城市地铁施工中的暗挖隧道减震控制爆破设计

 　　文章旨在减少城市人口密集区地铁暗挖爆破带给周边的影响，设计出城市地铁施工中的暗挖隧道减震控制爆破设计方法，通过分析了爆破的基本情况，提出二氧化碳爆破的方法，以青岛地铁一号线西镇站的临时竖井和2号风井为例，对城市地铁施工中的暗挖隧道减震控制爆破技术作了具体的分析。

　　《施工技术》创刊于1958年，是由中华人民共和国住房和城乡建设部主管，亚太建设科技信息研究院、中国建筑设计研究院、中国建筑工程总公司、中国土木工程学会主办，国际刊号ISSN:1002-8498,国内刊号CN:11-2831/TU.国内建设系统的国家级、核心科技期刊。

　　前言

　　21世纪的今天，地铁的大规模化发展推动了城市现代化进程，而城市地铁施工暗挖隧道的爆破设计更要减少带给周边居民的影响，做好暗挖隧道减震控制设计。对于如何做好城市地铁施工中的暗挖隧道减震控制爆破设计始终是建筑行业高度重视的一个焦点。本文提出了一种二氧化碳爆破方法，对此作了具体的探讨分析。

　　1.工程概况

　　西镇站位于费县路、西藏路与郓城北路三条道路交叉路口之间，沿费县路东西方向布置，为地下两层岛式车站。车站上方地面起伏较大，东西高差达8m。现状道路交通流量较大。车站周边多为多层砖混结构建筑物，车站主体中部位置南侧为多层砖混结构老宅区，北侧为两栋32层、33层的西藏路小区，车站西北角为33层新建高层小区。临时竖井位于B出入口西北侧，原西藏路小区绿地内，初支净空尺寸为5m×8m，前期作为临时竖井，后期作为西镇站的临时竖井，竖井深约30.55m，采用倒挂井壁法施工，初期支护厚度为250mm，由喷射混凝土、钢筋网片及钢筋格栅组成，井内采用临时中隔壁结合型钢支撑体系，井口设2000×2000mm锁口圈梁。

　　2.爆破设计

　　2.1爆破的基本分析

　　西镇站地铁施工需要分析地质条件，本工程爆破控制的重点是实现爆破震动效应的控制，减少爆破的震动，同时也要带给地面建筑较小的影响，做好地表沉降的控制。减少城市人口密集区地铁暗挖爆破对周边的影响。工程中因为距附近居民楼太近，不能使用普通炸药爆破，特提出使用二氧化碳爆破这种新型爆破技术。二氧化碳爆破是冷爆破，所谓“冷”就是二氧化碳冷爆破是液态变成气态的过程，因此吸收周围大量的热量，使周围环境变冷，不会引爆瓦斯、煤尘。二氧化碳爆破产生的振动微弱，破坏力很小，对于保护建筑物，较少冲击地压诱发因素等非常有力。二氧化碳冷爆破的爆速大大低于炸药雷管爆破。

　　2.2爆破方法

　　基于二氧化碳爆破过程，主要是二氧化碳气体一旦处于高压状态下，就会呈现出液态变化的状态，在高压液态二氧化碳压缩之后，将其放入圆柱体容器内，安全膜和破裂片提前装入，同时导热棒和密封圈也逐步装入，合金帽拧紧之后完成了爆破管的前期准备。爆破管插入钻好的炮眼之后进行固定，并对炮孔进行严密封闭，加热棒电极和起爆器电源连接，当按下起爆器时高导热棒中通过微电流的时候产生热量，使液态二氧化碳迅速气化变为气态二氧化碳，体积急剧膨胀产生一定的能量，并导致高压岩体开裂。此时需要做好高压冲击波的分析工作。

　　二氧化碳爆破原理就是利用液态二氧化碳在突然快速加热的条件下，急剧快速气化膨胀，产生强大冲击力的原理，通过适当的控制，造成爆破破岩的效果。

　　首先，采用充装机将液态的二氧化碳装入爆破管内，一般情况下每根爆破管装填0.8kg(还要装入爆破片、加热器等)，并将爆破管装入炮孔，对炮孔进行严密封闭;然后采用智能云安全发爆器激活爆破管里面的加热器，使液态二氧化碳在快速加热的条件下，急速膨胀1000-2000倍以上，强大的冲击力(200-400Mpa)，首先冲破爆破片，接着沿着设定的出气孔快速冲出，冲出后，由于爆破钻孔封闭，不能自由外泄，从而对周围的岩石产生冲击，产生破坏作用，形成破岩效果。

　　竖井爆破布孔方式，首先在中间打3个直径为90mm的垂直空孔，深度3米，不装爆破管。然后在其周围打9个掏槽眼，掏曹眼间距0.5米，向中心倾斜80度，深度1.5米。辅助眼孔距0.6米，周边眼孔距0.5米。爆破管出气方向为垂直于周边墙壁。起爆时依次起爆掏槽眼，辅助眼，周边眼。

　　打孔过程，qb73爆破管需要打中90的孔孔深3m。将第一根爆破管和第二根爆破管先连接好，插好插销。依次连接，一共连接5根管，并将第一根爆破管的DC插头剪短，把两个线缠在一起，并用绝缘胶布缠好。然后把锥头连上。先插入连接好的两根爆破管插入孔中，插入前先把提拉杆插到第二根爆破管的释放管中，然后插入孔中。隧道实际开挖过程有着较大的难度，但是经过一系列的爆破试验，检测所得震速数据基本上都是0.3cm/s以下(设计震速不得大于0.5cm/s)。钻爆法施工的隧道，应采用光面或预裂控制爆破开挖技术，以减小超挖及对围岩的扰动，充分发挥围岩的承载能力，减小对周边居民的影响。爆破使用的物资要固定房间安放，并且保证24小时有人值班看守。为了降低爆破噪声及砼拌合站扬尘污染，本站采用全封闭厂棚，在每个竖井口安装使用卷扬机开闭的隔音板，爆破前使用橡胶炮被对爆破面进行覆盖并关闭隔音板减振降噪。

　　3.结语

　　总而言之，基于城市地铁施工中暗挖隧道减震控制爆破设计过程，应用二氧化碳爆破方法有诸多的便利，二氧化碳爆破施工过程，有着较高的安全性，不产生任何有害气体，同时也没有炸药审批的繁琐程序，实际爆破过程降低了扬尘比例，同时在复杂作业环境内可以进行有效使用。在多个爆破筒并联的时候，有著较大的爆破威力，同时也有着较大的爆破后岩石个体。但是二氧化碳爆破过程，有着较低的效率，单位产量也是相对较低的，遇到坚硬的岩石则需要多次爆破才能满足施工要求，有着较高的成本和较高的设备要求，虽然没有较大的爆破震动力，但是仍然有着比较明显的声响。

《城市地铁施工中的暗挖隧道减震控制爆破设计》

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