某隧道微震爆破开挖施工

某隧道微震爆破开挖施工1概述本合同暗挖段K7+450～K8+050段位于某市较为繁华市区，沿线经过部队营房和住宅楼、军事管理区、工厂厂房及城市居民楼，爆破施工经过地面环境比较复杂。受爆破震动影响的楼层大部分为3～7层，基础为扩大条形基础或独立基础，主体结构多为砖混结构，受爆破施工影响最大，施工前要经过严格的爆破施工设计计算方可进行爆破施工。2爆破控制技术及减震措施爆破施工采用减震降噪控制爆破技术并进行爆破震动监测。为减少爆破对附近建筑物的震动与空气冲击波的影响，通过控制最大一段装药量，降低了爆破震动速度值和空气冲击波的峰压值达到基准值要求。同时通过爆破震动监测，不断优化爆破设计，将爆破震动影响降至最低，以确保地面建筑物的安全。3建筑物的爆破振动标准建筑物爆破振动安全允许标准与建筑物的重要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条件等因素有关，目前尚未对隧道周边建筑物的状况进行详细调查，根据《爆破安全规程》(GB6722-2003)，周边建筑物的爆破振动安全允许标准暂按规范最小值取值。因现场房屋多为砖混结构，取爆破振动安全允许标准值[V]为2.0cm/s。实际施工前根据现场具体情况及专家意见进行适当调整。4爆破参数计算①计算公式最大分段装药量可以按萨道夫斯基公式(6-1)进行计算式中：Q——最大一段装药量，kg；R——爆心距，m；V——爆破安全震动速度值，cm/s；K，α——与岩石性质、地质条件、爆破规模等综合因素有关的系数。由于在不同的爆破条件下，介质系数和震动衰减系数K，α的值相差很大，一般情况下，介质系数和震动衰减系数K，α的值应由现场爆破试验确定。由于暂时还没有相关的介质系数和震动衰减系数K，α的试验值，所以其取值按GB6722-2003《爆破安全规程》中的建议值选取。GB6722-2003《爆破安全规程》对介质系数和震动衰减系数K，α的建议值如表1所示。表1爆区不同岩性的K，α值岩性Kα坚硬岩石50～1501.3～1.55中硬岩石150～25001.5～1.88软岩石250～35001.8～2.00②计算参数以190号房屋为例计算(计算参数在实际施工中根据具体情况进行调整)，该处为强风化岩石，VI级围岩。此房屋距隧道最近处垂直距离约10米，水平距离11.3米。R=15.1m、V=2.0cm/s、K=300、α=1.8③计算结果分析由公式得出最大分段用药量为：0.81kg。施工中每段装药量在不大于此值时，认为是安全的。5钻孔设备钻爆施工作业中，钻孔作业工序的成孔质量和速度，直接影响施工速度、光面爆破效果，以及超欠挖。考虑到本工程工期较为紧张，在钻孔设备的选型上，通过方案比选，决定采用全电脑台车，实现了整个钻进过程的全部智能化。从根本上解决了由于人工布孔导致的无法避免的隧道超，欠挖的问题，大大降低了整个开挖施工的作业成本，加快施工速度，提高光面爆破效果。全电脑台车作业程是将隧道开挖要求及各项技术参数在办公室的电脑中预先进行设计，设计方案通过数据传输到电脑台车的机载电脑中再由电脑台车将各项设计参数进行数据处理和转换，钻机将按照电脑的智能化程序自动开始和完成整个的钻孔作业。彻底摆脱了目前采用其他种类台车如液压控制台车隧道开挖中对隧道断面和钻孔进行的人工测绘和标注的工序，操作人员可通过机载电脑随时监控整个的钻孔作业循环以及完成的情况，并生成结果及分析报告，使得整个的隧道施工更科学化和系统化。