CN206815405U - 一种密集钻孔填砂隔振排桩防爆破震动结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种密集钻孔填砂隔振排桩防爆破震动结构，包括隔振排桩、多空隙填充材料、不透水回填材料、隔振沟槽和防水布；所述隔振排桩位于拟建隧道与保护目标之间的隔振沟槽内；该隔振排桩平面布置范围应涵盖不满足爆破安全允许距离或不满足保护目标安全管理距离的区段并宜向外延伸；该隔振排桩平面走向平行于隧道边线或环绕保护目标基础或管线外轮廓周边直线布置；该隔振排桩平面布置采用密集钻孔方式，即孔距小于桩径；所述多空隙填充材料密实的填充入隔振排桩内；该隔振排桩接近地表的一段采用不透水材料回填，孔口以防水布覆盖。本实用新型通过设置密集钻孔填砂隔振排桩，从切断、干扰工程爆破震动传播途径着手，屏蔽、削弱振动影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及道路隧道施工技术领域。
背景技术
公路与城市道路隧道等地下结构物的修建过程中，当采用钻爆法(即通过钻孔、装药、爆破岩石的方法)开挖硐室时，爆破振动是工程爆破作业无法消除的效应之一，往往成为首要的环境公害。
爆破振动对于邻近建(构)筑物、文物、边坡、管线或仪器设备等安全与正常使用将产生严重影响，易引发开裂、损毁、失稳、渗漏、失效等事故或造成周边人群的不安与不适，为此必须加以严格控制。
爆破振动的产生、传播与目标保护过程，存在爆破震源、传播途径、场地条件与保护目标四大影响因素。其中，工程地质与水文地质等场地条件是无法选择与改变的；保护目标通常是难以改造的，特别是爆破作业影响范围内存在多个保护目标时，只能根据被保护目标的结构与基础形式、使用状况、重要程度等自身特性，研究其振动响应特征、评估风险程度，以确定防护标准。
工程爆破振动的控制需自爆破震源、传播途径两方面着手采取技术措施。
控制爆破震源方面，目的是尽量减小爆源产生的振动能量，一般采用光面爆破(沿开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区之后起爆，以形成平整的轮廓面的爆破作业)或预裂爆破(沿开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区之前起爆，从而在爆区与保留区之间形成预裂缝，以减弱主爆孔爆破对保留岩体的破坏并形成平整轮廓面的爆破作业)方法。特殊情况下亦可采用静爆法。
控制传播途径方面，目的是切断、削弱或屏蔽振动的传播，可采取洞内预切(掏)槽、洞外开挖隔(减)振沟与设置隔振排桩等技术措施。
采用光面爆破或预裂爆破方法、优化爆破设计参数等控制爆破技术，是降低爆破振动有害效应的根本措施，但受限于城市环境下的空间局促及工程地质条件、地形环境、开挖方法、断面尺寸、循环进尺、钻孔机具、爆破材料、出渣能力等综合因素，往往不能将爆破振动完全控制于安全标准之内。当限制最大一段起爆药量及一次爆破用药量时，将大幅降低开挖效率，无法满足施工进度要求。
静态爆破虽然具有无振动、无冲击、无噪声、无粉尘、无爆炸危险等优点，但其存在施工周期长、效率低、造价高及对配套钻孔设备要求高等缺点及可能由药剂引发的环境污染等问题，在隧道工程施工领域应用并不广泛。
洞内预切(掏)槽技术可以有效削弱爆破地震波的传播，但存在增加施工工序、延长施工时间、洞内作业环境差(粉尘、噪音等)及增加特种机械(如铣挖机或单、多悬臂掘进机等)配备等不足。当围岩属硬质岩时，依靠机械成槽工期长、效率低、成本高的缺点更为突出，甚至不具备可行性。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种密集钻孔填砂隔振排桩防爆破震动结构，通过设置密集钻孔填砂隔振排桩，从切断、干扰工程爆破震动传播途径着手，以解决屏蔽、削弱振动影响的技术问题。
