探討地鐵盾構施工中深孔爆破技術的應用

龔志凌

（中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司　湖北　武漢　430074）

探討地鐵盾構施工中深孔爆破技術的應用

龔志凌

（中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司湖北武漢430074）

隨著經濟的不斷發展，我國城市人口迅速增加，為了滿足交通需求，地鐵建設成為交通系統中非常重要的一環。地鐵盾構施工建設時，在面對復雜堅硬的巖石環境時，常常采用深孔爆破技術達到破碎巖石，保證施工的目的。本文介紹了地鐵盾構施工中深孔爆破技術的特點，影響深孔爆破效果的主要因素，并闡述了深孔爆破技術的技術要點。

地鐵；盾構；深孔爆破

引言

工程爆破是利用炸藥爆炸產生的巨大能量達到破碎巖石的目的，為工程建設服務的一種技術，被廣泛應用在露天和地下工程石方的開挖施工中。鉆孔直徑大于75mm、孔深大于5m的炮孔爆破技術稱為深孔爆破。深孔爆破可提高單循環進尺，能夠充分的利用工時，減少作業時間；能夠使設備充分工作，發揮設備的最大能力，提高勞動生產率；鉆孔量小和炸藥單位耗量低，可大量節省材料；便于采用綜合機械化進行施工，從而加快施工進度，獲得最大的經濟效應。深孔爆破可與預裂爆破以及毫秒爆破等技術相結合，獲取平整的開挖面，穩定的圍巖，提高工程施工質量。

1　中深孔爆破技術的影響因素

1.1炮眼深度

不同的機械在面對相同的鑿巖條件時，其作業的效率是不同的。隨著鉆眼深度的增加，增加釬子重量，排粉難度隨之增大；需要克服的摩擦阻力也增大，能量消耗增加。在不影響正常作業的前提下，綜合考慮施工力量和裝備條件等因素，盡可能的加大炮眼深度。另外，在確定炮眼深度時，還要考慮巷道斷面、巖石的堅硬程度和炸藥的破壞程度等對其的影響。小巷道斷面、高堅固性巖石使炮眼底部巖石夾制作用強，增大掏槽難度。

1.2炮眼直徑

炮眼直徑很大程度上影響到鉆眼速度、炮眼數目及巷道掘進爆破效率。大直徑炮眼適合選用較大直徑的藥卷，炸藥爆炸能量相對集中，增大巖石的破碎程度，面對堅硬巖石時，較大的裝藥直徑能使巖石更大程度的破碎，提高爆破效率。增大炮眼直徑，可以減少炮眼數目，減少工作量。炮眼直徑增大，也增加了打眼的難度，降低了鉆眼速度。因此，可根據工程的實際情況選用炮眼直徑和裝藥直徑。

1.3光面爆破

光面爆破指正確選擇爆破參數和合理的施工方法，分區分段微差爆破，達到爆破后輪廓線符合設計要求，臨空面平整規則的一種控制爆破技術。光面爆破技術常常應用在隧道開挖中，它能有效地控制周邊眼炸藥的爆破程度，減少對圍巖的擾動，保持圍巖的穩定，確保施工安全，提高工程質量和效率，節約成本。

炮眼間距是光面爆破最重要的爆破參數。合理的炮眼間距應保證炮眼間貫通裂隙完全形成。對于較為堅硬的巖石巷道，周邊眼間距可放大到400mm以上，而對于較為松散軟弱的泥巖類巷道，周邊眼間距則應嚴格控制在300mm左右。在地鐵隧道爆破時水墊層裝藥結構能夠有效的減弱爆炸沖擊力，實現均勻爆破減小孔壁周邊圍巖的破壞，保護整個隧道的結構穩定性。通常用裝藥集中度來控制巷道周邊光面炮眼的裝藥量，要求爆破后在炮眼周圍的巖石中不能產生粉碎性的破壞。松散軟弱的巖石強度較低，容易爆破，但是爆破后巖石很易塌落，造成整個隧道的塌落，影響工程進度，所以光面爆破的成功實施尤為重要。

