摘　要:以轨道交通六号线一期工程小什字车站及区间隧道工程为例,介绍了在Ⅲ级围岩、上方为高危建筑、无临空面作业的复杂条件下,综合采用水钻技术施工双排周边孔、大直径机械掏槽形成大空孔减震、静态爆破技术及控制爆破技术减震等措施,减小对上方建筑物的影响,顺利通过了该高危建筑所在的特殊地段。

关键词:综合减震;双排水钻;大直径掏槽;控制爆破;地铁施工

 

      重庆轨道交通六号线一期工程小~大区间隧道按新奥法原理设计,复合式衬砌结构,矿山法施工,在YDK14+354.568- YDK14+376.882段为B型断面,围岩级别为 ,该段下穿嘉陵江索道楼(5层、筏形基础),隧道拱顶距筏板基础底部的高差仅3.5~6.5 m。地勘方未提供该楼基础的详细资料,而索道楼单位相关人员反映该楼位于小~大区间隧道开挖范围内,筏板基础下方是否存在索道锚定系统及其是否嵌入隧道内还不能准确判断。索道于2011年3月1日停运,设计单位曾建议在索道缆绳拆除之后再进行下穿隧道的开挖,但受各方面限制,至2011年底仍未进行站房及缆绳拆除工作,目前缆绳的状态为紧绷状态,所承受的应力最大为3 200 kN,一旦施工过程震动影响锚定系统稳定,导致缆绳震荡甚至应力释放出现安全事故,后果不堪设想。

      工程需减小施工爆破振动对上方嘉陵江索道楼的影响,经三次优化施工方案、综合运用了多项减震措施,实现了减小爆破震速。

 

      综合运用双排周边孔将开挖范围的围岩预先与基岩隔开,同时中央大空孔^[1],形成超前物探孔及空气弹簧减震临空面,然后施工左右侧壁导坑,施工中爆破振动控制在《爆破安全规程》(GB 6722-2003)^[2]。及产权单位要求的1.0 cm/s以下,保护了索道楼单位安全。

      采用液压掏槽机械,钻筒长度为2 m,即一个循环进尺为2 m。每循环主要包括钻进、拔出、取芯三道工序。由钻杆按节相连,每节钻杆长1.2 m,顶进钻筒及其钻头,旋转钻进成孔。经过8~10个循环,完成15~20 m深机械掏槽大空孔。

      CD法先开挖左上导洞时,在其中心部位施工Ф800 mm的超前探孔,形成大空孔,兼起进行水平方向超前物探孔及空气弹簧减震孔的作用;右上导洞施工时,在其中心也以同样方法施工直径Ф800 mm的超前探孔。

      通过该孔,作为开挖前的超前钻探和地质物探孔,若发现筏板基础下方无锚定基础,可推进掌子面施工,若显示前方有建筑物基础嵌入隧道,则暂停开挖。

      通过超前钻探和地质物探孔,若发现筏板基础下方无锚定基础,可恢复掌子面施工。由于嘉陵江索道楼仍然未拆除,缆绳也未解除因此在施工中采用双排周边孔加大减震力度。

      在左上导洞高度6 m的开挖轮廓线处、下部导坑周边均采用水钻施工双排周边孔,形成双排减震孔。使开挖范围轮廓与周围基岩形成间隔,有效减弱爆破施工时爆破能量在岩石中传播的效率,减小对位于上方的建筑物的震动影响。水钻施工参数应经过现场试验调整后优化确定。例如,优化前的方案中水钻取芯为单排,且只在上台阶高度4 m的开挖轮廓线处施作,对爆破减震的削弱作用不够明显。优化后的方案更改为双排水钻取芯,且在全断面开挖轮廓线处(除仰拱开挖轮廓线外),水钻钻孔直径Ф200 mm,单排间距50 mm,双排水钻排间距100 mm,见图1。

      全断面双排水钻取芯后,采用静态爆破+机械开挖+减震控制爆破的组合开挖方式,优化静态爆破施工方案。炮孔间距由第一次设计的600 mm调整至400 mm,排间距由500 mm调整为400 mm。左导洞静态爆破方案,如图2。

      打设炮孔,将化学膨胀剂装入高强度渗水纸袋中,制作成药卷式化学膨胀剂,然后装填进孔。静态化学膨胀剂中的多种化学物质与水泥熟料水化产物发生膨胀,应力可达到122MPa,对很硬的围岩也能在较短的时间内将其破碎。各个炮孔内的化学剂发生化学反应后,形成一个个破碎区域,将围岩按布孔形状范围逐步规则地开挖,达到零震动。

      以水平大空孔作为临空面,然后再布置水平方向爆破孔,炮孔孔径42 mm,孔深按循环进尺要求,控制在1.5 m。炮眼由大空孔周边向开挖轮廓线辐射,呈梅花状排列,炮孔排距40~50 cm,间距50~60cm。

      采用适用温度在15~40℃,规格为30 mm×250 mm (外径×长度)的药卷型破裂剂。

      按《爆破安全规程》(GB 6722-2003)[2]每延米炮孔装药量计算:

式中,Q为用药量,kg;γ为损耗率,采用0.05~0.1;∑L为一个炮孔的延米数或一个破碎体全部炮孔的总延米数,m;q1为单位孔长的用药量,kg/m,直径42 mm孔取值2.3 kg/m。

      根据上式,可计算得到,每孔(1.5 m深)装药量为3.8 kg。