塔柱式地铁车站主线隧道及横通道爆破设计(编辑修改稿)

塔柱式地铁车站主线隧道及横通道爆破设计(编辑修改稿)内容摘要：

： 第 ⑯ 中层：强风化花岗岩中亚带：浅肉红色，粗粒结构，岩体成散体～碎裂状，岩芯呈岩夹土或半 岩半土状，遇水易软化、崩解，标准贯入试验所带岩芯手捻呈砂砾状，主要矿物成分为长石、石英，见较多黑云母和角闪石等暗色矿物，节理裂隙极发育，除石英外长石等矿物大部分风化为粘土，施工中采用合金钻进工艺钻进平稳进尺较快。 该层岩石坚硬程度为极软岩，岩体完整程度为极破碎，岩体基本质量等级为 Ⅴ 级。 山东科技大学学士学位论文 9 第 ⑯ 下层：强风化花岗岩下亚带：浅肉红～肉红色，粗粒结构，岩体成散体～碎裂状，岩芯手捻呈砂砾～角砾状，标准贯入试验跳锤，主要矿物成分为长石、石英，见较多黑云母和角闪石等暗色矿物，节理裂隙极发育，除石英外长石等矿物大部分风化为粘 土，施工中采用合金钻进工艺钻进平稳进尺较快。 该层裂隙较为发育，赋水性及透水性较好，渗透系数为 ～ ，透水评价为弱～中等透水。 第 ⑰ 1 层强风化带煌斑岩： 灰黄色～黄褐色，原岩结构构造已全部破坏，矿物成分主要由斜长石、黑云母、角闪石等组成，岩芯水泡软化崩解，受水浸泡手捻具有塑性。 该层岩石坚硬程度为极软岩，岩体完整程度为极破碎，岩体基本质量等级为 Ⅴ 级。 渗透系数为 ～ ，透水评价为弱 ~中等透水。 第 ⑰ 层：中风化花岗岩：肉红色，粗粒结构，岩体呈块状构造，主要矿物成分为长石、石英，含较多黑 云母和角闪石等暗色矿物，节理裂隙发育，以构造、风化裂隙为主，节理裂隙面见少量暗色矿物侵染，岩芯呈碎块～块状，锤击声脆，锤击不易碎，施工中采用金刚石工艺钻进平稳进尺较慢。 该层岩石坚硬程度为软质岩，岩体完整程度为较破碎，岩体基本质量等级为 Ⅳ 级； 第 ⑰ 1 层中风化带煌斑岩： 灰黄色～黄褐色，斑状结构，块状构造，矿物成分主要由斜长石、角闪石、黑云母等组成，原岩风化强烈，节理裂隙较发育，主要为构造节理和风化裂隙，裂隙面呈黑褐色，矿物部分高岭土化，岩芯呈碎块～块状，山东科技大学学士学位论文 10 裂隙面见铁色浸染，局部夹有粘性矿物。 该层岩石坚硬程度为 软岩，岩体完整程度为较破碎，岩体基本质量等级为 Ⅴ 级。 第 ⑰ 层及第 ⑰ 1 层裂隙局部发育，赋水性及透水性较差，渗透系数为，渗透评价为弱透水。 第 ⑱ 层微风化花岗岩： 肉红色，粗粒结构，岩体呈块状构造，矿物成份主要为碱性长石、斜长石和石英，碱性长石含量约 40～ 60%，斜长石含量约 10～ 30%，石英含量约 25～ 30%。 岩石新鲜，矿物多未蚀变，仅节理面矿物有所蚀变，节理不发育，岩芯较完整，坚硬，锤击声脆，岩样多呈短柱～长柱状。 部分岩脉旁侧段节理较发育，多为高角度节理，岩体较破碎，岩样呈块状。 第 ⑱ 1 层微风化带 煌斑岩： 灰绿～灰黑色，斑状结构，块状构造，矿物成分主要由斜长石、角闪石、黑云母等组成，斜长石含量约为 50%，角闪石含量约为 35%，石英含量约为 1%，基质为细粒～隐晶质结构。 矿物新鲜，岩体较完整，岩样多呈短柱～长柱状，部分碎块状，岩质坚硬，锤击不易击碎，部分易沿节理面开裂。 微风化层岩石坚硬程度为硬质岩，岩体完整程度为较完整，岩体基本质量等级 Ⅲ 级。 