CN112484589B - 在高架支墩下方进行隧道爆破的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及城际地铁隧道的挖掘领域,具体是一种在高架支墩下方进行隧道爆破的方法;特征是:包括步骤1、爆破参数设计;步骤2、隧道断面开挖爆破参数;步骤3、装药结构;步骤4、堵塞;步骤5、起爆及网络;步骤6、爆破振动控制;步骤7、浅孔爆破飞石验算;步骤8爆破空气冲击波验算;步骤9、爆破施工作业。本发明所采用的炸药用量计算充分,能够应对区间隧道开挖环境复杂,下穿中环高架桥、酒店及居民住房等的情况,尤其适用于隧道施工区域与生活设施、建筑、道路较近的情况。因此,本发明所指出的爆破方法具有用量精确、可靠能够有效确保周围保护性设施的稳定及人员的安全。
Description
技术领域
本发明涉及城际地铁隧道的挖掘领域,具体是一种在高架支墩下方进行隧道爆破的方法。
背景技术
对城市地铁的隧道而言,往往开挖环境复杂,经常会有下穿中环高架桥、酒店及居民住房等情况。对于此类情况,对隧道内的爆破技术要求高,施工难度大,爆破开挖必须考虑爆破震动、爆破噪音、冲击波进行控制,确保周围保护性设施的稳定及人员的安全。尤其当隧道有左右双洞的情况下,难度更是成倍上升。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷,提出一种在高架支墩下方进行隧道爆破的方法。
为了达到上述目的,本发明是这样实现的:
一种在高架支墩下方进行隧道爆破的方法,其特征是:包括
步骤1、爆破参数设计;
步骤1.1、设备配置及参数;
⑴成孔设备
隧道爆破炮孔采用YT-28手持风钻打设,成孔直径42mm;钻头直径32mm,钻杆长度1.5m;冲击频率Hz≥35,转数r/min≥260,耗气量L/s≤58;
⑵炸材
2号乳化炸药主要成分为硝酸铵和硝酸钠的混合氧化剂,含少量乳化剂、添加剂和水,具有良好的抗水性和爆破性,炸药爆速不小于3200m/s,作功能力不小于260mL,猛度不小于12mm,殉爆距离不小于3cm,药卷密度不小于0.95~1.30g/cm3,药卷直径32mm,长度300mm,重量200g,有效贮藏期为6个月;步骤1.2、同段最大装药量:根据萨道夫斯基控制爆破震动速度公式,反向推导一次起爆最大装药量公式;
步骤1.3、最大震动速度Vm和一次最大起爆药量Qm的确定爆破震动振速由于受岩石结构、节理、层理、裂隙发育、地下水因素的影响,危险点的理论计算振速值V计与危险点实际监测的振速值V监有一定数据差异,这说明由于受上述因素的影响,V计与V监存在着一定本构关系V计∝V监;根据以往的爆破施工监测数据和高程放大效应,V计与V监存在着V监=a·V计的关系,a为高程效应系数;在地下水丰富、顺着节理方向的危险点振速随着高程增加而增大,a﹥1;在岩层结构完整,节理不发育的地质情况下,危险点的振速随着高程增加反而减小,a﹤1;
各区在爆破时的位置与空腔的形成各不相同,距离R由最小的5.86m增加至11.5m,空腔由3m增加至7m,根据萨道夫斯基公式反推一次最大单响药量,即近距离时Qm=0.27kg,远距离时Qm=2.0kg,根据空腔减震效应,可将最大单响药量提升1.3~1.5倍,可知临近桩基时最大单响药量0.4kg,远离桩基时最大单响药量为2.6kg;
为了避免对周边建筑物造成危害,在爆破施工作业前,必须采用试验法或试爆法确定实际的衰减系数,以及空洞效应对振速的实际影响;试爆时V计取2.0cm/s,以低值进入的方法获得本标段岩层的高程效应系数a,然后再利用萨道夫斯基公式反算出低值V计所需要的最大段别的药量,通过现场试爆,得出危险点的V监值,然后通过多组试爆试验得出多组V计与V监的值,再利用线性回归的数学方法得出V计与V监之间的关系系数;
后续爆破施工,利用监测振速数值V监严格控制每次爆破最大起爆药量;起到对周边建筑物的保护作用;
步骤2、隧道断面开挖爆破参数;
