CN112484589A - 在高架支墩下方进行隧道***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***的方法;特征是:包括步骤1、***参数设计;步骤2、隧道断面开挖***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、***振动控制;步骤7、浅孔***飞石验算;步骤8***空气冲击波验算;步骤9、***施工作业。本发明所采用的***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***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***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***技术要求高,施工难度大,***开挖必须考虑***震动、***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***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***的方法,包括
步骤1、***参数设计;
步骤1.1、设备配置及参数;
⑴成孔设备
隧道***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***主要成分为硝酸铵和硝酸钠的混合氧化剂,含少量乳化剂、添加剂和水等,具有良好的抗水性和***性,***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***震动速度公式,反向推导一次齐爆最大装药量公式:
Qm=R3(Vm/K)3/a
式中:
Qm—最大一段允许***量,kg;
Vm—受影响设施的安全允许振速cm/s;
K、a— 与地质地形有关的系数;
R — 受影响设施与***点的距离(m);
步骤1.3、最大震动速度Vm和一次最大起爆药量Qm的确定
***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***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***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,可根据萨道夫公式Qm=R3(Vm/K)3/a 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***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a,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***施工,利用监测振速数值V监严格控制每次***最大起爆药量;起到对周边建(构)筑物的保护作用;
步骤2、隧道断面开挖***参数;
步骤2.1、下穿中环路高架的断面***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***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***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***量连续装入炮孔内,直接将条状***和***装入即可,***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***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,可搓成条即可,也可直接将粘泥散粒装入孔内用木质或竹杆炮棍捣密实即可;堵塞长度因满足L≥1.2W;
步骤5、起爆及网络;
步骤5.1、***网路为孔内微差非电起爆和电子数码***起爆网络两种;非电采取簇联法联接,导爆管一般前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***振动;为了使***达到最佳效果,采用炮孔反向起爆,即将***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***卡口连在起爆线上,使用电子******起爆;
步骤6、***振动控制:为确保其安全,浅孔***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***震动速度公式:
式中:R—— ***振动安全允许距离;
Q——***量,齐发***为总药量,延时***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;
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尽可能的创造临空面,做为***时的缓冲空腔;
步骤7、浅孔***飞石验算
根据浅孔***飞石距离经验公式:
Rf=20×n2×W×K
式中:n---***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。***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***空气冲击波验算
因隧道掘进段均采用城镇浅孔***法施工,属钻孔松动控制***,***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、***施工作业
步骤9.1、***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、***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***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、***总结;
步骤9.16、进入下一个循环作业。
本发明所采用的***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***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***的方法,包括
步骤1、***参数设计;
步骤1.1、设备配置及参数;
⑴成孔设备
隧道***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***主要成分为硝酸铵和硝酸钠的混合氧化剂,含少量乳化剂、添加剂和水等,具有良好的抗水性和***性,***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***震动速度公式,反向推导一次齐爆最大装药量公式:
Qm=R3(Vm/K)3/a
式中:
Qm—最大一段允许***量,kg;
Vm—受影响设施的安全允许振速cm/s;
K、a— 与地质地形有关的系数;
R — 受影响设施与***点的距离(m);
步骤1.3、最大震动速度Vm和一次最大起爆药量Qm的确定
***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***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***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,可根据萨道夫公式Qm=R3(Vm/K)3/a 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***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a,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***施工,利用监测振速数值V监严格控制每次***最大起爆药量;起到对周边建(构)筑物的保护作用;
步骤2、隧道断面开挖***参数;
步骤2.1、下穿中环路高架的断面***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***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***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***量连续装入炮孔内,直接将条状***和***装入即可,***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***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,可搓成条即可,也可直接将粘泥散粒装入孔内用木质或竹杆炮棍捣密实即可;堵塞长度因满足L≥1.2W;
步骤5、起爆及网络;
步骤5.1、***网路为孔内微差非电起爆和电子数码***起爆网络两种;非电采取簇联法联接,导爆管一般前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***振动;为了使***达到最佳效果,采用炮孔反向起爆,即将***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***卡口连在起爆线上,使用电子******起爆;
步骤6、***振动控制:为确保其安全,浅孔***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***震动速度公式:
式中:R—— ***振动安全允许距离;
Q——***量,齐发***为总药量,延时***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;
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尽可能的创造临空面,做为***时的缓冲空腔;
步骤7、浅孔***飞石验算
根据浅孔***飞石距离经验公式:
Rf=20×n2×W×K
式中:n---***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。***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***空气冲击波验算
因隧道掘进段均采用城镇浅孔***法施工,属钻孔松动控制***,***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、***施工作业
步骤9.1、***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、***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***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、***总结;
步骤9.16、进入下一个循环作业。
本发明所采用的***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***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***的方法,其特征是:包括
步骤1、***参数设计;
步骤1.1、设备配置及参数;
⑴成孔设备
隧道***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***主要成分为硝酸铵和硝酸钠的混合氧化剂,含少量乳化剂、添加剂和水等,具有良好的抗水性和***性,***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***震动速度公式,反向推导一次齐爆最大装药量公式:
Qm=R3(Vm/K)3/a
式中:
Qm—最大一段允许***量,kg;
Vm—受影响设施的安全允许振速cm/s;
K、a— 与地质地形有关的系数;
R — 受影响设施与***点的距离(m);
步骤1.3、最大震动速度Vm和一次最大起爆药量Qm的确定
***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***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***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,可根据萨道夫公式Qm=R3(Vm/K)3/a 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***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a,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***施工,利用监测振速数值V监严格控制每次***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***参数;
步骤2.1、下穿中环路高架的断面***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***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***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***量连续装入炮孔内,直接将条状***和***装入即可,***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***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,可搓成条即可,也可直接将粘泥散粒装入孔内用木质或竹杆炮棍捣密实即可;堵塞长度因满足L≥1.2W;
步骤5、起爆及网络;
步骤5.1、***网路为孔内微差非电起爆和电子数码***起爆网络两种;非电采取簇联法联接,导爆管一般前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***振动;为了使***达到最佳效果,采用炮孔反向起爆,即将***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***卡口连在起爆线上,使用电子******起爆;
步骤6、***振动控制:为确保其安全,浅孔***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***震动速度公式:
式中:R—— ***振动安全允许距离;
Q——***量,齐发***为总药量,延时***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;
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尽可能的创造临空面,做为***时的缓冲空腔;
步骤7、浅孔***飞石验算
根据浅孔***飞石距离经验公式:
Rf=20×n2×W×K
式中:n---***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;
***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***空气冲击波验算
因隧道掘进段均采用城镇浅孔***法施工,属钻孔松动控制***,***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、***施工作业
步骤9.1、***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、***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***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、***总结;
步骤9.16、进入下一个循环作业。
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