光面爆破在地鐵區間施工中的應用

王鐵

（青島地鐵集團有限公司　山東　青島　266000）

光面爆破在地鐵區間施工中的應用

王鐵

（青島地鐵集團有限公司山東青島266000）

青島地鐵一期工程3號線寧化區間開挖應用光面爆破技術，有效控制隧道的超欠挖，減少了爆破對圍巖的擾動，加快了掘進速度，控制施工成本，取得較理想的爆破效果。

地鐵；光面爆破

1　工程概況

1.1工程簡介

寧夏路站～敦化路站區間工程：區間起訖里程：K9+516.979～K10+138.867，本區間的中部沒有施工豎井。區間隧道只能以兩端的車站作為施工通道。區間隧道采用馬蹄形斷面，斷面內凈空寬5.1m，軌面以上高4.68m。地面標高19.95～39.90m。全區間線路大部分在微風化巖層中穿過，地層條件相對較好。區間隧道覆土厚度12.83～17.65m。

1.2圍巖情況

根據隧道結構位置圖及線路縱斷面，本擬建區間隧道洞身處于地下水水位以下。圍巖以Ⅲ、Ⅳ為主。

2　光面爆破

2.1光爆總體方案

隧道按礦山法組織施工，Ⅳ級圍巖隧道施工中應嚴格遵循“強支護、快封閉、勤量測”的施工原則，結合周邊環境，合理的確定爆破參數：采用上下臺階法開挖，爆破上臺階每循環進尺2m；下臺階每循環2.5m，上下臺階縱向距離4～6m。

爆破設計控制關鍵點：

（1）采用控制爆破技術，降低爆破振動大小，防止因震動較大而對地下各種管線及周邊建筑物產生破壞性影響。

（2）控制對初支震動影響。

2.2爆破基本原則

（1）盡可能采用預留光爆層爆破技術，實現光面爆破開挖，減少超挖量，減小圍巖松馳圈。

（2）根據所獲得的監測結果，及時反饋信息，調整爆破參數，進行信息化鉆爆設計與施工。

（3）多打眼、少裝藥，多分段，嚴格控制爆破振動速度，以振動監測實測數據，調整單段最大裝藥量。

2.3光面爆破的主要內容

2.3.1爆破器材選型

根據隧道所穿越圍巖的堅固性系數f以及巖石縱波波速等，選用威力適中、匹配性好、防水性能好、易于切割分裝成小卷的2#巖石乳化炸藥，Ⅱ系列非電毫秒微差導爆管。

2.3.2孔位布置

（1）布置原則

使炮眼均勻布置在被爆巖體中，并考慮光面層厚度均勻和起爆順序。掏槽眼周圍的輔助眼與槽腔的距離不宜過大，以不大于槽腔直徑為宜。輔助眼彼此間的眼距可為距槽腔距離的1～1.5倍。控制周邊眼抵抗線的兩圈眼眼距不宜過大，一般為周邊眼抵抗線的大小或稍大于抵抗線。具體布置參見圖2上臺階布孔圖，圖3下臺階布孔圖。

圖1

圖2　上臺階布孔圖

圖3　下臺階布孔圖

（2）測量控制

每次布孔前，測量人員需對掌子面進行放樣測量。按照圖紙及施工方案確定數據，精確計算出每循環掌子面各炮眼位置關系，并使用噴漆將放樣點位準確的標記在掌子面。

（3）掏槽炮眼

隧道爆破開挖的關鍵是掏槽，掏槽成功與否直接影響爆破效果，并且掏槽的深度亦直接影響隧道掘進的循環進尺。同時，許多爆破震動實測證明：掏槽時爆破震動速度最大。控制住掏槽爆破震動，則能控制住整個工作上的爆破震動。故根據施工經驗，采用能較易獲得有效進尺且減震效果良好的掏槽區域中部淺孔先行弱爆技術。

（4）周邊炮眼

周邊眼爆破參數的確定采用理論計算方法、工程類比法與現場試爆相結合，在保證爆破振動速度符合安全規定的前提下，提高隧道開挖成型質量和施工進度。

間距：根據公式E=（8～12）d（d為炮眼直徑，一般在38～42mm時間）計算，炮眼間距在280～504mm之間，取450～500mm。抵抗線：W=（1.0～1.5）E（E為炮眼間距），周邊眼爆破參數可參照表1周邊眼參數表進行選擇。

表1　周邊眼參數表

（5）輔助炮眼

確定抵抗線W：抵抗線通常均小于炮眼深度，否則各個炮眼將成為分別獨立的漏斗爆破，達不到理想的爆破效果。當炮眼直徑在38～42mm的之間時，抵抗線W與炮眼深度有如下關系式：