步骤2.1、下穿中环路高架的断面爆破参数;
采用双侧壁导洞法施工,施工时将其分割为9部施工,1部、4部导洞由悬臂掘进机冷挖施工,形成作业面;其余两侧导洞均由机械冷挖3m,形成临空面,进行初期支护,预留核心土后进行控制爆破施工;中间3部导洞最后施工,施工时两侧空腔范围增大且距离桥墩较远,空腔能有效起到减震作用,采用控制爆破施工;
步骤3、装药结构;
装药结构采用连续柱装药结构,连续柱装药结构是将设计计算炸药量连续装入炮孔内,直接将条状炸药和雷管装入,雷管装在药柱的1/3处;
步骤4、堵塞;
堵塞的目的是防止个别飞石和冲炮,保证爆破效果,堵塞要求必须认真严格的堵塞,堵塞材料采用粘泥或软泥,要求不能过稀,可搓成条,也可直接将粘泥散粒装入孔内用木质或竹杆炮棍捣密实;堵塞长度因满足L≥1.2W;
步骤5、起爆及网络;
步骤5.1、爆破网路为孔内微差非电起爆和电子数码雷管起爆网络两种;非电采取簇连法联接,导爆管前9段跳段使用,使段间隔时间不小于50ms,避免振速峰值地震波相叠加而加大爆破振动;为了使爆破达到最佳效果,采用炮孔反向起爆,即将雷管置于炮眼最底层药卷上进行引爆;
步骤5.2、电子起爆网络连接:孔间延时按10~20ms设置,网络采用簇连法连接,连接时将电子雷管卡口连在起爆线上,使用电子雷管起爆器起爆;
步骤6、爆破振动控制:为确保其安全,浅孔爆破主频率40Hz~100Hz,周边受保护建筑物按一般工商业、民用砌块建筑物来考虑比较合理,本区间振速取2.5cm/s;
根据爆破震动速度公式:
式中:R——爆破振动安全允许距离;
Q——炸药量,齐发爆破为总药量,延时爆破为最大单段药量;
V——保护对象所在地安全允许质点振速,2cm/s;
K,α——与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数,取:100;衰减指数,取1.5,应通过现场试验确定;
施工过程中,为有效减震,确保周边环境安全,针对通过中环路高架的区间进行了详细的区域划分,并通过机械冷挖的方式创造临空面,作为爆破时的缓冲空腔;步骤7、浅孔爆破飞石验算
根据浅孔爆破飞石距离经验公式:
Rf=20×n2×W×K
式中:n---爆破作用指数,标准抛掷,取1;
W---最小抵抗线,取0.6m;
K---安全系数,取1.5;其中:
Rf——个别飞石飞散距离,m
计算得Rf=18m,符合距离要求。爆破施工时,必须清理隧道内人员、机械设备,确定安全后才能起爆;
步骤8、爆破空气冲击波验算
因隧道掘进段均采用城镇浅孔爆破法施工,属钻孔松动控制爆破,爆破过程中空气冲击波的衰减较快,影响范围小,故空气冲击波的影响可以忽略不计;
步骤9、爆破施工作业
步骤9.1、爆破设计及审批;
步骤9.2、配备专业施爆人员;
步骤9.3、清除施工区覆盖层和强风化岩石;
步骤9.4、钻孔;
步骤9.5、炮孔检查与验收;
步骤9.6、爆破器材检查与试验;
步骤9.7、布置安全警戒岗;
步骤9.8、装药并安装起爆药;
步骤9.9、炮孔堵塞;
步骤9.10、网路联结及复核;
步骤9.11、清场及实施爆破警戒;
步骤9.12、起爆;
步骤9.13、炮后检查;
步骤9.14、解除警戒;
步骤9.15、爆破总结;
步骤9.16、进入下一个循环作业。
本发明所采用的炸药用量计算充分,能够应对区间隧道开挖环境复杂,下穿中环高架桥、酒店及居民住房等的情况,尤其适用于隧道施工区域与生活设施、建筑、道路较近的情况。因此,本发明所指出的爆破方法具有用量精确、可靠能够有效确保周围保护性设施的稳定及人员的安全。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
一种在高架支墩下方进行隧道爆破的方法,其特征是:包括
步骤1、爆破参数设计;
步骤1.1、设备配置及参数;
⑴成孔设备
隧道爆破炮孔采用YT-28手持风钻打设,成孔直径42mm;钻头直径32mm,钻杆长度1.5m;冲击频率Hz≥35,转数r/min≥260,耗气量L/s≤58;
