CN102927867A

CN102927867A - 一种掏槽预裂爆破减震方法

Info

Publication number: CN102927867A
Application number: CN2012104625239A
Authority: CN
Inventors: 杨仁树; 车玉龙; 孙强
Original assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Current assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-11-16
Also published as: CN102927867B

Abstract

本发明涉及一种掏槽预裂爆破减震方法，在地铁隧道掌子面进行爆破掘进；使用凿岩机打设炮眼、包括预裂炮眼、掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼；所述预裂炮眼是一组位于掏槽眼上方500mm～600mm处横向布置的炮眼，预裂炮眼采用混合连体切缝药包进行装药；掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼采用普通乳化炸药装药，采用毫秒导爆管雷管；炮眼的起爆次序为：预裂炮眼、掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼。本发明的有益效果是：通过在掏槽眼上方形成一条预裂面、预裂破碎带，从传播途径上减振和消振，较明显地降低了掏槽爆破引起的振动速度，进而能够有效地控制爆破震动，与传统光面爆破相比，最大爆破振速可降低30%，降低了对沿线受保护文物的影响。

Description

一种掏槽预裂爆破减震方法

技术领域

本发明属于城市地铁隧道掘进爆破技术，尤其涉及一种掏槽预裂爆破减震方法；适用于岩石地层近距离下穿文物区域的城市地铁隧道爆破。

背景技术

目前，城市轨道交通高速发展，城市和城郊的地下铁道和地上高架铁道及地面轨道构成交通网络。地铁交通以其方便、快捷、环保、运送能力大，成为城市交通最重要的组成部分。

在地质条件以岩石为主的城市中通常使用钻爆法施工，钻爆法施工具有施工成本低、掘进效率高、易于操作等优点，成为我国主要的地铁隧道掘进施工方法。但在钻爆法施工过程中炸药爆炸会产生爆破振动和冲击波等负面效应；由于其埋深较浅，隧道爆破掘进中对地面产生的振动现象尤为突出；因此，在制定钻爆法施工方案时，控制爆破施工所产生的振动效应成为首要考虑因素，必须尽力控制爆破施工对地面建筑物的负面影响；特别是当地面建有重要建筑和文物古迹时，如果不加以很好地控制，将产生严重的后果。

发明内容

本发明的目的是提出一种掏槽预裂爆破减震方法的技术方案。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种掏槽预裂爆破减震方法，在地铁隧道掌子面进行爆破掘进；所述一种掏槽预裂爆破减震方法是：使用凿岩机打设炮眼，所述炮眼包括预裂炮眼、掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼；所述掏槽眼位于掌子面中部作掏槽爆破使用，所述周边眼和底板眼沿掌子面外轮廓展开排列、用于控制爆破后掌子面的轮廓，所述辅助眼位于掏槽眼和周边眼之间、用于扩槽爆破；所述预裂炮眼是一组位于掏槽眼上方500mm～600mm处横向布置的炮眼，预裂炮眼横向间距为350 mm～500mm，预裂炮眼采用混合连体切缝药包进行装药；掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼采用普通乳化炸药装药；采用延期时间为国标GB19417-2003《导爆管雷管》所述第一系列毫秒导爆管雷管，采用段别为1的毫秒导爆管雷管连线；炮眼的起爆次序为：预裂炮眼、掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼。

所述掏槽预裂爆破减震方法的施工步骤为：

a) 在掌子面打设炮眼；

b) 吹扫清理已打设的炮眼；

c) 制作长度至少超出预裂炮眼深度50mm的所述混合连体切缝药包，所述混合连体切缝药包包括一支侧壁沿轴向设有两条对称开缝的切缝管；

d) 将所述混合连体切缝药包装入已打设的所述预裂炮眼，用混合连体切缝药包外露在预裂炮眼之外的50mm长度调整装入方向，使混合连体切缝药包以切缝管的所述两条开缝朝向水平方向放置在预裂炮眼中，使用所述毫秒导爆管雷管连接混合连体切缝药包的导爆索，毫秒导爆管雷管和导爆索之间用防水黑胶布缠好，每支毫秒导爆管雷管连接不多于三只混合连体切缝药包的导爆索；

