隧道拆除控制爆破施工技术应用研究

隧道拆除控制爆破施工技术应用研究　■曾敬　【摘要】为防止或减小对围岩扰动，拆除控制爆破是施工　重点。本文依托某隧道对洞口加强段不合格衬砌，采用控　制爆破施工成功实践，阐述了该方法的原理、工序、步骤，　并提出了拆除控制爆破的关键控制点。　［关键词】隧道工程地下工程拆除控制爆破技术施工安　全　拆除控制爆破是通过控制爆破的形式拆除地　下、地面、水下建筑物的一种技术。拆除爆破的理　论经历了经验化向定性化、定量化的发展阶段。由　于传统的爆破技术的自身局限性，使其无法直接用　于拆除控制爆破。拆除控制爆破则是在充分借鉴爆　炸力学、工程力学及空气动力学等相关理论的基础　上而发展起来的新方法　该法在实际运用中也需结　合建筑物结构特征、材料性质、荷载及稳定状态等　因素综合考虑。　目前，拆除控制爆破在工程中己得到广泛运用，　与传统的工法相比（人工、机械拆除等），拆除控　制爆破法效率及可靠度均更高，优点突出，但其作　业风险大，特别是将其应用于隧道、地下暗挖等复　杂条件下的地下工程中时，需特别注重安全问题，　并制定详尽可行的爆破控制方案。在方案实施时，　务必严格控制其过程，结合经审核的安全与防护技　术措施，这就使得控制爆破技术对实施者有较高的　的技术实力与经验要求。因此，在复杂工况或地质　条件下，运用控制爆破技术对依托工程中不合格区　段的衬砌结构进行拆除时就必需展开前期研究　在　此类拆除工程中，需对爆破方案进行动态控制，并　不断优化，通过调整各参数来检验方案的安全可靠　性或有效性，以达到保障拆除工程安全施工的目的。　一、依托工程简介　依托工程为某路隧道工程，其上行线进洞加强　段地质条件为粉砂质泥岩夹砂岩，裂隙发育，Ｖ级　围岩　衬砌结构按新奥法设计，其形式为复合式衬　砌，曲墙式三心圆拱断面形式，设计开挖断面约　１００　ｍ２，洞口段有６０　Ｉｌｌ采用加强衬砌。洞口加强段　采用中２２锚杆、＠６．５钢筋网及２００ｉｉｌｌｎ厚Ｃ２５喷射　砼作为一般初支，加强措施为Ｉ１８＠８０　ｃｍ工字钢，　并以超前小导管辅助施工。　因施工单位管理问题，在质量检测中发现隧道　洞口１５　ｍ以内有４４延米衬砌仅有单层环向配筋，　故需返工对不合格衬砌混凝土拆除重筑。但因隧道　二衬以１２　ｍ长的整体式钢模台车泵送砼注成，为保　证重筑衬砌接缝处的防水性能，应沿原施工缝位置　拆除，共需要拆除复建长为４８　ｍ　二、优选拆除方案　１．常规拆除方案及存在问题　（１）人工拆除工法　以人工风镐凿除为主，并需搭设脚手架。该法　需施工时间长、人力多，且在高处作业时存在极大　的危险性，故其综合效益较差，工法落后，不可接　确保围岩稳定。　受。　四、确定爆破的参数及起爆网路　（２）机械拆除工法　（１）经计算和试爆确定爆破参数为：孔深３Ｏ～　对含筋率较高的砼构件，其破碎效果较差，且　４０ａｍ、孔径４２　ａｍ、排距４０￣４５　ｃｍ、孔距３５￣４５ｃｍ。　工作效率较低，耗时较长，但工期不允许，故也不　（２）采用符合技术要求的（Ｐ３２ｉｎｔｏ药卷（２号　可结构。　岩石乳化炸药），装药结构为不耦合式，各孔药量　（３）膨胀剂静态破碎工法　１００　ｇ左右，１０　ａｍ长。　该法需将作业人员人置于高处钻孔作业，对钢　（３）起爆网路是整个控制爆破的关键。起爆网　筋混凝土破碎效果差，工作效率不高。　路为：电雷管一导爆管雷管一炮孔导爆管。这可确　２．确定拆除方案　保先后起爆线路不干扰，避免盲炮。孔内为非电毫　拆除方案确立时必须以“确保安全、节省工期　秒雷管延时起爆、孔外为分组均设同段位非电毫秒　和提高工效”三方面为基本原则，综合考虑。　