盾構(gòu)隧道的爆破施工監(jiān)測與安全防護

1、摘要城市地鐵盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工中，通常采取爆破方案對基巖進行處理。文章針對施工現(xiàn)場地處深圳市5A 級主要大型主題樂園歡樂谷內(nèi)的盾構(gòu)工程，對在建構(gòu)筑物和已建成構(gòu)筑物的安全防護提出了一些關(guān)于爆破施工中地上、地下安全防護與監(jiān)測的思路和解決辦法。關(guān)鍵詞盾構(gòu)隧道 爆破 監(jiān)測 安全防護 1工程概況 深圳地鐵二號線世界之窗站僑城北站為盾構(gòu)區(qū)間隧道，隧道下穿歡樂谷旅游景區(qū)，左右線間距為 13.2 m ，左線全長 1 244 m ，右線隧道全長 1 218m，共812環(huán)。原設計地層主要以粉質(zhì)粘土、礫質(zhì)粘性土、全風化花崗巖、強風化花崗巖為主，右線盾構(gòu)正常貫通；左線盾構(gòu)掘進至 562環(huán)時，經(jīng)補勘發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)機刀盤

2、前方 1027 m 的隧道開挖范圍內(nèi)出現(xiàn)上軟下硬地層，主要為微風化球狀花崗巖和基巖突起，盾構(gòu)機頭處在深圳市歡樂谷內(nèi)。為保證盾構(gòu)機能順利通過，同時確保建構(gòu)筑物安全，擬采用爆破的方法處理盾構(gòu)前方 1027 m范圍內(nèi)突起的基巖。 線路爆破區(qū)域處于深圳市 5A級主要大型主題樂園歡樂谷內(nèi)，距最近居民區(qū)有 200300m，雖然在改擴建項目施工場地內(nèi)，但與正常開放景區(qū)僅有一墻之隔，周邊高風險娛樂設施（過山車）等在建構(gòu)筑物和已建成不同材質(zhì)和結(jié)構(gòu)類型的構(gòu)筑物眾多（盾構(gòu)隧道右線、金山面點王等），施工地點又緊臨水世界演繹廣場的深基坑，開園期間景區(qū)內(nèi)工作、游玩人員繁雜。項目面臨的周邊情況非常復雜，要確保項目施工安全可

3、控、萬無一失，必須制定非常嚴密的爆破安全監(jiān)測與防護方案. 2安全防護及監(jiān)測方案2.1安全防護方案 基于以上因素，線路爆破以地下深孔控制爆破施工為主，主要爆破盾構(gòu)線路開挖輪廓內(nèi)基巖。根據(jù)爆區(qū)的周邊環(huán)境，采用減震爆破和控制炸藥量，分段施工、分段爆破的方法，對可能出現(xiàn)爆破震動、飛濺、地表隆起、機械傷害等安全風險分類別進行全方位防護。2.2監(jiān)測方案 爆破施工安全監(jiān)測先以實地建、構(gòu)筑物調(diào)查為主，并對現(xiàn)場爆破區(qū)域進行地質(zhì)補勘，結(jié)合現(xiàn)場情況與圖紙核對。通過爆破安全風險排查，確定爆破警戒區(qū)域內(nèi)需要監(jiān)測的重點項目及范圍。 爆破作業(yè)時，重點做好爆破震動和地表位移監(jiān)測，以便及時反饋數(shù)據(jù)。其中建筑中金礦面點王、燈塔距