e）将2号岩石乳化炸药和毫秒导爆管雷管装入掏槽眼、辅助眼、周边眼、底板眼；用无水炮泥堵塞所述炮眼；预裂炮眼和掏槽眼起爆延期时间间隔不少于50ms；

f) 采用段别为1的毫秒导爆管雷管连线；

g) 确认无误后起爆。

更进一步，所述混合连体切缝药包还包括炸药、无水炮泥、水炮泥、导爆索；所述切缝管是侧壁沿轴向设有两条对称开缝的抗静电难燃PVC管，所述炸药是乳化炸药卷；在切缝管中设有至少一段所述炸药卷，用所述导爆索连接各段炸药卷，在各段炸药卷之间设有水炮泥，在切缝管朝向炮眼开口端的一端填装无水炮泥，在切缝管朝向炮眼底端的一端用防水黑胶布封口；混合连体切缝药包以切缝管的所述两条开缝朝向水平方向装入预裂炮眼。

更进一步，所述切缝管的长度为1050 mm～1550mm，所述切缝管的外径为40mm，所述切缝管的开缝的宽度为4mm。

更进一步，所述炮眼在掌子面上的垂直深度不大于1.5m。

本发明的有益效果是：在城市地铁隧道近距离下穿文物区域时，通过在掏槽眼上方形成一条预裂面、预裂破碎带，从传播途径上减振和消振，较明显地降低了掏槽爆破引起的振动速度，进而能够有效地控制爆破震动，与传统光面爆破相比，最大爆破振速可降低30%，降低了对沿线受保护文物的影响。

下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。

附图说明

图1是本发明全断面掏槽预裂爆破炮眼示意图；

图2是图1的M向剖视图；

图3是本发明全断面掏槽预裂爆破毫秒导爆管雷管布置示意图；

图4是本发明混合连体切缝药包连线示意图；

图5是本发明上台阶掏槽预裂爆破炮眼示意图

图6是图5的N向剖视图；

图7是本发明上台阶掏槽预裂爆破毫秒导爆管雷管布置示意图；

图8是本发明用于1.5m深预裂炮眼的混合连体切缝药包结构图；

图9是本发明用于1.0m深预裂炮眼的混合连体切缝药包结构图。

具体实施方式

实施例一，

本实施例公开了一种采用所述掏槽预裂爆破减震方法、爆破掘进循环进尺为1.5m的地铁隧道全断面爆破方案, 所述方法是：使用凿岩机打设包括预裂炮眼、掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼的炮眼；所述预裂炮眼是一组位于掏槽眼上方500mm～600mm处横向布置的炮眼，预裂炮眼横向间距为350 mm～500mm，预裂炮眼采用混合连体切缝药包进行装药；掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼采用普通乳化炸药装药；采用延期时间为国标GB19417-2003《导爆管雷管》所述第一系列毫秒导爆管雷管，采用段别为1的毫秒导爆管雷管连线；炮眼的起爆次序为：预裂炮眼、掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼。

所述掏槽眼位于掌子面中部作掏槽爆破使用，所述周边眼和底板眼沿掌子面外轮廓展开排列、用于控制爆破后掌子面的轮廓，所述辅助眼位于掏槽眼和周边眼之间、用于扩槽爆破；所述掏槽爆破是在掌子面上沿隧道前进方向爆破出一个凹槽、创造出新的自由面；所述扩槽爆破是进一步扩大由掏槽爆破形成的自由面。

如图1、图2、图3，在地铁隧道进行全断面爆破掘进；所述地铁隧道的断面尺寸为宽L=5800mm，高L0=6300mm，设有24个掏槽眼（图1中由虚线H连接的孔）、45个辅助眼（图1中由虚线A连接的孔）、39个等间距分布的周边眼（图1中由虚线S连接的孔）、9个等间距分布的底板眼（图1中由虚线B连接的孔）；各炮眼之间的间距如图1所示：L1=725mm，L2=500mm，L3=600mm，L4=700mm，L5=1800mm，L6=400mm，L7=700mm，L8=750mm；在所述掏槽眼的上方600mm沿水平方向设有一组9个等间距分布的预裂炮眼（图1中由双点画线G连接的孔），所述预裂炮眼的间距为500mm；所述掏槽眼采用复式楔形掏槽方式，角度如图2所示：D1=62°，D2=72°，D3=80°,其余炮眼与掌子面垂直；上述全部炮眼垂直深度L20=1.5m、炮眼直径为45mm。

