地鐵工程暗挖鉆爆時減震控制

李鋼

（中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，北京市 100000）

0　引言

在我國社會經濟的快速發(fā)展下，地鐵工程也得到了快速的發(fā)展。由于地鐵工程所處的施工環(huán)境建筑物密集，在使用爆破法進行開挖施工時，產生的地震波會對地表建筑物產生非常大的影響。為了保證施工安全，需要采用爆破減震控制技術來對隧道爆破開挖進行控制，降低鉆爆過程中對建筑物產生的影響。

1　工程概況

青島地鐵1號線全長59.95 km，線路起于黃島區(qū)峨眉山路站，止于城陽區(qū)東郭莊。全線沿黃島長江路、濱海大道向北過海至主城區(qū)的團島，沿費縣路、膠州路、延安路、和興路、人民路、四流路、重慶路、鳳崗路、中城路、S209至城陽東郭莊，全部為地下線，最高運行速度100 km/h。二標段線路全長29.072 km，線路自貴州路站—青島站—青島北站，瑞汽區(qū)間大斷面—春陽路（不含正春區(qū)間），共計19站19區(qū)間，二標03工區(qū)施工任務為中山路站、江蘇路站、廣饒路站的土建施工工程。該標段地處青島市北區(qū)鬧市區(qū)，周邊環(huán)境復雜，緊鄰居民樓和商業(yè)設施，因此在鉆爆施工時的減震控制就尤為重要，這本身也是施工過程中的一大難點。本文以此工程為例，對地鐵工程暗挖鉆爆過程中減震控制措施進行探討。

2　爆破減震控制的重要性

在人群密集、建筑群落多的城市進行隧道爆破操作時，需要充分重視施工對周圍環(huán)境、道路和建筑物的影響，主要包含以下幾方面的內容：

（1）在進行隧道開挖過程中，會使地表發(fā)生沉降從而對建筑物的穩(wěn)定性產生影響。

（2）由于在建筑林立的城市進行爆破，會產生一定的震動，從而對建筑物產生影響。

在此區(qū)域進行施工時，由于爆破源距離地面建筑物的距離較近，則爆破產生的震動對建筑物的影響更加顯著，過強的震動會使建筑物墻體發(fā)生開裂、涂料脫落、門窗破裂等現象，更為嚴重的則會影響建筑物的安全和穩(wěn)定性，引發(fā)工程糾紛。隨著社會的不斷發(fā)展，居民的維權意識逐漸增強，對爆破國內工程的安全性和可控性提出了更高的要求[1]。在淺埋暗挖隧道施工過程中，采用保守的爆破震動控制方式，能夠有效地控制爆破所產生的震動，但是會大大增加施工的成本，降低施工效率。因此在城市進行淺埋暗挖隧道施工過程中進行爆破工作，需要不斷增強爆破對周圍環(huán)境、建筑影響的可控性。

3　爆破設計與施工

3.1　爆破概述

該地區(qū)隧道為典型的城市淺埋暗挖隧道，地理環(huán)境直接決定了施工方法，因此在該工程施工過程中，需要密切關注和控制爆破震動。爆破引起的震動程度越小，則對地面建筑、圍巖的影響程度就越小，并且還能對地表沉降進行有效控制。該區(qū)間隧道與建筑群距離較近，并且存在大量的管線，因此為了有效降低爆破所產生的震動，保證地標建筑物的安全性，需要最大限度地減少爆破次數，嚴格按照施工要求來進行操作，并且采用上斷面短進尺、下斷面深進尺的方式來進行隧道的掘進工作。

