地鐵區(qū)間穿古建筑群微振爆破工法全

地鐵區(qū)間穿古建筑群微振爆破工法隨著我國城市地鐵的蓬勃發(fā)展，在人口密集、建筑物林立的城市繁華地段采用鉆爆法施工的地鐵工程也越來越多。青島作為國家歷史文化名城,歷史文化遺產(chǎn)十分豐富，保存了大量以德占時期修建的古建筑群為代表的優(yōu)秀歷史遺存，其中由中鐵四局承建的青島市地鐵一期工程（3號線）土建01標(biāo)段施工地段分布有國家級重點(diǎn)文物保護(hù)建筑10座，省級文物保護(hù)建筑2座，市級文物保護(hù)建筑6座，歷史均在一百年左右。地鐵區(qū)間爆破施工時如何有效地控制爆破振動有害效應(yīng),保障這些不可再生歷史文化遺產(chǎn)的安全，成為項目亟待解決的一項重要課題。兩年來，中鐵四局在青島地鐵項目施工中，通過不斷的研究試驗、科技攻關(guān)及總結(jié)提高，初步形成了一套地鐵區(qū)間穿古建筑群微振爆破施工技術(shù)方案，安全、高效、和諧的穿越了古建筑群，取得了較好的社會經(jīng)濟(jì)效果，經(jīng)總結(jié)，形成本工法。2工法特點(diǎn)采用五梅花大直徑中空直孔掏槽，掏槽區(qū)逐孔起爆，有效的降低了掏槽時的單段藥量；利用大直徑空孔作為掏槽時的輔助自由面，減小了掏槽區(qū)抵抗線，有效的降低了掏槽區(qū)單孔裝藥量；大直徑空孔作為破碎體的補(bǔ)償空間，亦可降低掏槽振速。掏槽區(qū)布置盡量遠(yuǎn)離被保護(hù)體，以加大掏槽部位爆源至被保護(hù)體的距離，減小掏槽時被保護(hù)體處的振速。采用合理的孔內(nèi)、孔外聯(lián)合延時起爆網(wǎng)絡(luò)，大大的增加了分段次數(shù)，有效的降低了單段藥量。上臺階周邊眼裝藥孔與空孔間隔布置，孔距20cm,空孔超深裝藥孔一循環(huán)，通過增加周邊空孔進(jìn)行隔振。采用上下臺階分部開挖法，上臺階底部的掏槽區(qū)小導(dǎo)洞與上臺階剩余部分分次爆破，避免掏槽效果不好時，掘進(jìn)孔及周邊孔起爆無臨空面，致使地面質(zhì)點(diǎn)振速加大。在單段藥量一定的條件下，適當(dāng)減小孔、排距，多布孔，單孔少裝藥，利用多孔齊爆時同段別雷管之間存在的延時誤差降低振速。通過采用以上綜合減振技術(shù)，在采用普通非電毫秒延期導(dǎo)爆管雷管、分部開挖次數(shù)較少、進(jìn)尺較大的條件下，實現(xiàn)了硬巖、大斷面、淺埋地鐵區(qū)間隧道微振爆破開挖，安全、高效、和諧的穿越了古建筑群。3適用范圍本工法適用于重點(diǎn)文物、古跡或其他爆破振動速度允許值較低建筑物附近的地下暗挖工程鉆爆法施工。4工藝原理本工法是通過采用五梅花大直徑中空直孔掏槽、降低掏槽部位、孔內(nèi)外聯(lián)合延時起爆網(wǎng)絡(luò)、周邊空孔隔振、多打眼少裝藥等綜合減振技術(shù)，合理選用分部開挖方法、循環(huán)進(jìn)尺及爆破參數(shù)，通過爆破試驗及跟蹤監(jiān)測，不斷優(yōu)化鉆爆設(shè)計，最終實現(xiàn)硬巖、大斷面、淺埋地鐵隧道微振爆破開挖/安全、高效、和諧的穿越古建筑群。5施工工藝流程及操作要點(diǎn)見圖5.1。5.2操作要點(diǎn)爆破振動安全允許速度的確定根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003）,地面建筑物的爆破振動判據(jù),采用保護(hù)對象所在地質(zhì)點(diǎn)峰值振動速度和主振頻率，按此標(biāo)準(zhǔn)，文物建筑所在地面質(zhì)點(diǎn)振速安全允許值為V>0.3?0.5cm/so根據(jù)《青島市地鐵一期工程可行性研究報告（文物保護(hù)專篇）》對文物保護(hù)建筑振速安全允許值研究結(jié)果及設(shè)計文彳牛要求，文物保護(hù)建筑承重結(jié)構(gòu)頂振速安全允許值為V>lcm/so根據(jù)《青島市地鐵一期工程（3號線）土建01標(biāo)段建筑物現(xiàn)狀調(diào)查評估報告》及《青島市地鐵一期工程（3號線）土建01標(biāo)段穿越文物建筑專項方案論證會專家意見》，建議振速安全允許值V按不大于0.5cm/s控制。