本發(fā)明涉及道路隧道施工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

公路與城市道路隧道等地下結(jié)構(gòu)物的修建過(guò)程中，當(dāng)采用鉆爆法(即通過(guò)鉆孔、裝藥、爆破巖石的方法)開(kāi)挖硐室時(shí)，爆破振動(dòng)是工程爆破作業(yè)無(wú)法消除的效應(yīng)之一，往往成為首要的環(huán)境公害。

爆破振動(dòng)對(duì)于鄰近建(構(gòu))筑物、文物、邊坡、管線或儀器設(shè)備等安全與正常使用將產(chǎn)生嚴(yán)重影響，易引發(fā)開(kāi)裂、損毀、失穩(wěn)、滲漏、失效等事故或造成周邊人群的不安與不適，為此必須加以嚴(yán)格控制。

爆破振動(dòng)的產(chǎn)生、傳播與目標(biāo)保護(hù)過(guò)程，存在爆破震源、傳播途徑、場(chǎng)地條件與保護(hù)目標(biāo)四大影響因素。其中，工程地質(zhì)與水文地質(zhì)等場(chǎng)地條件是無(wú)法選擇與改變的；保護(hù)目標(biāo)通常是難以改造的，特別是爆破作業(yè)影響范圍內(nèi)存在多個(gè)保護(hù)目標(biāo)時(shí)，只能根據(jù)被保護(hù)目標(biāo)的結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)形式、使用狀況、重要程度等自身特性，研究其振動(dòng)響應(yīng)特征、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)程度，以確定防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

工程爆破振動(dòng)的控制需自爆破震源、傳播途徑兩方面著手采取技術(shù)措施。

控制爆破震源方面，目的是盡量減小爆源產(chǎn)生的振動(dòng)能量，一般采用光面爆破(沿開(kāi)挖邊界布置密集炮孔，采取不耦合裝藥或裝填低威力炸藥，在主爆區(qū)之后起爆，以形成平整的輪廓面的爆破作業(yè))或預(yù)裂爆破(沿開(kāi)挖邊界布置密集炮孔，采取不耦合裝藥或裝填低威力炸藥，在主爆區(qū)之前起爆，從而在爆區(qū)與保留區(qū)之間形成預(yù)裂縫，以減弱主爆孔爆破對(duì)保留巖體的破壞并形成平整輪廓面的爆破作業(yè))方法。特殊情況下亦可采用靜爆法。

控制傳播途徑方面，目的是切斷、削弱或屏蔽振動(dòng)的傳播，可采取洞內(nèi)預(yù)切(掏)槽、洞外開(kāi)挖隔(減)振溝與設(shè)置隔振排樁等技術(shù)措施。

采用光面爆破或預(yù)裂爆破方法、優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)參數(shù)等控制爆破技術(shù)，是降低爆破振動(dòng)有害效應(yīng)的根本措施，但受限于城市環(huán)境下的空間局促及工程地質(zhì)條件、地形環(huán)境、開(kāi)挖方法、斷面尺寸、循環(huán)進(jìn)尺、鉆孔機(jī)具、爆破材料、出渣能力等綜合因素，往往不能將爆破振動(dòng)完全控制于安全標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。當(dāng)限制最大一段起爆藥量及一次爆破用藥量時(shí)，將大幅降低開(kāi)挖效率，無(wú)法滿足施工進(jìn)度要求。

靜態(tài)爆破雖然具有無(wú)振動(dòng)、無(wú)沖擊、無(wú)噪聲、無(wú)粉塵、無(wú)爆炸危險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)，但其存在施工周期長(zhǎng)、效率低、造價(jià)高及對(duì)配套鉆孔設(shè)備要求高等缺點(diǎn)及可能由藥劑引發(fā)的環(huán)境污染等問(wèn)題，在隧道工程施工領(lǐng)域應(yīng)用并不廣泛。

