超深地连墙的精细化拆除爆破

李介明

(上海消防技术工程有限公司 ，上海 200080)

上海作为国际化大都市，地面交通难以满足人们的出行需求，发展地下交通是其城市的规划趋势。因为地下环境复杂，对于规划前的地质勘察不能百分之百的了解地下地质变化情况，所以本文讨论的上海轨道交通18 号线在盾构穿越工程中遇障就是规划前地质勘察失察的情况。18 号线12 标段区间隧道工程包含杨高中路站～民生路站双线盾构区间；盾构穿越段的地连墙采用800 mm厚C20玻璃纤维筋混凝土，墙底标高-26 700 mm。

本次爆破目标为9 号线杨高中路站的下行线北侧地墙。需在预留的地墙上以设计盾构中心标高-18 011 mm为中心，直径为8 000 mm的范围内以爆破方式将混凝土破碎。盾构机直径为6 600 mm，支护完成后的直径为6 000 mm,爆破破碎直径略大于盾构机直径，便于盾构机穿过(见图1)。该地墙周边环境如下：

1)车站内。待爆体与大底板下平面垂直距离2 800 mm，与站台垂直距离4 000 mm，与地下一层广告牌(车站墙上)垂直距离10 600 mm;

2)地面上。待爆地连续墙在高架正下方，与高架柱水平距离8 000 mm;

3)管线。东侧1 000 mm地下有直径2 m铁质燃气管，空间距离约17 000 mm；正上方有一雨水管(直径0.8 m预制砼结构)，垂直距离约15 700 mm。

图1 盾构地连续墙(横剖面)Fig.1 Shield diaphram retaining wall (cross section)

1 爆破技术方案

本次爆破的地下连续墙，属于钢筋混凝土墙结构，位于地下20余米泥砂土内。由于盾构穿越时该区域完全粉碎,因此要求爆破振动不能对运行中的9号线站台屏闭门、吊顶、控制台指挥系统及监控设备造成损坏，而且爆破也不能影响原地墙的稳定性。

根据现场环境情况，确定采用垂直钻孔精细爆破开洞的设计方案，并选择合理的爆破参数，以便后续盾构施工清除障碍[1]。

因为盾构机直径φ=6 600 mm，为保证效果，确保盾构机胜利穿越，经过以往类似工程实验的总结，设计直径为φ=8 000 mm(见图2)。在混凝土地墙上往下钻孔至爆破部位，然后在爆破部位定位装药。地表标高为+3 800 mm，最大钻孔深度约26 000 mm。孔网参数如表1所示。

注：1～11表示孔号图2 炮孔布置及爆破区Fig.2 Blastholes layout and blasting area

表1 孔网参数

单段最大起爆药量1 kg,每个炮孔孔内每节采用2发电子雷管毫秒延时，节间延时35 ms,共分74 段均匀起爆(见图3)， 总装药量32.6 kg。

图3 药包位置Fig.3 Charge location

2 起爆网路

由于爆破区域位于地铁站附近，要求爆破振动不能对地铁设施、设备造成影响。同时爆区周围还有其他正在施工的工程，杂散电流、射频电流较多，为避免干扰，决定采用抗干扰性较强、延时精度高的电子雷管起爆炸药，以达到控制爆破振动和安全起爆的目的。起爆时采用专用雷管调试起爆器[2]。起爆顺序为孔1～孔11，每个孔的药包从上而下逐个延时起爆，药包间及孔底最后一个药包与下一个孔上部第1个药包之间延时均为35 ms(见图4)。为保险起见，在孔内增加一套导爆管起爆系统，由每孔上部第1个药包引爆，从上而下用3 发导爆管雷管(MS3)串联起爆药包，作为辅助起爆系统[2]，延时时间(50 ms)略大于电子雷管延时时间，当电子雷管起爆系统中止时由非电起爆系统起爆至结束，起到双保险作用[3]。

图4 电子数码雷管网路Fig.4 Electronic digital detonator network

3 振动安全与精细施工

城市控制爆破应考虑的主要危害效应是：爆破振动、塌落振动、爆破飞石、二次飞溅物、爆破粉尘、空气冲击波和噪音等。根据本次工程实践经验分析，主要考虑爆破振动对周边建筑设施的影响，其他危害没有影响。

3.1 爆破振动

根据《爆破安全规程》(GB 6722-2014)[4]的规定，大底板安全振动速度为8.0～12.0 cm/s。本次工程的爆破安全振动速度可根据萨道夫斯基修正后的公式进行计算：

(1)

式中：Q为单段药量，本次爆破最大单段药量Q=1 kg；R为保护物到爆源的距离；K、α为与地震波传播地段的介质性质及距离有关的系数，k取260，α取2.7；K′修正系数，K′=0.25～1.0，本工程位于地下泥土中，衰减较快，所以K′取0.25。

经计算v=3.8 cm/s，远小于规程要求，所以爆破对周边的建(构)筑物(地铁站台)是安全的。对柔性管线，更无影响。

3.2 精细施工

为达到预定效果，优化参数的同时，精细化施工主要采用了以下措施。

1)钻孔采用德国进口水工钻，具有自动校正垂直度，施工现场距离钻孔点10 m设监测点，防止钻机偏移。

2)超深孔爆破单耗经过综合分析，在以往的基础上进行了调节，经过5次爆破实验最终确定单耗在1.3～1.6 kg/m3效果比较好，块度均匀，大小刚好满足盾构顺利穿越[5]。

3)药包间采用了超深孔药包间隔器，防止药包间殉爆，药包间延时时间经反复实验确定为35 ms较妥，可充分运用电子数码雷管。

4)超深孔爆破还要确保准爆率100%，一旦装药填塞完，孔内哑炮无法处理，经过多次爆破实验，爆破主网路设置2套，并且对每个雷管进行了严格测试(压力实验，挤压实验，防水实验)，最后通过实验选择准爆性高的雷管，确保起爆网路的可靠性。

5)爆破振动与每次起爆药量有关，严格控制每个药包量，专人负责监控，进行2次确认后再加工成成品药包，这样确保了每次单响药量。

6)精细施工从测量、校正、标线，钻孔预安装、防护、网路敷设、网路检查、起爆、爆后检查等每个工序都制定专人实施，双人检查，不放过每一个小细节。

4 结语

1)经过多次实验并采取相应措施，本次爆破振动控制在爆破安全规程的允许范围内。振动监测波形图显示均匀，爆破声响平稳。

2)爆后块度粉碎均匀，定位准确，盾构穿越速度比原计划提高了2倍，此段的设备消耗节省了65%。

3)采用电子数码雷管与导爆管雷管双网路，结合精细化施工，爆破振动等有害效应都能得到有效控制，在城市发展地铁建设中值得进一步推广使用。