4、離左線盾構(gòu)隧道爆破區(qū)域較近，應作為重點監(jiān)控項目。而盾構(gòu)隧道左線洞襯砌迎爆側(cè)所受地震波的影響最為顯著，如果震速過大會導致襯砌的損傷，因此施工中應作為監(jiān)測的重中之重。 3施工監(jiān)測3.1爆破點附近構(gòu)筑物、設施及在建工程調(diào)查統(tǒng)計 爆破前，安排專人對現(xiàn)場在建工程、臨近構(gòu)筑物以及設施進行調(diào)查，重點調(diào)查其距爆破地點的直線距離、結(jié)構(gòu)類型、露天邊坡的穩(wěn)定狀況以及爆破安全規(guī)程規(guī)定允許爆破震速。具體調(diào)查結(jié)果見表1。3.2施工檢測 經(jīng)分析，爆破施工產(chǎn)生的最大震速出現(xiàn)在盾構(gòu)隧道迎爆側(cè)的拱腳和邊墻，綜合考慮上述因素并結(jié)合工程實際 爆破線路長度為 17 m ，震動測試監(jiān)測點在左線盾構(gòu)隧道內(nèi)以 5 m 為間距依次布置四個斷面

5、，監(jiān)測長度為20 m ，每個斷面各兩個測點，即拱腳和邊墻，每個測點布置徑向和切向各一個拾振器。 爆破區(qū)域附近的其它建筑物上，根據(jù)歡樂谷及相關(guān)規(guī)范的要求布設沉降及位移監(jiān)測點，在每次爆破前后對附近建筑物進行沉降及位移監(jiān)測，并請專業(yè)的第三方監(jiān)測單位對爆破區(qū)域附近的建筑物進行爆破震速監(jiān)測。若發(fā)現(xiàn)有超出規(guī)范的監(jiān)測點，及時上報，調(diào)整方案后方可根據(jù)方案進行下一步施工。 4安全防護4.1警戒區(qū)域與時間安排 考慮到歡樂谷開園夏季為 9 : 00，將實際爆破施工定為 6 : 008 : 00內(nèi)兩個小時，趕在開園前 1 小時完成爆破施工，為園區(qū)工作人員進入工作崗位，完成開園的準備工作預留充足的時間。 以爆破區(qū)域為中

6、心，半徑 100m圓形范圍為警戒范圍，爆破前對地上和地下盾構(gòu)隧道內(nèi)的人員進行清場，并單獨設置四個警戒點位置，防止人員和其它車輛進入爆破警戒區(qū)域。具體布置見圖1。4.2震動控制 炸藥用量的震速控制 按照 GB6722-2003 爆破安全規(guī)程和深圳市公安局的規(guī)定，對既有建筑物等按照規(guī)程規(guī)定爆破震速進行控制。距離最近的木結(jié)構(gòu)允許安全震動速度為 3.5 cm/s，交通隧道的允許安全震動速度為1020 cm/s。為了保證爆破震動不影響鄰近居民與游客的生活，分別按木結(jié)構(gòu)取 3.5 cm/s、交通隧道取 10 cm/s進行裝藥設計對比。與爆破場地條件有關(guān)系數(shù)，取k = 180；與地質(zhì)條件有關(guān)系數(shù)，取 a=1

7、.9；藥量指數(shù)，取m = 1/3，代入公式 計算。在施工中嚴格控制單段最大藥量 ，使其小于 3.28 kg 。 爆破方法的震動控制 爆破施工采用分段爆破的方法，共分16 個基巖爆破斷面和 8 個孤石爆破斷面，每個斷面45個炮眼不等。每 20 個眼為一段，每次起爆 5 個眼分四次起爆。正式爆破前通過試爆確定爆破參數(shù)，調(diào)整炸藥用量。爆破時首先對前排孔進行爆破創(chuàng)造臨空面，再對后排孔進行逐個起爆。起爆方向背向左線隧道方向，先起爆離左線最遠的炮孔，創(chuàng)造出臨空面使其震動對左線隧道的影響最小。 在水世界看臺與爆破區(qū)域之間加設兩排減震孔，孔深25 m ，孔距 0.5 m,長度不小于20m。4.3爆破飛濺防護