洞內(nèi)預(yù)切(掏)槽技術(shù)可以有效削弱爆破地震波的傳播，但存在增加施工工序、延長(zhǎng)施工時(shí)間、洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境差(粉塵、噪音等)及增加特種機(jī)械(如銑挖機(jī)或單、多懸臂掘進(jìn)機(jī)等)配備等不足。當(dāng)圍巖屬硬質(zhì)巖時(shí)，依靠機(jī)械成槽工期長(zhǎng)、效率低、成本高的缺點(diǎn)更為突出，甚至不具備可行性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種密集鉆孔填砂隔振排樁防爆破震動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)設(shè)置密集鉆孔填砂隔振排樁，從切斷、干擾工程爆破震動(dòng)傳播途徑著手，以解決屏蔽、削弱振動(dòng)影響的技術(shù)問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種密集鉆孔填砂隔振排樁防爆破震動(dòng)結(jié)構(gòu)，包括隔振排樁、多空隙填充材料、不透水回填材料、隔振溝槽和防水布；所述隔振排樁位于擬建隧道，即震源與保護(hù)目標(biāo)之間的隔振溝槽內(nèi)；該隔振溝槽的寬度、深度根據(jù)震源確定；該隔振排樁平面布置范圍應(yīng)涵蓋不滿足爆破安全允許距離或不滿足保護(hù)目標(biāo)安全管理距離的區(qū)段并宜向外延伸；該隔振排樁平面走向平行于隧道邊線或環(huán)繞保護(hù)目標(biāo)基礎(chǔ)或管線外輪廓周邊直線布置；該隔振排樁平面布置采用密集鉆孔方式，即孔距小于樁徑；所述多空隙填充材料密實(shí)的填充入隔振排樁內(nèi)；該隔振排樁接近地表的一段采用不透水材料回填，孔口以防水布覆蓋。

所述多空隙填充材料采用中粗砂或礦渣。

所述不透水材料采用黏土。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

采取設(shè)置密集鉆孔填砂隔振排樁的技術(shù)措施后，可以有效降低硐室開(kāi)挖爆破振動(dòng)有害效應(yīng)、滿足保護(hù)目標(biāo)質(zhì)點(diǎn)振速控制標(biāo)準(zhǔn)，緩解快速施工與保護(hù)環(huán)境之間的矛盾，并具有工藝簡(jiǎn)單、易于實(shí)施、造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)。

1、本發(fā)明采用了與“在地表施做具有一定寬度、深度的隔振溝槽”的形式，有效的降低了不是以地表土體為主要傳播路徑的爆破震動(dòng)。

2、本發(fā)明以中粗砂為填充材料，具有多空隙特性，可以顯著改變震動(dòng)傳播路徑上的介質(zhì)特性(空隙率、密實(shí)度、堅(jiān)硬程度等)，更適用于干擾、阻斷巖質(zhì)地層條件下的振動(dòng)傳播，對(duì)巖質(zhì)地層條件下隧道等工程的開(kāi)挖采用爆破法時(shí)顯然更為高效。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的布設(shè)橫斷面示意圖。

圖2是本發(fā)明的布設(shè)平面示意圖。

圖中編號(hào)：1、采用鉆爆法施工的隧道，2-1、密集鉆孔填砂隔振排樁，2-2、孔口隔水、防水、排水等措施，3、保護(hù)目標(biāo)(對(duì)振動(dòng)敏感的建構(gòu)筑物、文物、邊坡、管線、儀器設(shè)備等，圖中以管線為例)，4、地面道路。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及布設(shè)形式參見(jiàn)圖1、2所示。

本發(fā)明是采用鉆爆法開(kāi)挖的道路隧道等地下工程施工中，為保障鄰近地下管線或地下建(構(gòu))筑物安全與正常使用，達(dá)到爆破振速控制標(biāo)準(zhǔn)而采取的技術(shù)措施。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造中所采用的技術(shù)手段、技術(shù)方案、工作原理、結(jié)構(gòu)特征等，(對(duì)于食品、藥品、材料等無(wú)確定形狀產(chǎn)品發(fā)明應(yīng)提供產(chǎn)品的成份配比、加工工藝；對(duì)于方法發(fā)明應(yīng)詳細(xì)提供實(shí)施該方法的步驟、條件)要清楚、準(zhǔn)確地加以描述。這些區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的本發(fā)明創(chuàng)造的發(fā)明點(diǎn)要盡可能地描述清楚，以使本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員能實(shí)施為準(zhǔn)，并且在描述每項(xiàng)技術(shù)手段時(shí)相應(yīng)地說(shuō)明其在發(fā)明中所起的作用。

在采用鉆爆法開(kāi)挖的道路隧道等地下工程施工中，為保障鄰近建(構(gòu))筑物、文物、地下管線、精密儀器、邊坡等對(duì)振動(dòng)敏感的保護(hù)目標(biāo)的安全與正常使用，消除或減緩周邊人群的不安與不適，達(dá)到監(jiān)測(cè)點(diǎn)振速控制標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)工程場(chǎng)地環(huán)境并便于施工，提出技術(shù)措施如下：