其优点在于：=1\*GB3①精确快速的钻孔控制开挖断面布孔图包括每个孔的位置，角度和每个钻臂的钻孔数量和移动顺序和方向均是由机载计算机按照办公室预先优化方案自动进行。=2\*GB3②精确定位电脑台车与隧洞定位激光作为定位基准，所有钻孔的定位开孔和钻进的整个钻进循环完全由电脑控制按照设计的要求自动完成。无论上个循环爆破后断面表面的平正度如何，此次钻孔的各个孔的孔底保持在一个平面上，保证精确的钻孔效果。特别是曲线隧道的钻进，更加方便和精确。=3\*GB3③数据采集和分析软件系统电脑台车拥有一套完整的数据采集和分析软件系统，每个钻进的参数及整个循环的钻进效果可显示并记录，用于下个循环的分析及布孔的调整。6光面爆破技术措施提高测量放样精度，确保周边眼的定位误差在3cm以内。周边眼钻孔误差控制在2cm以内；钻孔外插角控制在2°以内，控制每循环爆破进尺，确保眼底和孔口之间最大偏距不超过10cm。根据本工程地质资料，进行论证和爆破试验，选择与本工程地质特性、围岩岩性相匹配的炸药品种，提高爆破效果；通过爆破试验，选择合理的爆破参数。根据围岩岩性，选择确定光面爆破和松动控制爆破的周边眼间距、抵抗线、不偶合装药结构、起爆顺序、堵塞长度等爆破参数，确定各主爆孔特别是掏槽眼的爆破参数，确保爆破施工达到预期效果。保证隧道开挖爆破炮眼残留率硬岩达到80%以上，中硬岩达到70%以上，软岩达到50%以上；相邻两炮孔之间的岩面平整，孔壁无明显的爆破裂隙。7爆破施工控制要点爆破装药前进行设岗警戒，布设岗哨。采用光面爆破，严格控制周边眼装药量，最大限度地减小爆破对周边围岩的扰动和破坏。采用微振控制爆破技术，严格控制分段装药量和段间延期时差，达到控制爆破振速的目的。用激光准直仪控制开挖方向，钻眼按设计方案进行。周边眼外插角控制在0～2°以内，保持最大超挖量小于7cm。掏槽眼严禁互相打穿相交，底眼比其它炮眼深40cm。装药前炮眼用高压风吹干净，检查炮眼数量。装药时，由爆破员分好毫秒雷管段别，按爆破设计顺序装药，装药作业分组分片进行，定人定位，确保装药作业有序进行，防止雷管段别混乱，影响爆破效果。每眼装药后用炮泥堵塞20cm。起爆采用塑料导爆管非电起爆网络，雷管联接好后爆破员进行检查，检查雷管的连接质量及是否有漏联的雷管，检查无误后发出起爆信号。开挖过程中观察石质的变化情况及爆破效果，及时调整钻爆设计；控制隧道超欠挖，保证开挖轮廓平顺。8隧道超欠挖控制技术措施控制超欠挖是确保工程质量的主要措施，这在隧道施工犹为重要。控制好超欠挖可以保证开挖轮廓圆顺平整，减轻应力集中现象，减少超欠挖量，节约大量混凝土和回填圬工，避免局部塌落，为喷锚支护创造良好的条件，加快施工进度。①采用光面爆破技术，控制超欠挖根据隧道地质不同情况选用相适应的光面爆破技术参数。周边眼间距一般为35～50cm，采用线性装药，线装药密度为0.15~0.2kg/m；合理确定光面爆破层的厚度，周边眼间距与周边眼抵抗线的比值一般为0.6～0.85左右；按设计装药，严格用炮泥进行堵塞，采用非电毫秒雷管按顺序起爆。保证周边炮眼同时起爆。精确标定开挖轮廓线和炮孔布眼，开挖轮廓线要考虑施工误差，预留围岩变形。衬砌轮廓线按设计轮廓线径向加大5cm考虑。炮孔布眼孔口误差为±3cm。轮廓线上的周边眼要圆顺。提高钻孔质量，周边眼的外插角不大于3%或前后两循环间的错台不大于10cm。