施工步骤为：

a) 在掌子面打设炮眼，所述炮眼包括设所述预裂炮眼、掏槽眼、辅助眼、周边眼、底板眼；

b) 吹扫清理已打设的炮眼；

c) 制作长度为1550mm的所述混合连体切缝药包，使混合连体切缝药包的长度超出预裂炮眼深度50mm，所述混合连体切缝药包包括一支侧壁沿轴向设有两条对称开缝的切缝管；

d) 将所述混合连体切缝药包装入已打设的所述预裂炮眼，用混合连体切缝药包外露在预裂炮眼之外的50mm长度调整装入方向，使混合连体切缝药包以切缝管的所述两条开缝朝向水平方向放置在预裂炮眼中，使用段别为1、2、3的所述毫秒导爆管雷管连接混合连体切缝药包的导爆索，如图3连接预裂炮眼的双点画线的编号，毫秒导爆管雷管和导爆索之间用防水黑胶布缠好，每支毫秒导爆管雷管连接不多于三只混合连体切缝药包的导爆索；连接方式如图4，401为预裂炮眼，402为混合连体切缝药包，线403是混合连体切缝药包的导爆索，404、405、406是段别为1、2、3的毫秒导爆管雷管；

e）将2号岩石乳化炸药和毫秒导爆管雷管装入掏槽眼、辅助眼、周边眼、底板眼；用无水炮泥堵塞所述炮眼；掏槽眼连接段别为5、7、8、9的导爆管雷管，辅助眼连接段别为10～16的导爆管雷管，周边眼连接段别为17～19的导爆管雷管，底板眼连接段别为20的导爆管雷管；如图3，连接炮眼的虚线的编号为连接炮眼的导爆管雷管的段别；各炮眼的毫秒导爆管雷管连接完成后起爆顺序为：预裂炮眼、掏槽眼、辅助眼、周边眼、底板眼；预裂炮眼和掏槽眼起爆延期时间间隔不少于50ms；

f) 采用段别为1的毫秒导爆管雷管连线；

g) 确认无误后起爆。

实施例二，

本实施例公开了一种采用所述掏槽预裂爆破减震方法、爆破掘进循环进尺为1.5m的地铁隧道上台阶爆破方案, 所述方法是：使用凿岩机打设包括预裂炮眼、掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼的炮眼；所述预裂炮眼是一组位于掏槽眼上方500mm～600mm处横向布置的炮眼，预裂炮眼横向间距为350 mm～500mm，预裂炮眼采用混合连体切缝药包进行装药；掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼采用普通乳化炸药装药；采用延期时间为国标GB19417-2003《导爆管雷管》所述第一系列毫秒导爆管雷管，采用段别为1的毫秒导爆管雷管连线；炮眼的起爆次序为：预裂炮眼、掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼。

如图5、图6、图7，一种掏槽预裂爆破减震方法，在地铁隧道上台阶掌子面进行爆破掘进。所述地铁隧道上台阶的断面尺寸为宽W=5800mm，高W10=3200mm，设有12个掏槽眼（图5中由虚线H连接的孔）、24个辅助眼（图5中由虚线A连接的孔）、23个等间距分布的周边眼（图5中由虚线S连接的孔）、9个等间距分布的底板眼（图5中由虚线B连接的孔）；所述掏槽眼位于掌子面中部作掏槽爆破用，所述周边眼和底板眼沿上台阶掌子面外轮廓展开排列、用于控制爆破后掌子面的轮廓，所述辅助眼位于掏槽眼和周边眼之间、用于扩槽爆破。各炮眼之间的间距如图1所示：W1=725mm，W2=500mm，W3=600mm，W4=400mm，W5=1800mm，W6=750mm；在所述掏槽眼的上方500mm沿水平方向设有一组7个等间距分布的预裂炮眼（图5中由双点画线G连接的孔），所述预裂炮眼的间距为500mm；所述掏槽眼采用复式楔形掏槽方式，角度如图6所示：D1=62°，D2=72°，D3=80°,其余炮眼与掌子面垂直；上述全部炮眼垂直深度L20=1.5m、炮眼直径为45mm。