⑵炸材
2号乳化炸药主要成分为硝酸铵和硝酸钠的混合氧化剂,含少量乳化剂、添加剂和水,具有良好的抗水性和爆破性,炸药爆速不小于3200m/s,作功能力不小于260mL,猛度不小于12mm,殉爆距离不小于3cm,药卷密度不小于0.95~1.30g/cm3,药卷直径32mm,长度300mm,重量200g,有效贮藏期为6个月;步骤1.2、同段最大装药量:根据萨道夫斯基控制爆破震动速度公式,反向推导一次起爆最大装药量公式;
步骤1.3、最大震动速度Vm和一次最大起爆药量Qm的确定爆破震动振速由于受岩石结构、节理、层理、裂隙发育、地下水等因素的影响,危险点的理论计算振速值V计与危险点实际监测的振速值V监有一定数据差异,这说明由于受上述因素的影响,V计与V监存在着一定本构关系V计∝V监;根据以往的爆破施工监测数据和高程放大效应,V计与V监存在着V监=a·V计的关系,a为高程效应系数;在地下水丰富、顺着节理方向的危险点振速随着高程增加而增大,a﹥1;在岩层结构完整,节理不发育的地质情况下,危险点的振速随着高程增加反而减小,a﹤1;
各区在爆破时的位置与空腔的形成各不相同,距离R由最小的5.86m增加至11.5m,空腔由3m增加至7m,根据萨道夫斯基公式反推一次最大单响药量,即近距离时Qm=0.27kg,远距离时Qm=2.0kg,根据空腔减震效应,可将最大单响药量提升1.3~1.5倍,可知临近桩基时最大单响药量0.4kg,远离桩基时最大单响药量为2.6kg;
为了避免对周边建筑物造成危害,在爆破施工作业前,必须采用试验法或试爆法确定实际的衰减系数,以及空洞效应对振速的实际影响;试爆时V计取2.0cm/s,以低值进入的方法获得本标段岩层的高程效应系数a,然后再利用萨道夫斯基公式反算出低值V计所需要的最大段别的药量,通过现场试爆,得出危险点的V监值,然后通过多组试爆试验得出多组V计与V监的值,再利用线性回归的数学方法得出V计与V监之间的关系系数;
后续爆破施工,利用监测振速数值V监严格控制每次爆破最大起爆药量;起到对周边建筑物的保护作用;
步骤2、隧道断面开挖爆破参数;
步骤2.1、下穿中环路高架的断面爆破参数;
采用双侧壁导洞法施工,施工时将其分割为9部施工,1部、4部导洞由悬臂掘进机冷挖施工,形成作业面;其余两侧导洞均由机械冷挖3m,形成临空面,进行初期支护,预留核心土后进行控制爆破施工;中间3部导洞最后施工,施工时两侧空腔范围增大且距离桥墩较远,空腔能有效起到减震作用,采用控制爆破施工;
步骤3、装药结构;
装药结构采用连续柱装药结构,连续柱装药结构是将设计计算炸药量连续装入炮孔内,直接将条状炸药和雷管装入,雷管装在药柱的1/3处;
步骤4、堵塞;
堵塞的目的是防止个别飞石和冲炮,保证爆破效果,堵塞要求必须认真严格的堵塞,堵塞材料采用粘泥或软泥,要求不能过稀,可搓成条,也可直接将粘泥散粒装入孔内用木质或竹杆炮棍捣密实;堵塞长度因满足L≥1.2W;
步骤5、起爆及网络;
步骤5.1、爆破网路为孔内微差非电起爆和电子数码雷管起爆网络两种;非电采取簇连法联接,导爆管前9段跳段使用,使段间隔时间不小于50ms,避免振速峰值地震波相叠加而加大爆破振动;为了使爆破达到最佳效果,采用炮孔反向起爆,即将雷管置于炮眼最底层药卷上进行引爆;
步骤5.2、电子起爆网络连接:孔间延时按10~20ms设置,网络采用簇连法连接,连接时将电子雷管卡口连在起爆线上,使用电子雷管起爆器起爆;
步骤6、爆破振动控制:为确保其安全,浅孔爆破主频率40Hz~100Hz,周边受保护建筑物按一般工商业、民用砌块建筑物来考虑比较合理,本区间振速取2.5cm/s;
根据爆破震动速度公式:
式中:R——爆破振动安全允许距离;
Q——炸药量,齐发爆破为总药量,延时爆破为最大单段药量;
V——保护对象所在地安全允许质点振速,2cm/s;