为了实现上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种密集钻孔填砂隔振排桩防爆破震动结构，包括隔振排桩、多空隙填充材料、不透水回填材料、隔振沟槽和防水布；所述隔振排桩位于拟建隧道，即震源与保护目标之间的隔振沟槽内；该隔振沟槽的宽度、深度根据震源确定；该隔振排桩平面布置范围应涵盖不满足爆破安全允许距离或不满足保护目标安全管理距离的区段并宜向外延伸；该隔振排桩平面走向平行于隧道边线或环绕保护目标基础或管线外轮廓周边直线布置；该隔振排桩平面布置采用密集钻孔方式，即孔距小于桩径；所述多空隙填充材料密实的填充入隔振排桩内；该隔振排桩接近地表的一段采用不透水材料回填，孔口以防水布覆盖。
所述多空隙填充材料采用中粗砂或矿渣。
所述不透水材料采用黏土。
本实用新型的优点如下：
采取设置密集钻孔填砂隔振排桩的技术措施后，可以有效降低硐室开挖爆破振动有害效应、满足保护目标质点振速控制标准，缓解快速施工与保护环境之间的矛盾，并具有工艺简单、易于实施、造价较低的优点。
1、本实用新型采用了与“在地表施做具有一定宽度、深度的隔振沟槽”的形式，有效的降低了不是以地表土体为主要传播路径的爆破震动。
2、本实用新型以中粗砂为填充材料，具有多空隙特性，可以显著改变震动传播路径上的介质特性(空隙率、密实度、坚硬程度等)，更适用于干扰、阻断岩质地层条件下的振动传播，对岩质地层条件下隧道等工程的开挖采用爆破法时显然更为高效。
附图说明
图1是本实用新型的布设横断面示意图。
图2是本实用新型的布设平面示意图。
图中编号：1、采用钻爆法施工的隧道，2-1、密集钻孔填砂隔振排桩，2-2、孔口隔水、防水、排水等措施，3、保护目标(对振动敏感的建构筑物、文物、边坡、管线、仪器设备等，图中以管线为例)，4、地面道路。
具体实施方式
本实用新型的结构及布设形式参见图1、2所示。
本实用新型是采用钻爆法开挖的道路隧道等地下工程施工中，为保障邻近地下管线或地下建(构)筑物安全与正常使用，达到爆破振速控制标准而采取的技术措施。
为实现上述目的，本实用新型创造中所采用的技术手段、技术方案、工作原理、结构特征等，(对于食品、药品、材料等无确定形状产品发明应提供产品的成份配比、加工工艺；对于方法发明应详细提供实施该方法的步骤、条件)要清楚、准确地加以描述。这些区别于现有技术的本实用新型创造的发明点要尽可能地描述清楚，以使本领域内的普通技术人员能实施为准，并且在描述每项技术手段时相应地说明其在发明中所起的作用。
在采用钻爆法开挖的道路隧道等地下工程施工中，为保障邻近建(构)筑物、文物、地下管线、精密仪器、边坡等对振动敏感的保护目标的安全与正常使用，消除或减缓周边人群的不安与不适，达到监测点振速控制标准，适应工程场地环境并便于施工，提出技术措施如下：
在拟建隧道(即震源)与保护目标之间施做隔振排桩。
该隔振排桩平面布置范围应涵盖不满足爆破安全允许距离(或不满足保护目标安全管理距离)的区段并宜向外延伸。
该隔振排桩平面走向宜平行于隧道边线或环绕保护目标基础(或管线外轮廓)周边直线布置。
该隔振排桩平面布置采用密集钻孔方式，即孔距小于桩径，以达到切断振动传播路径的效果。
该隔振排桩内采用中粗砂、矿渣或其他多空隙材料填充密实。
该隔振排桩接近地表的一段采用黏土等不透水材料回填，孔口以防水布覆盖；桩位不宜置于低洼处，当布置于低洼处时应采用素混凝土、砂浆等砌筑自孔口向外的反坡，以防止地表水汇入。
该隔振排桩为临时防护措施，隧道开挖完成后可不处理或桩孔内灌浆充填。
本实用新型对一座单洞三车道单向行车、城市快速路标准设计的隧道，进行隔振应用。隧道采用钻爆法开挖、复合式衬砌结构，最大开挖宽度16.81m、高度11.62m、开挖面积160.3m2。