施工方法是：

b) 吹扫清理已打设的炮眼；

d) 将所述混合连体切缝药包装入已打设的所述预裂炮眼，用混合连体切缝药包外露在预裂炮眼之外的50mm长度调整装入方向，使混合连体切缝药包以切缝管的所述两条开缝朝向水平方向放置在预裂炮眼中，使用段别为1、2、3的所述毫秒导爆管雷管连接混合连体切缝药包的导爆索，如图7连接预裂炮眼的双点画线的编号，毫秒导爆管雷管和导爆索之间用防水黑胶布缠好，每支毫秒导爆管雷管连接不多于三只混合连体切缝药包的导爆索；

e）将2号岩石乳化炸药和毫秒导爆管雷管装入掏槽眼、辅助眼、周边眼、底板眼；用无水炮泥堵塞所述炮眼；掏槽眼连接段别为5、7的导爆管雷管，辅助眼连接段别为9、10、11、12、13、14的导爆管雷管，周边眼连接段别为15、16、17的导爆管雷管，底板眼连接段别为18、19、20的导爆管雷管；如图7，连接炮眼的虚线的编号为连接炮眼的导爆管雷管的段别；各炮眼的毫秒导爆管雷管连接完成后起爆顺序为：预裂炮眼、掏槽眼、辅助眼、周边眼、底板眼；预裂炮眼和掏槽眼起爆延期时间间隔不少于50ms；

f) 采用段别为1的毫秒导爆管雷管连线；

g) 确认无误后起爆。

实施例三，

本实施例公开了一种用于深度为1.5m的预裂炮眼的混合连体切缝药包，所述混合连体切缝药包是实施例一或实施例二中所述的混合连体切缝药包。

如图8，所述混合连体切缝药包包括切缝管、炸药、无水炮泥、水炮泥、导爆索；所述切缝管是侧壁沿轴向设有两条对称开缝801-1的抗静电难燃PVC管801，所述炸药是乳化炸药卷；在切缝管中设有三段所述炸药卷802，用所述导爆索806连接各段炸药卷，在所述三段炸药卷之间设有两段水炮泥803，在切缝管朝向炮眼开口端的一端填装无水炮泥804，在切缝管朝向炮眼底端的一端用防水黑胶布805封口；所述混合连体切缝药包各部分的尺寸规格为：

切缝管外径为40mm，

切缝管内径为36mm，

切缝管长度T=1550mm，使混合连体切缝药包的长度超出所述预裂炮眼深度50mm，

切缝管侧壁开缝长度T5=1450mm，

切缝管侧壁开缝宽度为4mm，

切缝管侧壁开缝至切缝管两端面的距离T4=50mm，

炸药卷直径为30mm，

每段炸药卷长度T2=150mm，使用长度为300mm的炸药卷分成两段，每个混合连体切缝药包内含3段炸药卷，炸药量共计450g。

水炮泥长度T3=300mm，

开口端无水炮泥长度T1=500mm；

混合连体切缝药包以切缝管的所述两条开缝朝向水平方向装入预裂炮眼。

实施例四，

本实施例公开了一种采用所述掏槽预裂爆破减震方法、爆破掘进循环进尺为1.0m的地铁隧道全断面爆破方案, 所述方法是：使用凿岩机打设包括预裂炮眼、掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼的炮眼；所述预裂炮眼是一组位于掏槽眼上方500mm～600mm处横向布置的炮眼，预裂炮眼横向间距为350～500mm，预裂炮眼采用混合连体切缝药包进行装药；掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼采用普通乳化炸药装药；采用延期时间为国标GB19417-2003《导爆管雷管》所述第一系列毫秒导爆管雷管，采用段别为1的毫秒导爆管雷管连线；炮眼的起爆次序为：预裂炮眼、掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼。

本实施例中的掏槽预裂爆破减震方法在与实施例一相同地铁隧道进行全断面爆破掘进，并采用相同的炮眼分布，如图1、图2、图3。

所述掏槽眼采用复式楔形掏槽方式，角度如图2所示：D1=51°，D2=63°，D3=80°,其余炮眼与掌子面垂直；上述全部炮眼垂直深度L20=1.0m、炮眼直径为45mm。

施工步骤采用与实施例一相同的施工步骤，在步骤c)制作长度为1050mm的所述混合连体切缝药包。

实施例五，

本实施例公开了一种用于深度为1.0m的预裂炮眼的混合连体切缝药包，所述混合连体切缝药包是实施例四中所述的混合连体切缝药包。

如图9，所述混合连体切缝药包包括切缝管、炸药、无水炮泥、水炮泥、导爆索；所述切缝管是侧壁沿轴向设有两条对称开缝901-1的抗静电难燃PVC管901，所述炸药是乳化炸药卷；在切缝管中设有二段所述炸药卷902，用所述导爆索906连接各段炸药卷，在所述二段炸药卷之间设有一段水炮泥903，在切缝管朝向炮眼开口端的一端填装无水炮泥904，在切缝管朝向炮眼底端的一端用防水黑胶布905封口；所述混合连体切缝药包各部分的尺寸规格为：

