張勇 谷志民 陸奕廷 王海亮 呂方平

1.青島第一市政工程有限公司 山東 青島 266000 2.山東科技大學(xué) 山東 青島 266590

0 引言

在地鐵隧道工程中，風(fēng)井作為送氣通道口，在暗挖主體隧道尚未開通前還可作為施工通道，其高效開挖是工程建設(shè)中的一項關(guān)鍵技術(shù)。其中，大斷面條件下的風(fēng)井開挖具有分區(qū)開挖效率低，爆破鉆孔時間長，單循環(huán)出渣量大等特點(diǎn)。如何克服大斷面風(fēng)井施工難點(diǎn)，充分發(fā)揮大斷面作業(yè)空間的優(yōu)勢，是當(dāng)前大斷面風(fēng)井開挖施工中值得探討的一類問題。

1 工程概況

青島地鐵8號線觀科區(qū)間1號風(fēng)井設(shè)置于觀濤站與科技館站中間位置，中心里程樁號為右CK35+055.813，位于右線北側(cè)，矩形斷面。風(fēng)井凈空尺寸為20.8×9m，深為43.3m。風(fēng)井北側(cè)距離耕海璐100m，西南側(cè)30處有一高架電力線路桿，東側(cè)距離一農(nóng)家樂房屋僅有50m。

風(fēng)井所處地形平坦，廠區(qū)內(nèi)基巖至地表，鉆孔揭露風(fēng)井范圍內(nèi)巖層單一，為微風(fēng)化流紋巖：斑狀結(jié)構(gòu)，流紋構(gòu)造，節(jié)理、裂隙局部發(fā)育。根據(jù)巖石試驗(yàn)結(jié)果，單軸抗壓強(qiáng)度為30.3～140.9Mpa，統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)值為64.4Mpa，屬于較堅硬～堅硬巖，巖石完整程度為較完整～完整。

2 施工方法及流程

風(fēng)井采用倒掛井壁施工方法，錨噴支護(hù)，全井單行爆破開挖，分段支護(hù)出渣。

風(fēng)井施工工藝流程：

①平整場地，鎖口圈梁石方開挖，圈梁鋼筋綁扎，混凝土澆筑。②龍門架安裝。③打眼、裝藥、爆破碎石。④出渣。⑤打設(shè)錨桿，掛網(wǎng)噴混。⑥反復(fù)施工至設(shè)計標(biāo)高，地基承載力試驗(yàn)合格，完成風(fēng)井開挖。

3 施工要點(diǎn)及優(yōu)化措施

3.1 施工要點(diǎn)

1）本工程開挖斷面積187.2m2，單循環(huán)出渣量大，出渣時間長，嚴(yán)重制約開挖施工效率。

2）施工區(qū)附近存在道路，工、商業(yè)及一般民用建筑物，鉆爆施工應(yīng)著重控制爆破有害效應(yīng)（爆破振動及飛散物）對周邊環(huán)境的影響。

3.2 施工優(yōu)化措施

1）為提高出渣效率同時控制爆破飛散物的拋擲方向，于風(fēng)井西側(cè)布置掏槽區(qū)，采用單向斜眼掏槽，最大程度將掏槽區(qū)的碎石拋擲而出，減少機(jī)械扒渣時間。同時隨著掘進(jìn)深度的提高，同側(cè)井壁對側(cè)崩而來的碎石有抵擋作用，達(dá)到控制碎石拋擲方向、集中碎石、快速裝渣的目的。

2）鎖口圈梁段開挖深度較淺，掏槽側(cè)井壁對爆破飛散物的控制有限，鎖口圈梁段開挖循環(huán)進(jìn)尺取1m，待開挖深度達(dá)到5m時，將開挖循環(huán)進(jìn)尺提高到1.5m。

3）充分利用大斷面作業(yè)空間的優(yōu)勢，提高施工機(jī)械化程度，完善和優(yōu)化出渣和輔助施工設(shè)備，充分發(fā)揮機(jī)械化的綜合效能。

4 鉆爆施工

4.1 施工關(guān)鍵

掏槽區(qū)石方的拋擲而出及同側(cè)井壁的抵擋。本工程在控制爆破振動的同時，起爆后將掏槽區(qū)碎石一次拋擲而出，利用同側(cè)井壁的抵擋反彈作用，使拋擲而出的碎石最大程度堆積到掏槽區(qū)之外，避免機(jī)械二次扒渣，減少出渣時間。

4.2 施工方案

該工程利用2臺潛孔鉆機(jī)同時打孔，炮孔直徑42mm。布置順序：首先于風(fēng)井西側(cè)布置6排單向斜眼掏槽孔，掏槽孔與開挖工作面之間的夾角控制在75°～80°之間；其次布置周邊孔，外展角3°～5°，光爆層厚度為0.6m；最后按設(shè)計均勻布置輔助孔。1m和1.5m循環(huán)進(jìn)尺的炮孔布置參數(shù)見下表1。

炸藥選用防水效果好的Φ32mm乳化炸藥。采用孔內(nèi)外相結(jié)合的非電毫秒延時爆破網(wǎng)絡(luò)，孔內(nèi)使用最大段別為MS13，施工控制振速為1cm/s

表1 炮孔布置參數(shù)

5 出渣

風(fēng)井開挖施工中，出渣占整個循環(huán)作業(yè)的50%左右，合理配置出渣機(jī)械，能充分發(fā)揮機(jī)械化優(yōu)勢，提高出渣效率。本工程以滿足提升要求為基準(zhǔn)，于風(fēng)井口正上方配置一臺16t龍門吊作為垂直提升系統(tǒng)，懸掛6m3料斗，同時布置一臺柳工908D型挖掘機(jī)作為扒、裝渣機(jī)械。龍門吊軌道覆蓋井口，臨時存渣區(qū)及風(fēng)井西側(cè)4m區(qū)域，渣石由挖掘機(jī)裝入料斗，由龍門吊提至與臨時存渣區(qū)，其后利用運(yùn)渣車運(yùn)至集中安置點(diǎn)。

6 輔助配套設(shè)備

風(fēng)井開挖過程中，各工序交叉進(jìn)行，輔助配套設(shè)施能緊密銜接各工序，保證施工如序進(jìn)行。為最大程度減少各工序銜接時間，同時充分發(fā)揮大斷面作業(yè)空間的優(yōu)勢，于井口按下圖2配置施工輔助設(shè)施。

圖1 井口輔助設(shè)施布置簡圖

7 總結(jié)

本工程通過于掏槽區(qū)布置單向斜眼掏槽，及時優(yōu)化循環(huán)進(jìn)尺等方式達(dá)到了定向側(cè)崩、快速集中處理渣石，提高出渣效率的目的，克服了單循環(huán)出渣量大，爆破飛石不易控制的缺點(diǎn)；同時通過合理配置鉆孔，出渣等大型機(jī)械，完善運(yùn)料、通風(fēng)、通電、行人施工輔助設(shè)施，充分發(fā)揮了大斷面作業(yè)空間的優(yōu)勢。通過上述優(yōu)化方案，既保證了工程質(zhì)量又達(dá)到了縮短工期的效果。