7底眼131.00.80.20.67.89、11周邊眼二圈眼331.00.20.80.154.912合計12053.3①每個掏槽眼裝裝藥量：0.75×1.28×0.8=0.768kg，折合為5.1卷，用5卷；②每個輔助眼裝裝藥量=0.75××1.0×0.7=0.53kg，折合為3.5卷，用3.5卷；③每個周邊眼裝裝藥量=0.75××1.0×0.2=0.15kg，折合為1卷，用1卷；④每個底眼裝藥藥量=0.75××1.0×0.8=0.6kg，折合為4卷，用4卷。四、爆破技術(shù)安全全控制現(xiàn)場爆破炮眼眼位置根據(jù)設(shè)計要求求，隧洞的洞洞徑取23.6米，X方向總長70米，模型邊界界（側(cè)面）距距隧道邊緣50米，模型上邊邊界取至自然然地面，下邊邊界（底面））距隧道55米，約3倍洞高。對于于初始斷面施施加Z方向位移約束束；對于左右右兩側(cè)給定X方向位移約束束；對于底面面給定Y向位移約束，，地表為自由由邊界，為防防止地震波在在邊界處發(fā)生生反射干擾，，模型兩側(cè)/內(nèi)面及底面施施加無反射邊邊界。模型由由炸藥、巖石石和空氣三部部分組成，通通過適當(dāng)調(diào)整整巖石的參數(shù)數(shù)來考慮上覆覆淺層土的因因素。計算模模型采用SOLID-144單元，它是一一個三維、8節(jié)點的實體單單元，每個節(jié)節(jié)點在X、Y和Z方向上均發(fā)生生位移、速度度和加速度，，某些點重合合，單元可以以變成六節(jié)點點的楔形單元元、四節(jié)點的的四面體單元元及五節(jié)點的的五面體單元元。因此，該該類型單元的的適應(yīng)性強，，能夠很好的的適應(yīng)爆破等等大變形的數(shù)數(shù)值模擬。分分別采用不同同的材料單元元和網(wǎng)格建模模形式，對模模型進行網(wǎng)格格劃分（見下下圖）。四、爆破技術(shù)安全全控制計算模型數(shù)值模型立體體圖四、爆破技術(shù)安全全控制本節(jié)研究隧道道掌子面爆破破對已成洞圍圍巖的影響，，故選取隧道道距離工作面面10m（斷面1）進行質(zhì)點振振動沿斷面分分布規(guī)律分析析。（1）位移分析圖1-圖4為隧道斷面1垂直隧道方向向、平行隧道道方向、垂直直地面方向以以及合位移的的位移包絡(luò)圖圖。由圖1可看出在垂直直隧道方向上上位移最大值值發(fā)生在左側(cè)側(cè)拱腳處，拱拱腰處的位移移也稍大，在在拱頂方向位位移最小；由圖2可以看出平行行隧道方向位位移拱肩處最最大，拱頂次次之，在離爆爆源較近的左左側(cè)壁整體位位移大于右側(cè)側(cè)位移；由圖3可以看看出垂垂直地地面方方向位位移最最大值值發(fā)生生在左左側(cè)拱拱肩部部分，，且相相對其其他兩兩方向向位移移最大大，在在隧道道合位位移中中起著著決定定作用用；在圖4合位移移包絡(luò)絡(luò)圖中中可以以看出出最大大位移移發(fā)生生在左左側(cè)拱拱肩，，并向向兩側(cè)側(cè)逐漸漸變小小，拱拱頂位位移次次之，，在右右側(cè)拱拱腳處處位移移最小小。隧道斷斷面動動力特特性四、爆破技技術(shù)安安全控控制圖1斷面1垂直隧隧道方方向位位移包包絡(luò)圖圖圖2斷面1平行隧隧道方方向位位移包包絡(luò)圖圖圖3斷面1垂直地地面方方向位位移包包絡(luò)圖圖圖4斷面1位移合合矢量量包絡(luò)絡(luò)圖四、爆破技技術(shù)安安全控控制四、爆破技技術(shù)安安全控控制壓力盒盒應(yīng)力計計在隧道道斷面面周邊邊交錯錯布設(shè)設(shè)2～3排Φ80mm減震孔孔，間間距為為10cm,孔內(nèi)不不裝藥藥，減減震孔孔孔眼眼底部部要比比周邊邊炮眼眼深度度加長長1m，其他他炮眼眼爆破破后采采用機機械清清除減減震孔孔的圍圍巖。。爆破振振動測測試減震孔孔與炮炮孔布布設(shè)在隧道道斷面面中心心采用用機械械掏槽槽，用用以減減少爆爆破總總藥量量。④采用減減震孔孔與機機械掏掏槽降降低爆爆破振振動：：減震孔孔掏槽（經(jīng)過過實踐踐：效效率低低下））特大斷斷面暗暗挖地地鐵車車站爆爆破技技術(shù)安安全控控制與與評價價⑤調(diào)整起起爆次次序來來降低低爆破破振動動第二步步：輔輔助眼眼、底底板眼眼第一步步：中中心掏掏槽眼眼起爆爆第三步步：二二圈眼眼、周周邊眼眼（經(jīng)過實實踐：：可采用此此工法法）掏槽眼眼二圈眼眼周邊眼眼輔助眼眼底板板眼特大斷斷面暗暗挖地地鐵車車站爆爆破技技術(shù)安安全控控制與與評價價爆破振振動測測試儀儀天生站站～五五路口口站區(qū)區(qū)間兩兩側(cè)的的主要要建筑筑有中中山商商場(9F)和建設(shè)設(shè)銀行行(5/-1F)文化館館等樓樓房，，該段段土層層厚度度小，，這三三處建建筑基基礎(chǔ)埋埋深較較小，，但大大部分分建筑筑物距距車站站開挖挖邊界界平面面距離離較小小，記錄長度：2.0000s記錄速率：16000,sps試驗設(shè)備：TC-4850爆破振動：1.193cm/s通道號通道名稱最大值cm/s主頻HZ時刻s單位量程cm/s靈敏度1通道X-0.98663.4920.02975m/s35.71428.0002通道Y0.84183.3330.00169m/s35.71428.0003通道Z-1.19370.7960.00650m/s35.71428.000通道X