局部有少量裂隙，岩芯较破碎，富水性差，属弱透水层，渗透系数为 ，渗透评价为弱透水。 山东科技大学学士学位论文 11 水文地质概况 (1) 地下水类型及赋存条件 场区内地下 水类型按赋存方式主要为基岩裂隙水 (风化裂隙水、构造裂隙水 )。 风化裂隙水的水力性质表现为潜水，主要赋存于结构已大部分破坏、节理裂隙极为发育的强风化花岗岩及节理裂隙较为发育的中风化花岗岩中。 地下水在基岩中的赋存量较小，迳流条件也差，透水性弱。 构造裂隙水的水力性质表现为微承压水，主要赋存于断裂带两侧的构造影响带、煌斑岩等后期侵入的脉状岩脉挤压裂隙密集带中，呈脉状、带状产出，富水性分布不均，总体富水性差。 基岩裂隙水的分布及其透水性受岩石风化裂隙、构造裂隙发育控制，在平面和垂向上都表现出较明显的不均匀性，因此并 不能否定局部有较大涌水量的可能。 (2) 地下水补给、迳流与排泄 勘察区内地下水补给来源主要为大气降水和上游的侧向迳流补给。 勘察场区地处勘察场区地面多为人行道、道路，地面交通繁忙。 地势较高，位于坡地顶部，地下水接受大气降水的补给量较小。 地下水主流向为自东北流向西南，地层的渗透性较差，地下水迳流量不大。 勘察期间测得钻孔稳定水位埋深为 ～ ，稳定水位标高为～。 (3) 含水层与相对隔水层的分布 勘察场区第四系地层不发育，第四系孔隙水无赋存空间，富水性差，山东科技大学学士学位论文 12 本区地下水含水层 主要为基岩强、中风化带。 (4) 地下水腐蚀性 按《混凝土结构耐久性设计规范》 (GB/T 504762020) 关于环境类别与作用等级评价如下： 表 1 环境类别与作用等级评价 项目 孔号 SO42(mg/L) Mg2+(mg/L) Cl (mg/L) 侵蚀CO2(mg/L) pH值 氯化物环境 化学腐蚀环境 ZC1005 基岩裂隙水 Ⅳ C Ⅴ C 地下水按地层渗透性对混凝土结构有微腐蚀性；地下水在长期浸水条件下对混凝土结 构中的钢筋有微腐蚀性；地下水在干湿交替条件下对混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性。 地质构造及地震烈度 青岛市所处大地构造单元相对稳定，区域地质构造受华夏式 NE 向构造体系的控制，较大的断裂构造有“沧口断裂”，“王哥庄 山东头断裂”，“劈石口 浮山所断裂 ”。 根据区域地质资料分析，沧口断裂、马山 王哥庄断裂和千里岩断裂为晚更新世早中期活动断；七级－马山断裂、即墨－唐家庄断裂、日照－胶南断裂、山相家－郝戈庄断裂、店集断裂、劈石口断裂、百尺河断裂、王哥庄断裂和朝连岛南断裂为早中更新世活动断裂。 山东科技大学学士学位论文 13 上述断裂相对于区 域构造体系，具有规模小、影响地壳深度浅、构造线简单的特点，不具备“地应力场”集中的条件。 根据地勘单位野外钻探、物探成果， 本场区 无断裂构造发育。 场区构造以风化 节理 、构造裂隙及燕山晚期侵入岩脉为主。 受区域性断裂构造控制，不同岩性其节理发育程度差异较大，在中 ~粗粒花岗岩中，节理走向以 NENEE 及 NNWNW 向为主。 节理结构面一般较平直，紧闭 ~闭合，很少有充填物， 多为高角度节理， 倾角一般 为 75176。 ～85176。 煌斑岩侵入岩脉较发育，受其影响，形成较多风化凹槽。 历史地震观测资料表明：本市未发生过破坏性地震，以弱震、 微震为主，且震中离散，无明显线性分布。 