在炮眼較深時，或堅硬難爆的巖體中，應取較小的系數，反之則取較大的系數。

炮眼深度L：為降低爆破地震動強度，循環進尺根據開挖部位不同來確定，輔助炮眼深度取L根據循環進尺來確定。炮孔底部超鉆長度0.2～0.3W，當L偏小時，取0.2，當L偏大時，取0.3。

2.3.3爆破起爆網絡

各段毫秒微差雷管腳線集束于工作面中央懸掛（當采用孔外微差時，尤其孔外過渡雷管放在兩個拱角部位避免飛石對網絡的影響），用電雷管引爆。孔內微差低段雷管一般跳段使用，使各相鄰段間隔時間大于50～100ms，以改善爆破效果和防止地震波疊加而產生較大的地震動。當需要時，為了確保周邊眼同時起爆，保證光爆效果，將周邊眼起爆放在最后。

2.3.4單孔裝藥量的計算

隧道爆破，炮眼所在的部位不同，作用是不同的。掏槽眼要求拋擲；掘進眼只要求松動，而在掏槽部位的兩側與其上、下部位各部分的炮眼要求又不一樣，側部要求松動，上部要求弱松動，下部要求加強松動，周邊眼則要求光面爆破，底板眼則要求用拋擲爆破的藥量，否則可能底板爆破失敗。所以各部位炮眼的裝藥量是不同的。具體見表2爆破炮眼藥量分配表。

周邊眼及掏槽眼裝藥參數在以上敘述中已確定。輔助炮眼的裝藥量均可按以下公式計算：

表2　爆破炮眼藥量分配表

表3　炮眼部位系數表

2.3.5炮眼堵塞

堵塞作用使炸藥在受約束條件下作充分爆破應力提高能量利用率，因此堵塞材料采用炮泥（組分：砂：土：水=3：1：1）。堵塞質量要求密實，不能有空隙和間斷，堵塞長度根據現場實際經驗確定。

2.4安全校核

爆破振動的大小從工程經驗來看，上臺階比下臺階爆破振動大，并且上臺階爆破振動的最大幅值往往來至于掏槽眼爆破單段藥量。所以這里計算爆破振動時候采用掏槽孔單段最大藥量計算。依據設計爆破控制指標，安全振動速度需控制在2.0cm/s以內。

2.5爆破效果檢測及爆破優化

2.5.1爆破效果檢查

每次爆破后，對爆破效果進行仔細檢查，分析爆破參數的合理性，以確定出符合本巖層最佳爆破參數，從以下各方面進行檢查，核定及分析：

（1）通過測量人員使用全站儀、激光斷面儀等及時測量超欠挖情況，由激光斷面儀內業軟件整理成果，并通過對成果的研究分析，確定下一循環爆破參數。

（2）爆破進尺是否達到爆破設計要求。

（3）爆出石碴是否適合裝碴要求。

（4）開挖輪廓圓順、開挖面平整。

（5）炮眼痕跡保存率不小于85%，并在開挖輪廓面上均勻分布。

（6）兩次爆破臺階銜接不大于15cm。

2.5.2爆破優化

根據每次爆破后檢查情況，分析原因及時修正爆破參數，提高爆破效果、改善技術經濟指標。

（1）根據巖層節理裂隙發育巖性軟硬情況，修正眼距、裝藥量，特別是周邊眼的有關參數；

（2）根據爆破后石碴的塊度修正參數、石碴塊度偏小，說明炮眼布置偏密，塊度過大說明炮眼偏疏，單孔用藥量偏大；

（3）根據爆破振速監測，調整同段起爆最大藥量及雷管段數；

（4）根據開挖面凹凸情況修正鉆眼深度，爆破眼底基本上落在同一斷面上。

3　監控量測

為了確保施工所產生的振動不影響周圍環境，施工期間尤其是鉆爆時，進行爆破震動監測，及時調整鉆爆參數減輕振動、確保結構的安全穩定。主要對爆破震動和噪聲進行嚴格控制施工，采用減震降噪控制爆破技術并進行爆破震動監測。

4　結束語

光面爆破的目的是減少超挖，降低爆破對圍巖的損傷，由于巖石性質不同及爆破過程相對較為復雜，在施工中，應及時分析被爆巖石的地質條件，并參考國內外相關施工經驗，確定出科學合理的光面爆破參數，以達到理想的爆破效果。

[1]馬乃耀.爆破施工技術.北京：中國鐵道出版社，1985.

[2]羅偉，朱傳云，祝啟虎.隧道光面爆破中炮孔堵塞長度的數值分析.巖土工程，2008，9.

U231

A

1673-0038（2015）30-0303-03

2015-7-12

王鐵（1980-），男，遼寧錦州人，工程師，本科，從事高速公路、鐵路、地鐵建設、施工技術研究及管理工作。