工作井、接收井的支护选择及爆破施工方法研究

王刚

（广西绿城水务股份有限公司 广西南宁 530000）

引言

工作井与接收井是污水管工程重要组成部分，在管道系统正常运营中有着不可替代的作用，为减小开挖对周围环境造成的不利影响和破坏，常采用顶管的施工方法。而为保证顶管施工安全，需要根据实际情况确定适宜的支护方式，并在爆破施工中制定合理可行的爆破施工方法，以保证爆破效果和施工安全。

1 工程概述

南宁市玉洞大道污水管工程，K5+760～K13+407（平乐大道～龙岗大道）部分岩石段顶管工程采用刀盘式泥水平衡岩石机顶管施工方式，污水管道为D2000、D2600、D2800mm的特制钢筋混凝土钢承口管，管底设置高程约71.11～111.40m。该段机械顶管约有2千多米（地质情况：石灰岩地质层）。刀盘式泥水平衡岩石机顶管竖井（工作井/接收井）岩石施工拟采用钻孔爆破及人工凿除两种方法，不具备爆破作业条件（在桥梁两侧及民房附近）处采用人工水钻凿除。

2 工作井、接收井支护选择

为贯彻技术先进、安全适用、经济合理、确保质量的国家技术经济政策，根据工程实际情况与特点，结合设计要求提出的各项指标，选定将钢筋混凝土逆作法支护作为该工程顶管工作井施工支护方式。与此同时，以施工现场的实际情况和周围自然环境为依据，为实现预期工期目标，如果竖井区域的土层是土质，则利用人工进行挖掘；若竖井区域土层是岩石，则应采用直眼掏槽、毫秒微差抛掷爆破及光面爆破施工方法；桥梁和居民区附近等不适宜采用爆破的区域，应采用机械水钻进行施工。目前，该支护形式的应用已经十分成熟，其作用原理为：充分利用土体具有的强度及稳定性，按照从上到下的顺序进行土体分层开挖，并在井内进行分层浇筑，在适宜的高度布置水平横撑，保证支护效果。根据该工程的地质特性及《玉洞大道（银海大道～龙岗大道）污水管工程二标段（平乐大道K5+520～龙岗大道K13+160）》施工图变更设计（工程编号：08桂南P05 2014年 5月）要求，本段工作井/接收井施工沿（N151、N148、B1）顶管竖井周边采用双排搅拌桩加固处理。

3 工作井、接收井爆破施工方法

3.1 施工方法

以现场的施工条件与地质条件为依据，结合环境与安全等方面的要求，顶管工作井、接收井内空部分基岩宜采用小断面、短循环掘进进尺的开挖方案。另外，为保证最终爆破效果达到预期，应采用直眼掏槽、毫秒微差抛掷爆破及竖井周边均按光面爆破的方法，由人工进行清碴，及时对竖井护壁进行浇筑。

3.2 工艺流程

爆破施工工艺流程为：施工放样→钻机具就位→钻孔→孔口保护→装药→堵塞炮孔→安全防护措施→警戒→起爆→检查确认无盲炮（如有盲炮必须处理）→爆碴开挖清渣（钢筋及井模安装）→自检基槽底及井模刃脚→清碴→检验合格→混凝土浇筑。

3.3 机具设备

钻孔机具设备为气腿式7655风动凿岩机，每个工作面布置2台，孔径按36mm控制。

3.4 爆破器材与起爆方式

爆破器材为：RJ-2防水型乳化炸药（其直径与长度分别为70mm、400mm，重量为1.846kg/卷）。主炸药包的引爆采用防水型8毫秒延期非电导爆雷管；非电导爆管的引爆采用8#工业电雷管作击发元件。

3.5 施工测放

（1）在各循环开炮以前实施一次测量，同时在开钻以前确定周边眼及掏槽眼具体位置，绘制开挖轮廓线。

（2）在每次测放过程中，应对上一次的爆破断面予以全面检查，对爆破参数进行调整，从而达到要求的爆破施工效果。循环进尺应控制在1.0～1.5m范围内，施工中暂时将其确定为1.2m。