各炮眼的方向误差、深度误差要小，要求相邻周边眼炮孔方向应相互平行，同类炮孔孔底深度要一致；为提高周边眼的钻孔质量，施工前对施工人员进行专门技术培培训，明确分工，通过强化操作，提高熟练程度；钻孔结束后要验孔，装药和堵塞严格按设计进行。②防止隧道局部坍塌，控制超挖因围岩地质差异引起隧道局部坍塌也是造成超挖的主要因素。隧道拱部掉块、脱皮往往会使围岩的失稳，引发局部塌方，造成超挖。在本隧道中破碎带、不利岩层结构面等均易产生围岩失稳的现象，因此，施工中严格进行喷锚支护保证支护及时，支护质量可靠；在破碎围岩地段要缩短循环进尺，采用分部开挖等措施，控制局部坍塌。③使用先进的检测仪器，控制超欠挖采用BJSD-12断面仪进行爆破质量效果检查，随时抽查隧道超欠挖情况。根据提供的实测断面图，进行分析超欠挖的原因，以便采取对策进行管理。9爆破震动监测为减少爆破震动对围岩及居民区的影响，施工过程中采取控制爆破措施，同时监测并记录爆破震动情况及空气增压情况，分析资料调整爆破作业，控制震速不超过允许值，并防止开挖失稳，监测方法见“6.5监控量测”。10降低施工爆破振动的技术措施实际施工中，由于以上的爆破设计参数和楼房现有质量与实际情况可能存在一些差异，因此实际建筑物对施工爆破振动的要求可能更高。为了确保安全，还可以采取其它减震措施，主要有减小爆破进尺、减小炮眼装药量、光面爆破和预裂(预切割)爆破等。而隔振措施则主要有预切槽、隔断桩技术等。①预切割(或预裂)减震爆破技术在隧道周边，采用密集钻孔间隔装药(两个装药孔中间的孔不装药，为空孔，主要起切缝导向的作用)预先爆破形成切割缝的控制爆破技术。由于导向空孔的存在，切割爆破时可以单孔起爆。根据工程实践，完整切割缝的存在，可以将缝内爆破振动速度降低30%。②孔内分段微差减震爆破技术装药孔可以采用间隔装药，分为两层，中间用砂土或炮泥隔开，孔内分段微差爆破，炮孔装药结构和分段起爆如图1所示。图1炮孔装药结构和分段起爆示意图图1炮孔装药结构和分段起爆示意图③降低循环进尺减震爆破技术通过降低循环进尺来降低最大一段装药量，同时减小洞内围岩的夹制作用。从而降低爆破震动速度。④预切槽隔震爆破技术预切槽是在隧道周边用带锯或排钻预锯(钻)出2～10cm的沟槽，隔断隧道洞内爆破振动向周边传播。在施工中可用凿岩机具(如钻岩台车、风枪)进行，即沿隧道周边钻出密集空孔，将隧道周边线预切断30%～60%，利用该道预切断线实现减振目的。见图2。25.5mA1.0m25.5mA1.0mφ42空孔间距0.1mA大样隧道开挖轮廓线图2钻孔替代预切槽措施除了上面提到的减震与隔震爆破技术外，还可以在地面沿建筑物基础周边施做隔断桩的方法，可以起到截断爆破振动波的传播路径或减小爆破振动波的传播距离，从而降低地面构筑物质点的振动速度。见图3。600200泡沫隔振层钢筋混凝土隧道600200泡沫隔振层钢筋混凝土隧道楼房图3隔断桩布置示意①飞石在隧道开挖过程中，除了在隧道口产生的飞石对周围环境影响较大外，当隧道开挖到一定深度后，爆破飞石危及洞内设施及人员安全，在隧道施工中将有专项安全措施，隧道内爆破飞石一般不危及洞外环境安全。②爆炸空气冲击波裸露爆破空气冲击波具有比自由空气更高的压力，常常也会造成爆区附近建筑物的破坏、人类器官的损伤和心理反应。洞内药包爆炸产生的高压气体通过洞口或岩土体介质传播。由于岩体节理裂隙、成分、湿度等物理力学参数甚多，因此还难以求得冲击波通过岩土体进行传播的确切数据。爆破防冲击波安全距离可按下式计算：考虑建筑物允许的冲击波极限超压值，计算爆破空气冲击波的安全距离