1.4崩落爆破

布置炮眼時，首先布置掏槽眼和周邊眼，然后布置崩落眼的原則。崩落眼是巷道斷面內破碎巖石的主要炮眼。在布置崩落眼時，以掏槽眼為中心，分布在掏槽眼和周邊眼之間，掏槽眼要均勻布置。合理在選取崩落眼炮眼間距和最小抵抗線時，要綜合考慮巷道斷面大小、巖石性質、采用的炮眼直徑和藥卷直徑等影響因素，以確保得到均勻的爆破塊度，提高爆破效率。

1.5爆破方式和炮眼填堵

在中深孔爆破施工時，宜采用連續裝藥、反向起爆的方式，特別是堅硬巖石巷道中掏槽眼宜采用反向起爆，但必須要加強檢測監控、保證安全的原則下實施。這種方式能夠有效的提高爆破效率，延長爆炸氣體在炮眼中的存在時間，提高巖石中爆炸應力場的存在時間，增強巖石的破壞程度。但必須采取必要措施預防拒爆現象的發生，通常采用底眼正向裝藥起爆并加彩帶，方便有拒爆現象發生時容易發現和處理。炮眼填堵時，為加強炮眼的堵塞，選擇有較高硬度和強度的炮泥，一次增加與孔壁摩擦力。應在裝藥和水炮泥后，實現炮眼的全封堵。

1.6掏槽爆破

地鐵隧道建設中深孔爆破時，最常采用掏槽爆破的技術。它可以充分減少炮眼消耗和炸藥消耗的同時，獲得較大的掏槽面積和槽腔體積。掏槽方式有斜眼掏槽和直眼掏槽兩種。

斜眼掏槽法主要包括單向掏槽、楔形掏槽等。它能夠在各種巖層中獲得較好的掏槽效果。只需要很少的炮眼數目，減少炸藥的使用量。炮眼位置和傾角的精度對掏槽效果的影響較小。但缺點是難以掌握鉆研方向，炮眼深度受巷道斷面的限制，破碎的巖石崩裂的距離較遠且分散，容易損壞設備和支護。

直眼掏槽法包括縫隙掏槽或龜裂掏槽、螺旋掏槽等。它的所有掏槽眼都垂直于工作面布置，方便打眼，而且能夠更好的實現機械化作業。炮眼深度不受巷道斷面限制，可實現中深孔爆破，能取得較高的炮眼利用率。巖石拋擲距離較近且集中，能夠更好的保護井壁和巷道內設備、支護結構。但是炸藥消耗量較高，對炮眼的間距和平行度要求也較高。

2　中深孔爆破設計

要取得中深孔爆破的成功，首要保證進尺。

（1）必須選擇合理的光面爆破參數及炮眼深度，一般使用水膠炸藥和毫秒延期電雷管，采用串聯聯線方式進行爆破。中深孔爆破成功的關鍵是控制爆破后的進度與光爆成形。光面爆破要選擇合理的炮眼布置和裝藥量。光面爆破炮眼是一圈一圈地布置，每圈炮眼的裝藥量由里向外依次減少。首先布置掏槽眼，再設置輔助眼，最后設置周邊眼控制成形。

（2）堅硬巖石巷道掘進進行掏槽，掏槽形式越簡單越好，這樣結構較簡單，容易控制，巷道斷面較大時可采用楔形掏槽。楔形掏槽能獲得較高的炮眼利用率，為后爆炮眼制造更大的自由面。還要布置3個直眼，增加炸藥集中度，增強破碎巖石的能力，避免形成巖石大塊。中深孔爆破主要是利用炸藥爆炸產生的能量來破碎巖石，要，因此最好在破裂區內布置炸藥，保證巖石充分破壞。