3.6 钻孔施工

钻孔机具设备为气腿式7655风动凿岩机，每个工作面布置2台；孔径按36mm控制；孔长为1.2m，底部钻孔口应比底板高出0.10m，而孔底应比底板低0.10m，孔深延长0.2m。

钻孔按以下步骤进行：①钻孔开始前，明确炮眼布置情况，根据钻爆设计要求进行；②对炮眼间距进行严格控制，误差应控制在5cm以内，方向应保持平行，不得相互交错。对软岩进行开挖时，轮廓应圆顺，满足设计要求；③对周边眼钻孔外插角度进行严格控制，错台不可超过10cm；④对于布孔参数，掏槽平行直孔5个，将掘进面的中心点作为基准，水平和竖直的孔距为30cm；掏槽辅助空孔4个，间隔距离取20cm；扩槽孔4个，其间隔距离取40cm。周边眼间距：上拱部为36cm，中下部为40cm，向外倾斜5°，周边眼和内圈眼之间的距离为40cm。计光爆孔12个。底板眼：间距为40cm，向外倾斜的角度在5～10°范围内，计4个；掘进炮眼的横、竖向间距均为40cm。

3.7 周边眼爆破

除底部以外，其它均按照光面爆破进行设计与施工。

（1）为尽可能减小爆破对围岩造成的扰动，同时降低爆破产生的振动，对于周边眼爆孔，应采取光爆非耦合装药，该工程的周边眼爆破装药为双导爆索装药。

（2）确定适宜的装药不耦合系数，保证最终的爆破效果，初步确定为1.8。拱部周边眼是光面爆破孔，边墙周边眼是预裂爆破孔。间距E为炮眼直径的8～10倍；抵抗线W为间距E的1～1.5倍；装药集中度为0.2kg/m；装药结构为不耦合结构，将不耦合系数确定为1.8。将孔内装药部位采用将一根代替装药的导爆索捆扎在传爆导爆索上，孔外再用导爆索搭接。为防止振动波不断叠加，将软岩的段间隔时差确定为100～200ms，将硬岩的段间隔时差确定为100ms。

3.8 掏槽形式与爆破参数

掏槽采用直眼掏槽方式，按“五梅花小直径中空”布置，深度取2.5m。中空眼钻径由36mm改为42mm钻径将钻孔扩大，掏槽眼布置在开挖中心线中心部，高度为1.1m的位置，如图1所示，1号眼周围布置四个直径为42mm的空眼，将其作为该眼临空面，将1号眼起爆以后，于中央处形成孔洞，将其作为其它眼临空面，如此不断扩大直到形成槽腔，保证炮眼实际利用率。装药量按炮眼深度90%控制，掏槽的方式为抛掷爆破。

3.9 掘进眼爆破

图1 掏槽炮眼布置（单位：cm）

按40cm的横向与竖向间距进行布控，间距E为炮眼直径的11倍，抵抗线W为间距的1.0～1.2倍；药量单耗为1.7kg/m3，装药结构如图2所示。

图2 掏槽炮孔装药结构

（1）利用人工把完成分离的岩石运至上料斗，再利用龙门吊将其吊至地面，最后用翻斗车把料斗运到堆土区开始卸料。

（2）根据设计规格尺寸对竖井进行检查，如果无法满足要求，应使用风镐进行处理。

（3）根据竖井的施工要求进行钢筋绑扎与模板支设，并对井室护壁混凝土进行浇筑。

（4）每层井的岩石施工深度应控制在1000～2000m范围内，严格按照以上施工程序进行循环作业，到设计要求确定的标高为止。

4 结束语

实践表明，本工程工作井、接收井所用支护措施效果良好，施工方便，技术参数与指标满足设计和规范要求，同时在岩石段施工使用的爆破施工方法也合理可行，不仅达到了预期的爆破效果，而且施工安全稳定，未对周围环境造成太大破坏和影响，以上支护和爆破施工方法均能为类似工程提供参考借鉴，以保证施工质量和安全，提高施工技术水平。