雷管，当孔外全部传爆完毕，第１组炮孔起爆，通　经对该段前期初支施工摸排调查，确认在加强　过掌控各段雷管间之起爆时间，排除各孔爆破后的　现场监控观测的措施前提下，结合现场实际情况，　振动叠加效应，限定单段爆破最大药量，爆破的不　采用合理的控制爆破技术拆除部分衬砌混凝土，辅　良效应能很好被消除，并使爆破破碎最理想化。　以机械与人工破碎凿除，这样可减少对围岩和初期　五、结语　支护的扰动，并确保该处初期支护结构与洞门的稳　依托工程衬砌的拆除与重构均在应力重分布过　定，防止塌方。　的围岩中展开，通过优选各拆除方案，实施过程动　经过对可能方案的对比分析，筛选以环向钻孔、　态优化设计方案与参数，结合全过程监控量测，未　纵向分段剥离及机械凿除为主，人工拆除为辅的工　造成初支、防水板及二衬结构附加损伤，拆除与重　法为最终拆除方案。方案设定每环需分两次拆除，　建的工作安全、按期、按质完成，验证了本文的拆　拱项１２０。范围先拆，两侧边墙后拆，控制每次微　除控制爆破方案高效、可行，可在类似工程中推广　爆破拆除长度小于２　ｍ。　应用。　三、控制爆破拆除技术要点　参考文献　在选取控制爆破拆除技术后，有以下技术要点　［１］谢刚，龙源，郝晓宁．拆除爆破施工危险源辨识与　在施工中应予以重视：　控制［Ｊ］．工程爆破，２ｏ１０，１６（４）：９１—９３．　１．需进行爆破的危害和效果双重控制　［２］吴国华．浅孔预裂爆破切割隧道拱顶衬砌混凝土　通过再三优化设计、审核施工方案与制定应对　［Ｊ］．探矿工程：岩土钻掘工程，２００５（Ｓ１）：　防护措施等手段，严控爆炸对象的炸碎过程及能源　３３３—３３４．　释放当量。既获得预期效果，又将爆破与倒塌范围、　［３］张永哲．发电引水洞钢筋混凝土衬砌的爆破拆除　炸碎程度、抛掷方向、堆积形状及其危害在可　［Ｊ］．工程爆破，２００５，１１（３）：３０—３３　接受范围内。　［４］岳永青．隧道改造衬砌拆除爆破中的几个问题　为使不合格区段之衬砌完全安全拆除，务必选　［Ｊ］．甘肃科技，２００５，２１（２）：１６３—１６４，１７７．　取合理爆破参数，如：孔径、孔深及孔距、合理的　［５］侯茂武，刘春生，张科军，等．采用控制爆破技术　装药结构与药量及起爆顺序、堵塞长度及排距等等。　拆除某桥墩部分钢筋混凝土［Ｊ］．工程爆破，２００７　以药量小、分布均匀为原则，并选用低能炸药。　１３（４）：６９—７１．　２．以拆除厚度来设定爆破参数　［６］张正宇．中国爆破新技术［Ｍ］．北京：中国冶金工　隧洞中需爆破段衬砌含筋率较高，且钢筋与砼　业出版社，２００４．　间存在很强咬合作用。最理想之情况即一次爆破就　［７］袁绍国．控制爆破理论与实践［Ｍ］．天津：天津大　使筋砼分离，且砼充分碎裂，实际难以实现。多次　学出版社，２００７．　爆破虽可以达到理想效果，但又会多次扰动围岩，　《作者单位ｉ中铁二院工程集团有限责任公司，成　设计上不可行。结合初支与二衬的结构特点（初支　都６１００３１）　与二衬间存在防水层），隧洞拱顶局部又留有变形　间隙，故可在此处设置药包。但药包埋设深度又需　精心设计，药包距临空面过深，爆破后可能形成超　挖式漏斗，即损毁初支。为此，设定拆除厚度≤１／２　衬砌厚度，以保护初支及防水层。因此，将药包布　设于１／２衬砌厚度处，并使药包中心环向连线与隧　道衬砌弧线一致，而拆除厚度即为最小抵抗线ｗ。　３．环向钻孔相对于沿隧道纵向钻孔　可有效避免爆破时锚杆受拉，减弱围岩扰动，　３１６