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青岛地铁爆破控制及暗挖车站工法研究

发布时间:2014-04-29 14:49:02 编辑:wwxianlong
本文摘要:——青岛地铁集团有限公司总工程师迟建平
——青岛地铁集团有限公司总工程师迟建平
 

青岛地铁集团有限公司总工程师迟建平

 
  各位领导、各位专家,大家上午好!下面我把青岛地铁在爆破控制及暗挖车站工法方面的研究和应用向大家做一个简要的汇报,汇报主要包括青岛地铁的概况、爆破控制研究、暗挖车站工法的研究三部分内容。
 
  青岛地铁概况
 
  青岛地铁的概况我介绍4个方面,一个是项目规划,这个项目规划在2012年通过青岛市政府批准,总共由十几条线路组成,其中市区线路10条,我们叫M线,以地铁为主;另外还有9条线路,我们叫M2线,主要以轻轨为主,长度814公里。
 
  另外,到目前为止,国家已经批复了两期青岛地铁的建设规划,一期建设规划是2009年批复的,主要是两条线路,分别为3号线和2号线,总长度有50公里。二期建设规划是2013年批复的,有1、4、6号三条线路,总共长度是109公里。到目前为止,国家批复的5条地铁线路总长度规模大约是160公里。
 
  目前青岛在建地铁的主要是3号线和2号线。其中3号线在2010年底开始建设,到目前为止大部分工作已经完成,计划2015年底通车,但因个别点还有拆迁的影响,所以现在的时间还不好说。另外,2号线于2012年底开工建设,去年主要进行一些前期工作以及施工准备工作,目前基本进入了全面的组建施工阶段。其他1、4、6这几条线主要处于前期工作阶段。
 
  青岛地铁建设工程的特点主要是结合土建施工方面来说的,一个就是青岛地质条件以硬岩为主,主要从上到下第四层涂层、强风化花岗岩、风化花岗岩、微风化花岗岩,整体呈上软下硬的特点,区间隧道埋深一般10~20米。
 
  另外,开挖施工以钻爆法为主,和国内大部分城市的施工工法不太一样。3号线全长25公里,22公里都是钻爆,这个占90%以上,2号线大约25公里,钻爆法施工大约16公里。目前,青岛地铁施工的工法主要以暗挖、钻爆法为主。经过这么多年的实践,我们感觉钻爆法在城市里面有几个特点,一个是风险比较大,特别是刚爆完了以后塌方风险比较大,我们基本上都要多次抢险,另外一个就是钻爆法的工期相对不可控,因为下面地质条件变化很大,第三个就是对周边环境影响非常大,本身爆破振动的影响、噪声影响还是比较大的。
 
  青岛地铁的暗挖车站比较多。目前,3号线22座车站中有7座是完全暗挖的车站;2号线也是22座车站,现在有8座是暗挖,还有2座是半明半暗,所以有1/3是暗挖车站。
 
  另外,爆破下穿建筑物比较多,3号线光国家级文物就有21栋下穿,其他建筑物84栋,2号线37栋,1号线现在初步统计300栋。另外爆破振动引起的信访投诉非常多,去年统计基本每月的信访量是百起,一半以上是由爆破引起的,一个是爆破振动对建筑物产生了损伤,另外就是爆破产生的噪音包括本身振动的感觉,市民这类投诉也比较多一些,特别家里有老人再加上心脏不好或老年病的话,每天爆破声音很大,影响都非常大。另外,由爆破引起的房屋损坏纠纷处理起来相对来说非常难,如果老百姓的房子震裂了,老百姓补偿的需求和我们能提供的差距比较大,严重的话老百姓就会上访。其中,3号线有一个点老百姓集体主攻,基本长达一年半时间这个点停工了,所以爆破震动的控制是我们青岛地铁研究的主题。
 
  爆破控制研究
 
  第二部分我主要介绍一下我们在爆破控制方面做的一些工作和研究,针对这些问题我们对爆破振动控制进行了技术的攻关,包括联合国内的科研院校进行一些研究控制,既要快速施工,又要爆破振动得到一定的控制,这是我们一个研究管理的流程。
 
  其中在爆破控制里面我们做了几方面的工作,一个方面就是爆破控制标准,对青岛市来说,一般建筑物的控制标准振数在2以上,这几年根据我们实践的情况一般在2左右。现在来说还是老百姓承受能力不行,另外包括一些建筑物的破损,所以基本到目前为止我们在国家的标准进行了提高,基本我们现在掌握这么个原则,只要是老百姓住宅的要下穿,振数必须控制在1。5以下,这是我们的原则,另外老百姓住宅如果是砖混结构或者七八十年代的房子,基本上我们都振数要控制在1以内,另外就是对一些古建筑包括前面下穿了国家级文物,这个控制在0。5,我们对国家的标准进行了提高,实际上也是没办法。
 
  第二方面就是在导爆管先后试验了15段、20段到53段,青岛地下人防工程也不少,过去通常用的是15段爆,但是受最大段药量的控制一般要爆破2~3次,施工效率比较低,所以我们从去年开始采用了20段。目前,我们整个地铁的建设在导爆管的段别上普遍使用20段。另外,对一些特殊的,比如爆破振数比较小的我们通过现场的试验采用了53段分段爆破,这是我们在导爆管上的一些应用研究。
 