K,α——与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数,取:100和衰减指数,取1.5,应通过现场试验确定;
施工过程中,为有效减震,确保周边环境安全,针对通过中环路高架的区间进行了详细的区域划分,并通过机械冷挖的方式创造临空面,作为爆破时的缓冲空腔;步骤7、浅孔爆破飞石验算
根据浅孔爆破飞石距离经验公式:
Rf=20×n2×W×K
式中:n---爆破作用指数,标准抛掷,取1;
W---最小抵抗线,取0.6m;
K---安全系数,取1.5;其中:
Rf——个别飞石飞散距离,m
计算得Rf=18m,符合距离要求。爆破施工时,必须清理隧道内人员、机械设备,确定安全后才能起爆;
步骤8、爆破空气冲击波验算
因隧道掘进段均采用城镇浅孔爆破法施工,属钻孔松动控制爆破,爆破过程中空气冲击波的衰减较快,影响范围小,故空气冲击波的影响可以忽略不计;
步骤9、爆破施工作业
步骤9.1、爆破设计及审批;
步骤9.2、配备专业施爆人员;
步骤9.3、清除施工区覆盖层和强风化岩石;
步骤9.4、钻孔;
步骤9.5、炮孔检查与验收;
步骤9.6、爆破器材检查与试验;
步骤9.7、布置安全警戒岗;
步骤9.8、装药并安装起爆药;
步骤9.9、炮孔堵塞;
步骤9.10、网路联结及复核;
步骤9.11、清场及实施爆破警戒;
步骤9.12、起爆;
步骤9.13、炮后检查;
步骤9.14、解除警戒;
步骤9.15、爆破总结;
步骤9.16、进入下一个循环作业。
本发明所采用的炸药用量计算充分,能够应对区间隧道开挖环境复杂,下穿中环高架桥、酒店及居民住房等的情况,尤其适用于隧道施工区域与生活设施、建筑、道路较近的情况。因此,本发明所指出的爆破方法具有用量精确、可靠能够有效确保周围保护性设施的稳定及人员的安全。
Claims (1)
1.一种在高架支墩下方进行隧道爆破的方法,其特征是:包括步骤1、爆破参数设计;
步骤1.1、设备配置及参数;
⑴成孔设备
隧道爆破炮孔采用YT-28手持风钻打设,成孔直径42mm;钻头直径32mm,钻杆长度1.5m;冲击频率Hz≥35,转数r/min≥260,耗气量L/s≤58;
⑵炸材
2号乳化炸药主要成分为硝酸铵和硝酸钠的混合氧化剂,含少量乳化剂、添加剂和水,具有良好的抗水性和爆破性,炸药爆速不小于3200m/s,作功能力不小于260mL,猛度不小于12mm,殉爆距离不小于3cm,药卷密度不小于0.95~1.30g/cm3,药卷直径32mm,长度300mm,重量200g,有效贮藏期为6个月;
步骤1.2、同段最大装药量:根据萨道夫斯基控制爆破震动速度公式,反向推导一次起爆最大装药量公式;
步骤1.3、最大震动速度Vm和一次最大起爆药量Qm的确定
爆破震动振速由于受岩石结构、节理、层理、裂隙发育、地下水因素的影响,危险点的理论计算振速值V计与危险点实际监测的振速值V监有一定数据差异,这说明由于受上述因素的影响,V计与V监存在着一定本构关系V计∝V监;根据以往的爆破施工监测数据和高程放大效应,V计与V监存在着V监=a·V计的关系,a为高程效应系数;在地下水丰富、顺着节理方向的危险点振速随着高程增加而增大,a﹥1;在岩层结构完整,节理不发育的地质情况下,危险点的振速随着高程增加反而减小,a﹤1;
各区在爆破时的位置与空腔的形成各不相同,距离R由最小的5.86m增加至11.5m,空腔由3m增加至7m,根据萨道夫斯基公式反推一次最大单响药量,即近距离时Qm=0.27kg,远距离时Qm=2.0kg,根据空腔减震效应,可将最大单响药量提升1.3~1.5倍,可知临近桩基时最大单响药量0.4kg,远离桩基时最大单响药量为2.6kg;
为了避免对周边建筑物造成危害,在爆破施工作业前,必须采用试验法或试爆法确定实际的衰减系数,以及空洞效应对振速的实际影响;试爆时V计取2.0cm/s,以低值进入的方法获得本标段岩层的高程效应系数a,然后再利用萨道夫斯基公式反算出低值V计所需要的最大段别的药量,通过现场试爆,得出危险点的V监值,然后通过多组试爆试验得出多组V计与V监的值,再利用线性回归的数学方法得出V计与V监之间的关系系数a;