本区不具备发生破坏性地震的构造条件，影响烈度主要来自远场的 “中 ～ 强”地震，场区区域上属相对稳定地块。 按照国家标准《建 筑抗震设根据国家标准 》 《建筑物抗震设计规范》(GB500112020) 2020 版附录 A，青岛 市区抗震防烈度为 6 度，设计基本地震加速度值为 ，设计地震分组为第二组。 具体参数以山东省地震工程研究院编写的《青岛市轨道交通一期场地地震安全性评价报告》为准。 周围环境 敦化路车站下穿南京路主干道，地面建筑物较多，如青岛阜外心脑血管病医院、青岛 市辽源路工商所、美容院、超市等，且上方管线较多，路下方有线电视管 (500179。 400，埋深 ) 、电信管 (360179。 250，埋深山东科技大学学士学位论文 14 ) ， 2 根给水管 (DN800 和 DN300,埋深约 ) 、 1 根污水管 (DN250,埋深约 ) 、 1 根雨水管 (DN600,埋深约 ) 、 1 根给水管 (DN1200,埋深约 ) 、 2 根电力管 (1500179。 700,埋深约 ,人行道下方 )。 其中控制管线为： DN1200 管径的给水管、 DN600 雨水管线、 DN250 污水管等，在施工过程中要注意 对管线的保护。 北站厅南侧为上下行通道，北侧设有通风竖井。 南站厅东西端分别为车站左右线站台隧道，北端临近无障碍电梯竖井，在开挖爆破过程中，如何将爆破产生的震动控制在一定范围内，保护周围岩柱，不影响临近电梯竖井的施工，是本次爆破设计中的重点和难点之一 [3]。 山东科技大学学士学位论文 15 3 开挖方案 地铁隧道施工的主要技术 就施工工艺而言，目前主要有明挖法、暗挖法、盖挖法、沉管法等等，其中以明挖法和暗挖 法应用较为广泛。 明挖法 明挖法是指开挖地面，由上至下开挖土方至设计标高后，在开始进行隧道主体施工，最后回填施工恢复地面 的施工方法。 除了要开挖地面，其他的地下结构如地下电话线，自来水管道等也要重新布置。 明挖法是目前各国地铁施工的首选方法，在地面交通和周边环境允许的情况下，一般会采用明挖法施工。 明挖法的优点是施工技术简单、快速、经济，常被作为首选方案。 但其缺点也是明显的，如阻断交通时间较长，噪声与震动等对环境的影响。 暗挖法 暗挖法是在特定条件下，不挖开地面，全部在地下进行开挖和修筑衬砌结构的隧道施工力一法。 暗挖法主要包括 ： 钻爆法、盾构法。 暗挖法的优势在于适用范围广泛，能应用于各种复杂条件，对于建筑物高度密集的地方 (如香港的香港岛 ) ，暗挖法甚至是唯一可行的地铁建造方法，同时对山东科技大学学士学位论文 16 街道或其他地下设施的影响非常小，甚至可在水底建造 (伦敦、首尔和香港的城市轨道系统都有很多越过河流或海港的隧道 ) ，隧道的设计也根据不同的实际情况进行不同的施工设计，例如车站会比站与站之间的隧道高一些，有助列车离站时加速以及进站时减速。 盖挖法 盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。 主体结构可以顺作，也可以逆作。 在城市繁忙地带修建地铁车站时，往往占用道路，影响交通当地铁车站设在主干道上 ，而交通不能中断，且需要确保一定交通流量要求时，可选用盖挖法。 