8、爆破位置在地下 24 m ，控制爆破不會有飛石產(chǎn)生，只有在爆破后產(chǎn)生的高壓氣體會將炮孔內(nèi)的泥漿壓出孔外。為了防止涌出的泥漿飛濺和地面隆起，爆破作業(yè)時地表采取沙袋 + 鐵板的聯(lián)合防護體系，沙包加鐵板總重不得小于1 t，如圖 2 所示。4.4既有建筑物的保護 左線既有盾構(gòu)隧道的保護 世僑盾構(gòu)區(qū)間左右線隧道間距為 7 m ，為防止右線爆破對左線隧道管片結(jié)構(gòu)造成影響，采取對爆破區(qū)域隧道進行加強支護的措施來保證左線隧道的安全。在右線爆破區(qū)域?qū)淖缶€隧道區(qū)段內(nèi)，布設工字鋼拱架對隧道進行加固，拱架排間距 1.5m，兩排拱架之間采用 I10型鋼進行連接。每榀拱架與隧道管片間設 14個接觸點，鋼拱架與管片之間

9、可采用木楔填塞，以保證管片有一定的彈性變形。具體加固示意見圖 3 。 過山車基坑和結(jié)構(gòu)保護措施 過山車基坑周圍預埋水平位移及沉降監(jiān)測點，爆破前、后進行監(jiān)測，距離爆破點較近的基坑采取滿堂腳手架進行支撐，支撐點與基坑壁接觸部位采用木板、絲杠支撐。新、老過山車的鋼結(jié)構(gòu)連接處，爆破前、后進行詳細檢查，爆破前對所有受力螺栓、錨具等依據(jù)相關(guān)規(guī)范施加預緊力，檢查焊接處有無脫焊；爆破后檢查有無新生裂紋和位移情況。對于在建項目受力體系需要轉(zhuǎn)換的，爆破前未轉(zhuǎn)換需要臨時驗收。4.5應急預案及其它防護 在施工中發(fā)生人身傷亡事故和其它事故可能有鉆孔機械傷害、爆炸傷害等。根據(jù)國內(nèi)同類事故的案例特點，主要表現(xiàn)為換桿時旋轉(zhuǎn)馬

10、達和鉆桿滑落砸傷、換桿時機械卡傷手指和高壓風管接頭斷開風管狂甩打人事故、裝藥過程的意外早爆等事故。爆破前除需要檢查設備的完好狀況、加強警戒清場和責任方簽認程序、做好爆破器材管理、完善安全技術(shù)交底、落實個人防護和安全教育外，針對原作業(yè)場地屬于歡樂谷的改擴建工地、現(xiàn)場作業(yè)場地狹窄、當?shù)卮嬖诘呐_風、雨季等氣象惡劣條件，制定如鉆孔機械、爆破施工、雨季及臺風防護等方面的應急預案。爆破前對各風險因素的應急預案進行不少于一次的演練。 5結(jié)論與建議 爆破施工過程中實際測得震速0.71.5 m/s，遠低于現(xiàn)場建、構(gòu)筑物安全要求的 3.5 m/s 的震速，既有盾構(gòu)隧道、燈塔、過山車結(jié)構(gòu)與水世界基坑得到了多方位完整

11、的防護，有效地保證了爆破安全施工和園區(qū)的正常運營?？偨Y(jié)安全防護主要有以下幾點： (1)爆破施工現(xiàn)場位于深圳市 5A級主要大型主題樂園歡樂谷內(nèi)，周邊情況非常復雜，受爆破震動影響的有四種結(jié)構(gòu)類型、十幾座具體構(gòu)筑物，施工時考慮運用最簡單的安全防護方案，未對所有構(gòu)筑物進行防護，僅選取了 7 個最不利構(gòu)筑物進行分析，并在爆破時間控制、爆破藥量控制及震動隔離、爆破飛濺防護、既有結(jié)構(gòu)物的加固等方面進行防護，適當?shù)胤艑捔税踩渚嚯x，最大限度地保證了安全防護的覆蓋面。 (2)施工現(xiàn)場大部分的建、構(gòu)筑物均可按 GB 6722-2003 爆破安全規(guī)程規(guī)定的爆破震速進行設防。但未建成的盾構(gòu)隧道、過山車結(jié)構(gòu)和水世界基坑等，其防護要求不能簡單地按照最小爆破震速進行防護，應根