切缝管外径为40mm，

切缝管内径为36mm，

切缝管长度T=1050mm，使混合连体切缝药包的长度超出所述预裂炮眼深度50mm，

切缝管侧壁开缝长度T5=950mm，

切缝管侧壁开缝宽度为4mm，

切缝管侧壁开缝至切缝管两端面的距离T4=50mm，

炸药卷直径为30mm，

每段炸药卷长度T2=150mm，使用长度为300mm的炸药卷分成两段，每个混合连体切缝药包内含2段炸药卷，炸药量共计300g。

水炮泥长度T3=300mm，

开口端无水炮泥长度T1=450mm；

实施例一、实施例二和实施例四采用一次爆破。起爆顺序依次是预裂炮眼、掏槽眼、辅助眼、周边眼、底板眼。首先起爆的混合连体切缝药包，预先在掏槽眼的上方爆破一条沿水平方向贯穿的裂缝；所述裂缝阻碍随后掏槽爆破产生的震动波向地表的传播，以降低爆破振速。

施工中发现，由于临空面小，岩石夹制作用大，且掏槽眼药量大，导致掏槽眼爆破引起的振速最大，所以控制掏槽眼的振速在很大程度上也就是控制住最大振速；预先在掏槽眼的上方爆破形成一条横向贯穿的裂缝，从传播途径上降低了掏槽爆破时的振速，有效地降低了地下爆破施工对地面建筑和文物的震动损害。

以上实施例应用在青岛市地铁一期二程（3号线）自K2+747.309起至K4+597.782，标段全长1850.473m，其中区间穿过八大关近代建筑群。由于这一地段的建筑年代久远，为了在施工过程中保护好古建筑群，采用本发明所述方法，使爆破振速满足保护古建筑的要求，顺利通过该下穿区域。

Claims

1.一种掏槽预裂爆破减震方法，在地铁隧道掌子面进行爆破掘进；其特征在于，所述一种掏槽预裂爆破减震方法是：使用凿岩机打设炮眼，所述炮眼包括预裂炮眼、掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼；所述掏槽眼位于掌子面中部作掏槽爆破使用，所述周边眼和底板眼沿掌子面外轮廓展开排列、用于控制爆破后掌子面的轮廓，所述辅助眼位于掏槽眼和周边眼之间、用于扩槽爆破；所述预裂炮眼是一组位于掏槽眼上方500mm～600mm处横向布置的炮眼，预裂炮眼横向间距为350 mm～500mm，预裂炮眼采用混合连体切缝药包进行装药；掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼采用普通乳化炸药装药；采用延期时间为国标GB19417-2003《导爆管雷管》所述第一系列毫秒导爆管雷管，采用段别为1的毫秒导爆管雷管连线；炮眼的起爆次序为：预裂炮眼、掏槽眼、辅助眼、周边眼和底板眼；

所述掏槽预裂爆破减震方法的施工步骤为：

a) 在掌子面打设炮眼；

b) 吹扫清理已打设的炮眼；

f) 采用段别为1的毫秒导爆管雷管连线；

g) 确认无误后起爆。

2.根据权利要求1所述的一种掏槽预裂爆破减震方法，其特征在于，所述混合连体切缝药包还包括炸药、无水炮泥、水炮泥、导爆索；所述切缝管是侧壁沿轴向设有两条对称开缝的抗静电难燃PVC管，所述炸药是乳化炸药卷；在切缝管中设有至少一段所述炸药卷，用所述导爆索连接各段炸药卷，在各段炸药卷之间设有水炮泥，在切缝管朝向炮眼开口端的一端填装无水炮泥，在切缝管朝向炮眼底端的一端用防水黑胶布封口；混合连体切缝药包以切缝管的所述两条开缝朝向水平方向装入预裂炮眼。

3.根据权利要求2所述的一种掏槽预裂爆破减震方法，其特征在于，所述切缝管的长度为1050 mm～1550mm，所述切缝管的外径为40mm，所述切缝管的开缝的宽度为4mm。

4.根据权利要求1所述的一种掏槽预裂爆破减震方法，其特征在于，所述炮眼在掌子面上的垂直深度不大于1.5m。