沉管法 沉管法是将隧道管段分段预制，分段两端设临时止水头部，然后浮运至隧道轴线处，沉放在预先挖好的地槽内，完成管段间的水下连接，移去临时止水头部，回填基槽保护沉管，铺设隧道内部设施，从而形成一个完整的水下通道。 沉管隧道对地基要求较低，特别适用于软土地基、河床或海岸较浅，易于水上疏浚设施进行基槽开外的工程特点。 由于其埋深小，包括连接段在内的隧道线路总长较 采用暗挖法和盾构法修建的隧道明显缩短。 沉管断面形状可圆可方，选择灵活。 基槽开挖、 管段预制、浮运沉放和内部铺装山东科技大学学士学位论文 17 等各工序可平行作业，彼此干扰相对较少，并且管段预制质量容易控制。 基于上述的优点，在大江、大河等宽阔水域下构筑隧道，沉管法称为最经济的水下穿越方案。 隧道 暗挖施工 方法 根据隧道工程地质水文条件和断面尺寸，钻爆法隧道开挖可采用各种不同的开挖方法，例如：正台阶法、反台阶法、全断面开挖法、半断面开挖法、侧壁导坑法、双侧壁导坑法、 CRD 法等。 全断面法 全断面开挖法又称全断面掘进法。 是指在地质条件较好的隧道施工中，以凿岩台钻孔、装药、填塞、起爆网络连接，一次完成整个断面开挖 ，并以装渣、运输机械完成出渣作业的方法。 施工顺序：全断面开挖法施工操作比较简单，主要工序：使用移动式钻孔台车，首先全断面一次钻孔，并进行装药连线，然后将钻孔台车后退到 50m 以外的安全地点，再起爆，一次爆破成型，出渣后钻孔台车再推移至开挖面就位，开始下一个钻爆作业循环。 同时，施作初期支护，铺设防水隔离层 (或不铺设 ) ，进行二次筑模衬砌。 该流程突出两点：增加机械手进行复喷作业，先初喷后复喷，以利于稳定地层和加快施工进度；铺底混凝土必须提前施作，且不滞后 200m。 当地层较差时铺底应紧跟，这是确保施工安全和质量的 重要做法。 山东科技大学学士学位论文 18 适用范围：全断面法主要适用于Ⅳ～Ⅵ类围岩．当断面在 50m 以下，隧道又处于Ⅲ类围岩地层时，为了减少对地层的扰动次数，在采取局部注浆等辅助施工措施加固地层后，也可采用全断面法施工。 但在第四纪地层中采用此施工方法时，断面一般均在 20m 以下，且施工中仍须特别注意，山岭隧道及小断面城市地下电力﹑热力﹑电信等管道工程施工多用此法。 特点：优点：全断面开挖法有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高施工速度，且工序少，便于施工组织的管理。 缺点：由于开挖面较大，围岩稳定性降低，且每个循环工作量较大。 台阶法 台阶法施工就是将结构断面分成两个或几个部分，具有上下断面两个工作面或多个工作面，分步开挖。 适用于Ⅲ、Ⅳ级围岩地层和洞口段、偏压段、浅埋段的Ⅰ～Ⅳ级硬岩和Ⅱ、Ⅲ级软岩地层。 台阶法又有正台阶法和反台阶法之分。 ①正台阶法 在稳定性较差的岩层中施工时，将整个坑道断面分为几层，由上向下分部进行开挖，每层开挖面的前后距离较小而形成几个正台阶 (图 )。 上部台阶的钻眼作业和下部台阶的出碴，可以平行进行而使工效提高。 全断面完全开挖后，再由边墙到顶拱筑衬砌。 在坑道顶部最先开挖的第一层为一弧形导坑 ，需要钻较多的炮眼，以防坍塌。 导坑超前距离很短，可使爆破时石碴直接抛落到导坑之外，以减轻扒碴工作量，从而提高掘进速山东科技大学学士学位论文 19。