在擬建隧道(即震源)與保護(hù)目標(biāo)之間施做隔振排樁。

該隔振排樁平面布置范圍應(yīng)涵蓋不滿足爆破安全允許距離(或不滿足保護(hù)目標(biāo)安全管理距離)的區(qū)段并宜向外延伸。

該隔振排樁平面走向宜平行于隧道邊線或環(huán)繞保護(hù)目標(biāo)基礎(chǔ)(或管線外輪廓)周邊直線布置。

該隔振排樁平面布置采用密集鉆孔方式，即孔距小于樁徑，以達(dá)到切斷振動(dòng)傳播路徑的效果。

該隔振排樁內(nèi)采用中粗砂、礦渣或其他多空隙材料填充密實(shí)。

該隔振排樁接近地表的一段采用黏土等不透水材料回填，孔口以防水布覆蓋；樁位不宜置于低洼處，當(dāng)布置于低洼處時(shí)應(yīng)采用素混凝土、砂漿等砌筑自孔口向外的反坡，以防止地表水匯入。

該隔振排樁為臨時(shí)防護(hù)措施，隧道開(kāi)挖完成后可不處理或樁孔內(nèi)灌漿充填。

本發(fā)明對(duì)一座單洞三車(chē)道單向行車(chē)、城市快速路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的隧道，進(jìn)行隔振應(yīng)用。隧道采用鉆爆法開(kāi)挖、復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，最大開(kāi)挖寬度16.81m、高度11.62m、開(kāi)挖面積160.3m2。

隧道在約180m長(zhǎng)度范圍內(nèi)與一段超高壓液化天然氣(lng)管線近距離并行。該管道為外徑圓鋼管，位于地表以下覆土厚度約0.5m～1.7m處。并行段隧道埋深(拱頂覆土厚度)為8.6m～15.9m，與lng管線水平投影最小凈距為7.1m、豎向最小距離為6.9m。

該段自地表以下分布約4m～5m厚人工填土層，洞身開(kāi)挖圍巖為全風(fēng)化～微風(fēng)化凝灰熔巖，其中中風(fēng)化～微風(fēng)化段需采用爆破開(kāi)挖。

依據(jù)要求，隧道與lng管并行段及前后各50m范圍，爆破振速控制標(biāo)準(zhǔn)為傳至管道處的水平振速不大于2.5cm/s。

該管線緊鄰地面通行道路一側(cè)淺覆土直埋敷設(shè)，與擬建隧道并行距離長(zhǎng)、水平距離近，一旦受振動(dòng)影響發(fā)生變形、泄漏、爆燃，極易造成重大事故，具有極高風(fēng)險(xiǎn)；根據(jù)對(duì)場(chǎng)地巖體振動(dòng)特性、位置關(guān)系及振速控制標(biāo)準(zhǔn)的分析，初步測(cè)算的單次爆破最大藥量約為69g，難以滿足爆破開(kāi)挖工藝及施工進(jìn)度要求，必須采取輔助減(隔)振措施。為此，施工圖設(shè)計(jì)中做出專項(xiàng)保護(hù)方案并經(jīng)反復(fù)論證，施工中采取措施如下：

隧道與lng管并行段及前后各50m范圍內(nèi)，隧道與lng管之間，平行于隧道開(kāi)挖邊線設(shè)置單排密集鉆孔隔振砂樁。樁徑樁間距40cm，樁底不高于隧道開(kāi)挖輪廓底高程，樁長(zhǎng)23.8m～27.2m，樁內(nèi)滿灌中粗砂，樁頂端1m范圍內(nèi)采用粘性土封填，并以防水布遮蓋孔口。

該段施工時(shí)以“少裝藥、短進(jìn)尺”的原則，嚴(yán)格按照爆破方案實(shí)施，最大限度地減少一次起爆藥量。同時(shí)加強(qiáng)以質(zhì)點(diǎn)水平振速監(jiān)測(cè)為重點(diǎn)的全過(guò)程監(jiān)控量測(cè)工作，并制定有三級(jí)預(yù)警管理體系及應(yīng)急處置預(yù)案。

該隧道與lng管道并行段已完成開(kāi)挖，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，各測(cè)點(diǎn)水平振動(dòng)速度均滿足不大于2.5cm/s的管理標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了隧道施工順利、管線運(yùn)行安全的目的，“密集鉆孔填砂隔振排樁”的措施發(fā)揮了重要的作用。