根據(jù)《古建筑防工業(yè)振動技術(shù)規(guī)范》(GB/T50452-2008)所規(guī)定古建筑承重結(jié)構(gòu)頂振速安全允許值為V>0.02?0.06cm/so由于《古建筑防工業(yè)振動技術(shù)規(guī)范》(GB/T50452-2008)針對的是普遍意義上的古代木結(jié)構(gòu)建筑和遺址，適用于在振動長期作用情況下的古建筑。而本工程沿線重點(diǎn)文物保護(hù)單位基本屬于歷史在一百年左右的磚石結(jié)構(gòu)建筑，地鐵穿越文物建筑爆破施工為短期行為，隧道通過時間為15?30天，文物建筑承重結(jié)構(gòu)頂振速監(jiān)測實施也相對困難，結(jié)合以上相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、研究報告及方案論證會專家意見綜合考慮確定，振速安全允許值按文物建筑所在地質(zhì)點(diǎn)振速》0.5cm/s執(zhí)行。分部開招方法的確定根據(jù)圍巖情況，硬巖、大斷面、淺埋地鐵隧道可采用全斷面法開挖，但一次開挖面積較大，非電毫秒延期導(dǎo)爆管雷管現(xiàn)僅有20個段別，在單段藥量較小、一次開挖面積較大的情況下分段次數(shù)受雷管段別限制，即使采用孔內(nèi)、孔外聯(lián)合延時起爆網(wǎng)絡(luò)，爆破效果仍難以保證，反之，若分部開挖次數(shù)較多，將制約工程進(jìn)度；隧道爆破掏槽是成敗的關(guān)鍵，若掏槽效果不好，掘進(jìn)孔及周邊孔起爆時無臨空面，孔內(nèi)炸藥爆炸能量將絕大部分轉(zhuǎn)換為巖體振動，并以振動波形式向外傳遞，致使地面質(zhì)點(diǎn)振速加大。綜合考慮以上因素，分部開挖方法采用上下臺階、上臺階掏槽區(qū)單獨(dú)起爆的施工方法。圖分部爆破開挖尺寸及順序5.23掏槽形式的選擇楔形掏槽因具有易拋擲及掏槽振動相對較小的優(yōu)點(diǎn)，成為隧道爆破采用的最主要掏槽形式，但楔形掏槽一般至少需要兩孔以上對稱同時起爆方能保證掏槽效果，該工程被保護(hù)文物建筑的振速安全允許值為下0.5cm/s,若想達(dá)到循環(huán)進(jìn)尺較大、分部開挖次數(shù)較少的目標(biāo)，實現(xiàn)快速掘進(jìn)，楔形掏槽難以滿足要求。通過對多級復(fù)式楔形掏槽、五梅花小直徑中空直孔掏槽和五梅花大直徑中空直孔掏槽三種掏槽形式現(xiàn)場試驗結(jié)果比較，最終確定為五梅花大直徑中空直孔掏槽形式。炮孔布置.起爆網(wǎng)絡(luò)及裝藥量設(shè)計炮孔布置應(yīng)遵循以下原則：一是應(yīng)結(jié)合鉆爆臺架進(jìn)行布置，與鉆爆臺架相適應(yīng)，避免布置的炮孔因臺架遮擋或人員無法就位而無法實施。二是應(yīng)對不同部位的炮孔分別采取相應(yīng)的布置原則：①為便于裝運(yùn)、爆后找頂割乍業(yè)，要求堆渣集中一些，及為增大掏槽區(qū)至被保護(hù)對象的距離,降低掏槽振速，掏槽區(qū)應(yīng)布置在斷面的中下方；②為確保爆破效果，為后續(xù)爆破創(chuàng)造良好的臨空面，擴(kuò)槽孔、內(nèi)圈孔應(yīng)比掘進(jìn)孔適當(dāng)加密；③掘進(jìn)孔一般采用環(huán)形或線性布置，抵抗線一般為同排炮孔間距的0.8倍左右④周邊孔孔距應(yīng)不大于0.8倍光爆層厚度；⑤底板孔要克服先爆破產(chǎn)生的巖渣增加的負(fù)荷，間距及抵抗線應(yīng)加密至掘進(jìn)孔的0.8倍。