后续爆破施工,利用监测振速数值V监严格控制每次爆破最大起爆药量;起到对周边建筑物的保护作用;
步骤2、隧道断面开挖爆破参数;
步骤2.1、下穿中环路高架的断面爆破参数;
采用双侧壁导洞法施工,施工时将其分割为9部施工,1部、4部导洞由悬臂掘进机冷挖施工,形成作业面;其余两侧导洞均由机械冷挖3m,形成临空面,进行初期支护,预留核心土后进行控制爆破施工;中间3部导洞最后施工,施工时两侧空腔范围增大且距离桥墩较远,空腔能有效起到减震作用,采用控制爆破施工;
步骤3、装药结构;
装药结构采用连续柱装药结构,连续柱装药结构是将设计计算炸药量连续装入炮孔内,直接将条状炸药和雷管装入,雷管装在药柱的1/3处;
步骤4、堵塞;
堵塞的目的是防止个别飞石和冲炮,保证爆破效果,堵塞要求必须认真严格的堵塞,堵塞材料采用粘泥或软泥,要求不能过稀,可搓成条,也可直接将粘泥散粒装入孔内用木质或竹杆炮棍捣密实;堵塞长度因满足L≥1.2W;
步骤5、起爆及网络;
步骤5.1、爆破网路为孔内微差非电起爆和电子数码雷管起爆网络两种;非电采取簇连法联接,导爆管前9段跳段使用,使段间隔时间不小于50ms,避免振速峰值地震波相叠加而加大爆破振动;为了使爆破达到最佳效果,采用炮孔反向起爆,即将雷管置于炮眼最底层药卷上进行引爆;
步骤5.2、电子起爆网络连接:孔间延时按10~20ms设置,网络采用簇连法连接,连接时将电子雷管卡口连在起爆线上,使用电子雷管起爆器起爆;
步骤6、爆破振动控制:为确保其安全,浅孔爆破主频率40Hz~100Hz,周边受保护建筑物按一般工商业、民用砌块建筑物来考虑比较合理,本区间振速取2.5cm/s;
根据爆破震动速度公式:
式中:R——爆破振动安全允许距离;
Q——炸药量,齐发爆破为总药量,延时爆破为最大单段药量;
V——保护对象所在地安全允许质点振速,2cm/s;
K,α——与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数,取:100;衰减指数,取1.5,应通过现场试验确定;
施工过程中,为有效减震,确保周边环境安全,针对通过中环路高架的区间进行了详细的区域划分,并通过机械冷挖的方式创造临空面,作为爆破时的缓冲空腔;步骤7、浅孔爆破飞石验算
根据浅孔爆破飞石距离经验公式:
Rf=20×n2×W×K
式中:n---爆破作用指数,标准抛掷,取1;
W---最小抵抗线,取0.6m;
K---安全系数,取1.5;其中:
Rf——个别飞石飞散距离,m
计算得Rf=18m,符合距离要求;
爆破施工时,必须清理隧道内人员、机械设备,确定安全后才能起爆;
步骤8、爆破空气冲击波验算
因隧道掘进段均采用城镇浅孔爆破法施工,属钻孔松动控制爆破,爆破过程中空气冲击波的衰减较快,影响范围小,故空气冲击波的影响可以忽略不计;
步骤9、爆破施工作业
步骤9.1、爆破设计及审批;
步骤9.2、配备专业施爆人员;
步骤9.3、清除施工区覆盖层和强风化岩石;
步骤9.4、钻孔;
步骤9.5、炮孔检查与验收;
步骤9.6、爆破器材检查与试验;
步骤9.7、布置安全警戒岗;
步骤9.8、装药并安装起爆药;
步骤9.9、炮孔堵塞;
步骤9.10、网路联结及复核;
步骤9.11、清场及实施爆破警戒;
步骤9.12、起爆;
步骤9.13、炮后检查;
步骤9.14、解除警戒;
步骤9.15、爆破总结;
步骤9.16、进入下一个循环作业。
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- 2020-11-02 CN CN202011206331.2A patent/CN112484589B/zh active Active
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