隧道在约180m长度范围内与一段超高压液化天然气(LNG)管线近距离并行。该管道为外径圆钢管，位于地表以下覆土厚度约0.5m～1.7m处。并行段隧道埋深(拱顶覆土厚度)为8.6m～15.9m，与LNG管线水平投影最小净距为7.1m、竖向最小距离为6.9m。
该段自地表以下分布约4m～5m厚人工填土层，洞身开挖围岩为全风化～微风化凝灰熔岩，其中中风化～微风化段需采用爆破开挖。
依据要求，隧道与LNG管并行段及前后各50m范围，爆破振速控制标准为传至管道处的水平振速不大于2.5cm/s。
该管线紧邻地面通行道路一侧浅覆土直埋敷设，与拟建隧道并行距离长、水平距离近，一旦受振动影响发生变形、泄漏、爆燃，极易造成重大事故，具有极高风险；根据对场地岩体振动特性、位置关系及振速控制标准的分析，初步测算的单次爆破最大药量约为69g，难以满足爆破开挖工艺及施工进度要求，必须采取辅助减(隔)振措施。为此，施工图设计中做出专项保护方案并经反复论证，施工中采取措施如下：
隧道与LNG管并行段及前后各50m范围内，隧道与LNG管之间，平行于隧道开挖边线设置单排密集钻孔隔振砂桩。桩径桩间距40cm，桩底不高于隧道开挖轮廓底高程，桩长23.8m～27.2m，桩内满灌中粗砂，桩顶端1m范围内采用粘性土封填，并以防水布遮盖孔口。
该段施工时以“少装药、短进尺”的原则，严格按照爆破方案实施，最大限度地减少一次起爆药量。同时加强以质点水平振速监测为重点的全过程监控量测工作，并制定有三级预警管理体系及应急处置预案。
该隧道与LNG管道并行段已完成开挖，监测结果显示，各测点水平振动速度均满足不大于2.5cm/s的管理标准，达到了隧道施工顺利、管线运行安全的目的，“密集钻孔填砂隔振排桩”的措施发挥了重要的作用。
Claims (3)
1.一种密集钻孔填砂隔振排桩防爆破震动结构，其特征在于，包括隔振排桩、多空隙填充材料、不透水回填材料、隔振沟槽和防水布；所述隔振排桩位于拟建隧道，即震源与保护目标之间的隔振沟槽内；该隔振沟槽的宽度、深度根据震源确定；该隔振排桩平面布置范围应涵盖不满足爆破安全允许距离或不满足保护目标安全管理距离的区段并宜向外延伸；该隔振排桩平面走向平行于隧道边线或环绕保护目标基础或管线外轮廓周边直线布置；该隔振排桩平面布置采用密集钻孔方式，即孔距小于桩径；所述多空隙填充材料密实的填充入隔振排桩内；该隔振排桩接近地表的一段采用不透水材料回填，孔口以防水布覆盖。
2.根据权利要求1所述的一种密集钻孔填砂隔振排桩防爆破震动结构，其特征在于，所述多空隙填充材料采用中粗砂或矿渣。
3.根据权利要求1所述的一种密集钻孔填砂隔振排桩防爆破震动结构，其特征在于，所述不透水材料采用黏土。
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| CN201720451879.0U CN206815405U (zh) | 2017-04-27 | 2017-04-27 | 一种密集钻孔填砂隔振排桩防爆破震动结构 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106988350A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-07-28 | 北京市市政工程设计研究总院有限公司 | 一种密集钻孔填砂隔振排桩防爆破震动结构 |
| CN108589799A (zh) * | 2018-05-07 | 2018-09-28 | 五冶集团上海有限公司 | 一种降低打桩对周围建筑物振动影响的方法 |
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- 2017-04-27 CN CN201720451879.0U patent/CN206815405U/zh active Active
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