在地铁隧道工程中,风井作为送气通道口,在暗挖主体隧道尚未开通前还可作为施工通道,其高效开挖是工程建设中的一项关键技术。其中,大断面条件下的风井开挖具有分区开挖效率低,爆破钻孔时间长,单循环出渣量大等特点。如何克服大断面风井施工难点,充分发挥大断面作业空间的优势,是当前大断面风井开挖施工中值得探讨的一类问题。
青岛地铁8号线观科区间1号风井设置于观涛站与科技馆站中间位置,中心里程桩号为右CK35+055.813,位于右线北侧,矩形断面。风井净空尺寸为20.8×9m,深为43.3m。风井北侧距离耕海璐100m,西南侧30处有一高架电力线路杆,东侧距离一农家乐房屋仅有50m。
风井所处地形平坦,厂区内基岩至地表,钻孔揭露风井范围内岩层单一,为微风化流纹岩:斑状结构,流纹构造,节理、裂隙局部发育。根据岩石试验结果,单轴抗压强度为30.3～140.9Mpa,统计标准值为64.4Mpa,属于较坚硬～坚硬岩,岩石完整程度为较完整～完整。
风井采用倒挂井壁施工方法,锚喷支护,全井单行爆破开挖,分段支护出渣。
风井施工工艺流程:
①平整场地,锁口圈梁石方开挖,圈梁钢筋绑扎,混凝土浇筑。②龙门架安装。③打眼、装药、爆破碎石。④出渣。⑤打设锚杆,挂网喷混。⑥反复施工至设计标高,地基承载力试验合格,完成风井开挖。
1)本工程开挖断面积187.2m2,单循环出渣量大,出渣时间长,严重制约开挖施工效率。
2)施工区附近存在道路,工、商业及一般民用建筑物,钻爆施工应着重控制爆破有害效应(爆破振动及飞散物)对周边环境的影响。
1)为提高出渣效率同时控制爆破飞散物的抛掷方向,于风井西侧布置掏槽区,采用单向斜眼掏槽,最大程度将掏槽区的碎石抛掷而出,减少机械扒渣时间。同时随着掘进深度的提高,同侧井壁对侧崩而来的碎石有抵挡作用,达到控制碎石抛掷方向、集中碎石、快速装渣的目的。
2)锁口圈梁段开挖深度较浅,掏槽侧井壁对爆破飞散物的控制有限,锁口圈梁段开挖循环进尺取1m,待开挖深度达到5m时,将开挖循环进尺提高到1.5m。
3)充分利用大断面作业空间的优势,提高施工机械化程度,完善和优化出渣和辅助施工设备,充分发挥机械化的综合效能。
掏槽区石方的抛掷而出及同侧井壁的抵挡。本工程在控制爆破振动的同时,起爆后将掏槽区碎石一次抛掷而出,利用同侧井壁的抵挡反弹作用,使抛掷而出的碎石最大程度堆积到掏槽区之外,避免机械二次扒渣,减少出渣时间。
该工程利用2台潜孔钻机同时打孔,炮孔直径42mm。布置顺序:首先于风井西侧布置6排单向斜眼掏槽孔,掏槽孔与开挖工作面之间的夹角控制在75°～80°之间;其次布置周边孔,外展角3°～5°,光爆层厚度为0.6m;最后按设计均匀布置辅助孔。1m和1.5m循环进尺的炮孔布置参数见下表1。
炸药选用防水效果好的Φ32mm乳化炸药。采用孔内外相结合的非电毫秒延时爆破网络,孔内使用最大段别为MS13,施工控制振速为1cm/s
风井开挖施工中,出渣占整个循环作业的50%左右,合理配置出渣机械,能充分发挥机械化优势,提高出渣效率。本工程以满足提升要求为基准,于风井口正上方配置一台16t龙门吊作为垂直提升系统,悬挂6m3料斗,同时布置一台柳工908D型挖掘机作为扒、装渣机械。龙门吊轨道覆盖井口,临时存渣区及风井西侧4m区域,渣石由挖掘机装入料斗,由龙门吊提至与临时存渣区,其后利用运渣车运至集中安置点。
风井开挖过程中,各工序交叉进行,辅助配套设施能紧密衔接各工序,保证施工如序进行。为最大程度减少各工序衔接时间,同时充分发挥大断面作业空间的优势,于井口按下图2配置施工辅助设施。
1-建材安置区;2-龙门吊提升;3-料口;4-人行步梯;5-供水管;6-通风管;7-供电管;8-临时存渣区
本工程通过于掏槽区布置单向斜眼掏槽,及时优化循环进尺等方式达到了定向侧崩、快速集中处理渣石,提高出渣效率的目的,克服了单循环出渣量大,爆破飞石不易控制的缺点;同时通过合理配置钻孔,出渣等大型机械,完善运料、通风、通电、行人施工辅助设施,充分发挥了大断面作业空间的优势。通过上述优化方案,既保证了工程质量又达到了缩短工期的效果。
摘要：依托青岛市地铁8号线观涛站-科技馆站(以下简称观科区间)1号风井开挖工程,结合大断面风井开挖特点,通过优化爆破施工方案,合理配置出渣机械,完善辅助配套设施等方式,实现了风井的安全、优质、快速开挖,可为类似工程提供一定参考。
关键词：风井,大断面,爆破,出渣,辅助设备
[1] 孙松,王海亮,彭志燕.竖井爆破控制技术[J].山东科技大学学报(自然科学版),2015,34(01):106-110.
[2] 王海亮.工程爆破[M].北京:中国铁道出版社,2008:10—56.
[3] 徐海宁.超大直径深竖井施工技术优化研究[D].同济大学,2008.
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