三是在單段藥量一定的條件下，盡量多布孔，因多孔齊爆時同段別雷管之間存在延時誤差，有利于降低振速。起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：一是起爆順序應(yīng)按照掏槽孔一擴(kuò)槽孔一掘進(jìn)孔t底板孔一周邊孔進(jìn)行；二是段間間隔時間一般應(yīng)大于50ms,防止地震波疊加；若受雷管段別限制，無法滿足整個網(wǎng)絡(luò)段間間隔時間大于50ms,可在掏槽區(qū)的一側(cè)使用單號段別雷管，而另一側(cè)使用雙號段別雷管滿足掏槽區(qū)同側(cè)段間間隔時間大于50ms，因掏槽區(qū)的隔離，形成掏槽區(qū)兩側(cè)交叉爆破，地震波疊加的概率仍較??；三是采用孔內(nèi)、孔外聯(lián)合延時起爆網(wǎng)絡(luò)，利用現(xiàn)有雷管段別進(jìn)行組合，大大增加了分段次數(shù)，降低了單段藥量，但孔內(nèi)、孔外聯(lián)合延時起爆網(wǎng)絡(luò)的使用應(yīng)注意：①各段別延時應(yīng)滿足起爆N頁序的要求；②各段別間隔時間符合上述要求；③底部炮孔特別是掏槽區(qū)底部的炮孔，必須進(jìn)入孔內(nèi)延時后其上部炮孔方能起爆，否則滾落下來的巖石會砸毀底部炮孔的導(dǎo)爆管而產(chǎn)生盲炮，且因盲炮在炮堆下面而難以處理；④盡量將孔外連接雷管掛在掌子面上邊緣，避開先爆炮孔的巖石拋擲線路，防止孔外連接雷管的導(dǎo)爆管受到?jīng)_擊毀壞而產(chǎn)生拒爆現(xiàn)象。裝藥量設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：一是單孔藥量的確定應(yīng)根據(jù)孔距、排距、進(jìn)尺及不同部位的炸藥單耗量進(jìn)行；二是單響藥量不得超過最大單響藥量。5.2.7鉆爆作業(yè)鉆爆作業(yè)采用自制鉆爆臺架，按鉆爆設(shè)計進(jìn)行鉆眼、裝藥、接線和引爆。施工順序為:施工測量一布孔―鉆孔一炮孔檢查一爆破器材準(zhǔn)備一裝藥一連接爆破網(wǎng)絡(luò)一爆破網(wǎng)絡(luò)檢查一炮孔堵塞一爆破警戒一起爆信號一起爆一盲炮檢查、處理一解除警戒一爆破效果分析評估一修正鉆爆設(shè)計。1根據(jù)測量的中線、標(biāo)高畫出開挖輪廊線，并根據(jù)鉆爆設(shè)計標(biāo)出炮眼位置，經(jīng)檢查符合設(shè)計要求后方可鉆眼。2在鉆孔過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制鉆孔的角度、深度及孔、排距。孔眼鉆進(jìn)時應(yīng)留意地質(zhì)的變化情況，并做好記錄。3鉆孔完成后應(yīng)將炮眼內(nèi)泥漿、石粉吹除干凈，經(jīng)檢查合格后方可裝藥。4根據(jù)鉆爆設(shè)計發(fā)放火工品。5裝藥過程中應(yīng)嚴(yán)格控制藥量，周邊孔采用不耦合裝藥，其余炮孔采用集中裝藥；起爆藥包置于孔底，雷管聚能穴朝孔口，即采用反向裝藥起爆。若巖體滲水或濕度大，孔底先置乳化炸藥，倒數(shù)第二個藥卷作為起爆藥包。6網(wǎng)絡(luò)連接由經(jīng)驗豐富的老炮工操作，技術(shù)員對照鉆爆設(shè)計交底進(jìn)行復(fù)查，并填寫爆破設(shè)計執(zhí)行情況檢查表，發(fā)現(xiàn)問題立即糾正，確保爆破網(wǎng)絡(luò)的可靠性。7炮眼堵塞長度不宜小于200mm,堵塞物用粘土和細(xì)砂拌和，含水量15%?20%（一般以手握緊能使之成型，松手后不散開，且手上不沾水跡為準(zhǔn)）。8按監(jiān)測方案確定的測點(diǎn)位置布設(shè)爆破振動監(jiān)測儀器。9指揮員在接