（3）要合理的控制爆破藥量。為使巖石充分破碎并拋出，要檢測巖石的硬度，隨巖石堅固性增大適當的增大藥量。還要考慮周邊的環境，選擇最適量的炸藥量，達到巖石破壞的目的。另外，要確定正確的裝藥結構。首先保證圍巖無過度壓縮性破壞，還要保證炮眼連心線方向孔壁起裂，這就要求作用于眼壁上的初始拉力大于巖石的抗拉強度。

（4）光面爆破的施工要選擇合適的施工設備和爆破材料，改進技術參數。采用楔形斜眼掏槽，掏槽眼垂直深度為2.4m左右。在中心位置設置2個直眼，增大巖石的破碎程度，加大槽腔底部巖石的破碎和運動。鉆眼時要滿足方向和深度要求，控制眼底間距?？衫萌嵌ㄏ蚰境叽_保掏槽眼鉆眼角度的準確性。周邊眼采用光面爆破技術，炮眼應布置在巷道掘進輪廓線上，鉆眼時向外偏斜，炮眼相互平行，深度一致。為保證巷道成型，嚴格控制周邊眼（特別是頂眼）間距，周邊眼采用水墊層裝藥結構，先將炸藥裝至眼底，然后填充水炮泥，最后封堵嚴實。其它炮眼連續裝藥，并封堵密實。掏槽眼的輔助眼與掏槽眼眼口間距應控制在300mm左右，并盡可能均勻布置。各類炮眼均采用反向起爆。炸藥里不得夾有其它雜物，以保證可靠傳爆。裝藥前，要清理炮孔內的巖渣、泥水，吹掃干凈炮孔，保證連續裝藥到孔底。全斷面一次爆破，嚴格按起爆順序制作起爆藥包。采用串聯連線方式，注意要連接牢固，還要保證接頭有較大的接觸面積，避免出現大的接頭電阻。打孔時要掌握“準、平、直、齊”的四大原則，使爆后工作面整齊。要在巷道中心線打好第一個炮孔，插入炮桿作為標志孔。施工中要隨時檢測巖石性質的變化，并觀察爆破效果，并根據實際情況隨時調整爆破參數，達到安全爆破的效果。

3　施工中采取的措施

3.1進行技術指導

中深孔爆破技術運用的初始過程當中，必須要求相關技術工作人員進行現場跟班作業，及時發現問題，改正問題，掌握握好所有資料，保證安全。

3.2加強對施工人員的技術培訓定期進行相關技術培訓工作，培養工作人員的打眼理論知識，提升操作工作人員的責任理念。

3.3加強現場施工監督管理

確保每項工作都能遵守規范標準，在進行打眼之前相關跟班技術人員要確定打眼位置。在打眼的時候一定要保證做好人員的定位、職責的定位，爆破后要檢驗打眼深度和數目以及打眼的角度，同時安排安檢人員進行匯總報告打眼具體狀況，隨時進行工程的調整，促使打眼工作能夠成為一個動態化的有效管理。

4　結束語

中深孔爆破技術與炸藥的功能及裝藥數量的提升有著非常密切的聯系。在提升爆破成效的同時也會造成爆破周邊區域的巖層松動的現象，破壞整體的結構，不容易控制成型。中深孔爆破技術不僅能夠很好的提升施工速度，還能夠有效的縮減施工過程中材料的損耗。唯有科學合理的運用深孔爆破技術，才能夠確保地鐵盾構施工的施工質量，為工程企業帶來良好的經濟效益。

[1]張勝龍.復雜環境下地鐵明挖深基坑的爆破施工[J].城市軌道交通，2009，6（2）：65～67.

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[3]于亞倫.工程爆破理論與技術[M].北京：冶金工業出版社，2004：467～ 472.

U455.43

A

1673-0038（2015）21-0239-02

2015-5-6

龔志凌（1987-），男，助理工程師，本科，任福州地鐵1號線土建施工03標項目黨工委書記。