  电子雷管目前我们只是一个试验,从理论上说这个电子雷管段别可以无限的大,另外爆破的峰谷值可以抵消,但是从我们试验目前来看大部分能抵消,但是有的地方是叠加,所以到目前为止在试验上还不是很理想,还需要进一步的研究电子雷管的应用。
 
  另外就是掏槽技术的研究,这个经历了从普遍的掏槽到多级复式的掏槽的研究和应用,大家都知道,爆破振动振数控制的关键就是掏槽,所以掏槽是控制爆破振动的一个关键。
 
  
             
      这是我们的几个示意图,一个是复式楔形掏槽,这个是分段两式掏槽,基本上在我们的试验中和使用中效果可以实现爆破振数控制在1以内。中间有个中孔,这个我们先分管引爆中孔,中孔主要起松动的作用,然后二次三次进行掏槽控制,这个通过我们的应用可以实现振数在0.8。
 
  

          
      这是中空孔直眼掏槽,这个我们一般用在了150公分直径的中空孔,周边的孔分段逐步爆破,这个通过实践可以控制振数在0.5。
 
  另外,噪声的社会反响各方面都很大,我们在噪声的控制上一个是采用了在横通道加隔音门,另外一个是竖井口加隔音板,隔音爆破的时候弄个小电机把这个板盖下来,目前来看这两道机门可以降低噪音30分贝,井口基本在90~100分贝之间,效果还是比较明显的。还有机组膨胀剂的应用,这种膨胀剂通过高电流引爆,这种试验振动非常小,但是它不能掏槽。
 
          

      这是我们总结的对暗挖的"三要素",也是我们控制塌方的"三要素",另外还有"十八字"方针。
 
  暗挖车站工法研究
 
  第三部分我把暗挖车站工法的研究汇报一下,主要是介绍一下3号线暗挖车站的施工工法以及我们在2号线暗挖车站我们施工法进行了一些改进。3号线我们暗挖车站总共有7座,还有一个半明半暗的,主要是采用了双侧壁工法,双侧壁工法我们是两个形式,一个是标准的九步双侧壁方式,一个是拱部双侧壁+下部台阶法(拱盖法),这是我们3号线用的比较多的工法。
 
  另外一个就是拱盖法,即拱部双侧壁+下部台阶法,先做大拱,在大拱的保护下在下面开台阶挖,最后做底板,这是我们拱盖法,这个拱盖法相对前面九步功效更高一些,3号线主要是这两种工法。这里我们研究感觉有些问题,一个就是完全的采用这两种,一个临时支撑比较多,另外就是爆破过程对临时支撑影响比较大,另外就是加临时支撑比较多那就是效率比较低,再就是工期比较长,包括最后拆撑,几米几米的拆,基本上我们想要从3号线上面开挖一直到全开挖完要两年多的时间,这还不包括主体结构的施工。另外拱盖法从我们使用的情况看,拱角处防水包括混凝土的整体性能不是很理想,另外从3号线实施的情况来看,青岛硬岩的地质条件没有充分利用起来,所以在这个基础上,我们对2号线暗挖车站施工工法进行了一些研究,进行了一些改进。
 
  改进之一就是采用拱部双侧壁+下部台阶法,然后利用中部的下台阶的岩体作为支柱,这两个临时支撑是支在中间的岩石上,这样我们就取消了水平支撑,另外分段拆除上部的临时支撑,这个相对来说比前面的工法支撑少,这个一般适应于上软下硬的地质条件,它的特点就是利用中部的硬岩作为上部的支柱,另外支撑体系减少。目前我们初步估算,这个估计能缩短8个月的工期,我们在2号线的汽车东站采用了这个工法。
 
  另外是全台阶法,这个方法一般在地质条件比较好的情况下应用。虽然全台阶法是个普通方法,但是在城市里面也不敢贸然应用。我们在2号线其中一个环城南路站基本上是在10米左右,我们大胆的采用了全台阶法,这个工期肯定是最快的,这是我们目前现场的照片,基本上一年多一点从开挖到施工全部完成了,比双侧壁节省了一半的时间。
 
  3号线采用大拱(拱盖法)开挖,我们对拱部开挖进行了改进,一种就是拱部开挖是双侧壁,临时支撑然后挖,现在我们进行了一些优化,当然也有地质条件适用性,就是拱部这块采用了台阶法开挖,大拱这块采用单层加厚的处置而不是采用磨柱;另外取消了纵梁,从这两个方面的优化当然都有一定的适用条件,拱部开挖效率很明显提高了。
 
  目前我们3号线暗挖车站采用工法的一些类型,最底下这两种是我们在3号线用的两种工法,我们通过2号线、3号线的一些实践,3号线最底下两种工法的基础上又应用了上面几种方法,这几种方法相对底下两种方法功效、造价、工期都要高,当然它的适用条件一般跟岩体的厚度和周边的环境有关。
 
  以上把我们爆破控制还有暗挖车站的施工工法给各位领导和专家做了简单的介绍,希望各位领导和专家多提宝贵意见,谢谢!

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