淺談無感爆破在地鐵隧道施工中的應用

王有權

（中鐵三局集團有限公司，遼寧 大連 116000）

大連地鐵紅旗西路站至南松路站區間是地鐵2號線的控制性工程。紅南區間設計范圍包括區間正線、出入段線、施工豎井、通風豎井、聯絡通道、迂回風道等土建工程，左線全長2 164.076 m，右線全長2 157.649 m。其中，區間穿越福山居民房段隧道（紅旗西路站一端）采用單臂掘進機開挖，左右線各190 m，其余區段均采用礦山法施工。為避免擾民事件的發生，大連地鐵指揮部要求穿越樓房段上臺階采用掘進機開挖，下臺階采用無感爆破施工。嚴格控制爆破振動，不追求爆破效果，把安全與擾民問題放在首位。本文以此為例，對無感爆破在地鐵隧道施工中的應用作以簡要論述。

1 無感爆破定義

根據爆破地震烈度表（5.3），當地震烈度屬于I級，爆破振速≤0.2 cm/s時，只有儀器才能記錄到振動，而人是感覺不到的，故稱為無感爆破。

2 無感爆破設計

穿越樓房段隧道斷面為近似半徑3.35的圓，無感爆破施工下臺階高度為2.3 m，開挖面積為10.76 m2。

由于無感爆破的振速要求小于等于0.2 cm/s，而爆破最大振速決定于最大單段藥量。無感爆破設計的核心理念為采取分區分段的爆破方法做到單孔起爆，即最大單段藥量就是單孔裝藥量。利用薩道夫斯基公式計算爆破最大一段裝藥量。

（1）爆源與需要保護的建筑物之間的距離 R是已知的，可以用薩道夫斯基公式，求算掏槽部分延時爆破最大一段裝藥量：

式中，R：爆源與需要保護的建筑物之間的距離R，取22.347 m；

Q：延時爆破最大一段裝藥量；

V：保護對象所在地質點振動安全允許速度，本設計取 0.20 cm/s；

K、α：與爆破點至計算保護對象間的地形、地質條件有關的系數和衰減指數，《爆破安全規程》GB6722－2003規定選取下表，本次檢算時圍巖為IV級圍巖，主要為中風化板巖夾石英巖，考慮K取200，α取1.8。考慮到已有兩個臨空面，爆破振動有50%的衰減系數，所以K可以進一步取100。

表1

經過計算下臺階掏槽部分最大一段裝藥量為0.35 kg。

（2）下臺階主要爆破參數：（每循環進尺為1.0 m）

周邊眼：炮眼深度為1.2 m，間距58 cm，單耗q＝0.30 kg/孔；

輔助眼：炮眼深度為1.2 m，孔距75 cm，排距55 cm，單耗q＝0.30 kg/孔。

（3）炮孔布置：按上述參數，進行炮孔布置，針對下臺階炮孔布置見圖1。

圖1

（4）每孔配置Ms雷管段別見圖2，圖中的阿拉伯數字代表Ms的段別數。

圖2

（5）爆孔分區圖，為很好的實現單孔起爆，并充分利用現有的Ms3～Ms13奇數段別雷管，需要分區，見圖3。

圖3

（6）起爆網絡，為很好的實現單孔起爆，利用現有的Ms3～Ms13奇數段別雷管，連接起爆網絡見圖4。

（7）起爆延時圖及其起爆順序圖，見圖5。

（8）炮眼參數表，見表2。

（9）裝藥結構。周邊眼與輔助眼均采用連續裝藥，封堵0.8 m。

3 無感爆破施工

建立完善爆破安全管理運行機制和管理程序，確保有效運行。爆破施工時實行定人定崗制度，從布眼、鉆孔、裝藥到爆破網絡聯接層層把關，全過程監控，嚴格按照無感爆破方案施工。

無感爆破施工工藝流程，見圖6。

3.1 測量放線

施工前由測量人員在掌子面畫開挖輪廓線，并按照炮眼布置圖把炮孔位置用紅漆標識清楚。

3.2 打設炮眼

采用鉆頭直徑為38 mm的風動鑿巖機鉆孔，所有炮孔直徑都以40 mm計。炮眼深度為1.2 m，打設位置及間距符合要求。

3.3 裝藥與填塞

采用直徑為32 mm的2號巖石乳化炸藥連續裝藥，每孔裝藥0.3 kg。炮泥封堵長度為0.8 m。

3.4 聯接起爆網絡

按照起爆網絡圖，利用Ms3～Ms13奇數段別雷管聯接，并在孔外采用3段和5段雷管分區分段聯接，達到一個孔一個孔起爆的目的。

3.5 起爆

爆破時實行統一指揮。起爆前一切準備工作就緒后發出預備起爆信號，所有作業人員撤至爆破飛石安全距離以外。

爆破員接到起爆命令后，發出起爆警號，至少再等待5 s方可起爆。

起爆后指揮員派爆破員到現場檢查爆破情況，確認完全準爆后，由指揮員發出解除警戒信號，警戒人員撤回，恢復正常工作次序。

3.6 振速監測

項目部監測人員提前半小時通知第三方監測單位和爆破監測單位的監測人員到位，安放爆破監測儀器于掌子面正上方的建筑物附近（一般不少于3臺測振儀）。爆破后半小時，監測人員將爆破監測數據及測點布放位置從網上傳到爆破工程師的郵箱里。爆破工程師查看爆破振速是否滿足無感爆破的要求（≤0.2 cm/s），若超出無感振速的要求則分析原因并決定是否需要調整無感爆破設計參數。

表2 下臺階炮眼參數表

圖4

圖5

圖6 無感爆破施工工藝流程

4 注意事項

（1）加強爆破管理，嚴格按照大連市火工品管理制度執行。

（2）加強技術培訓與指導。爆破工程師檢查一炮一交底，并根據檢測的爆破振動速度反饋施工，及時優化和調整爆破參數，確保爆破振動速度控制在允許值內。

（3）控制炮眼打設的外插角在1～3°之內以便控制超欠挖。裝藥前將炮孔內的石屑、雜物用水沖凈。

（4）無感爆破振動速度要求為0.2 cm/s。而爆破最大振速決定于最大單段裝藥量，因此必須嚴格控制最大段裝藥量，嚴防工人為取得較大的爆破進尺而私自加大裝藥量。裝藥時用木質炮棍將藥卷輕輕推入，不得沖撞或搗實，各藥卷必須彼此密接。

（5）必須嚴格執行分區分段爆破，每個區段分別由不同段別的雷管連接，達到單孔起爆的要求，降低爆破振速至無感狀態。

（6）加強堵塞質量，提高炸藥利用率。使用具有高阻力和良好塑性的濕潤黏土炮泥將剩余炮孔長度全部封閉。這種黏土炮泥遇水膨脹，封堵效果良好，能充分破碎巖石，減少裝藥量，降低爆破振動速度，減少對圍巖的擾動，縮小圍巖松動圈，提高施工安全性。

（7）孔外雷管一定要埋入渣土中，嚴禁臨空放炮，減少爆破噪聲。

（8）在距離爆破掌子面一定距離，采用草簾或者門簾掛在洞內，阻擋沖擊波，降低噪聲，或者在門簾位置安裝噴射水槍，兩道水霧交叉噴射，也可降低噪聲。

5 結束語

總之，無感爆破施工改變了傳統礦山法爆破施工方式，采用分區分段的方式實現了單孔起爆，從而降低了爆破振動速度，避免了傳統礦山法爆破施工時對地面建筑物的變形影響和周邊居民的干擾。對類似工況（穿越建筑物和大型構筑物）有一定的借鑒意義。