3.2　爆破震動控制因素分析

（1）當單獨隧道段進行爆破時所使用的爆藥量和齊發(fā)爆破過程中每個孔裝入的藥量相同時，齊發(fā)所產生的能量大，并且震動效果較弱，避免出現震波疊加的現象。

（2）增加間隔時間能夠有效減弱爆破地震強度。當間隔時間延長后，爆破所產生的震動強度會到達極限，再延長間隔時間后，震動效果會增加，然后固定在某一個數值。

（3）當爆藥量一定時，其他因素不變時，爆破的段數越多，在等距離上質點的震動速度最小，由此可以判斷，其震動強度較小[2]。

（4）在進行爆破方案和爆破參數選擇過程中，需要通過調整爆破參數來對爆破所產生的震動進行有效的控制。

3.3　爆破器材的選擇

為了便于進行裝藥和提高防水效果，在隧道區(qū)間需要使用光面爆破直徑小、爆速低的乳化炸藥。

為了提高爆破的效果，并且確保爆破的安全性，需要在隧道采用非電毫秒雷管起爆系統(tǒng)來進行操作。通過導爆延期雷管來對起爆的順序進行控制，這是目前隧道中使用最為廣泛的起爆方法。

3.4　爆破參數的確定

對周邊孔之間的距離E和最小抵抗線W進行確定，確定周邊孔密集系數M，確定裝藥量Q；確定出不耦合系數T，對光面爆破孔的布置和數量進行計算。在進行爆破操作之前，需要對光爆參數進行確定，這樣才能獲得更好的光面爆破效果。由于地質條件和施工條件的不同，在進行光爆參數進行選擇過程中，首先需要憑借經驗來進行參數的初步選定，然后再借助現場試驗來對其最終的參數進行確定。最后按照試驗所得的數據參數來進行正常的爆破參數設定[3]。

3.5　大斷面臺階法

在進行隧道爆破設計過程中，主要采用以光面爆破方式為主，預裂爆破技術輔助的方式進行操作。爆破示意圖如圖1所示。按照隧道的開挖速率來進行爆破操作，上臺級高度為2.8 m，采用光面爆破的方式來進行操作，每向前進尺0.7 m，需要預留一部分土量，這樣才能有效減少爆破產生的震動量；中臺階高度為3.0 m，每進尺2～3 m，預留一部分土量，等待左右兩側完成爆破且支護搭建完成后，再采用普通爆破法進行操作。下臺階由于具有一定的臨空面，可以采用預裂爆破的方法來進行操作，并且能夠有效減少爆破所產生的震動效果。

圖1　爆破示意圖（單位：cm）

3.6　軟弱圍巖隧道爆破

在設計輪廓線上設置一排密孔，孔內不進行炸藥的裝入，靠近密孔還存在一排孔為減弱加密炮孔，其裝藥量為正常藥量的一半，內側的輔助孔和掏槽孔為正常裝藥孔道，各個裝藥孔同時進行起爆操作。在軟弱圍巖進行爆破操作時，按照上、下臺階分別爆破的方式來進行施工操作。

3.7　小間距隧道爆破

首先需對小導管進行注漿操作，這樣能夠有效增強圍巖的穩(wěn)定性和強度。其次借助微差爆破控制技術，采用分段起爆的方式來進行操作。并且對裝藥量進行控制，這樣不僅能有效降低施工成本，而且還可對爆破效果進行有效控制。采用小段數進行爆破，震動效果較大，對周圍建筑物的影響較大；但是采用多段數進行操作時，無法對其爆破效果進行控制。因此需要對分段裝藥量進行控制，才能有效控制爆破所產生的震動強度。

此外，在爆破物體和保護體之前，需要設置不裝藥的單排或雙排減震孔，這樣能夠有效降低震動效果。同時需要對一次爆破所使用的炸藥量進行控制，采用分次打孔、裝藥、起爆的方式來進行操作，能夠增加臨空面[4-5]。

3.8　鄰近建筑物、管線減震控制爆破

為了有效降低隧道施工對周圍建筑、環(huán)境的影響，在實際施工過程中，需要對總裝藥量進行控制，借助微差爆破技術來采用分臺階的方式進行爆破操作。對于裂縫發(fā)育、巖石強度低的地層需要借助小導管對其進行灌漿加固處理，提高其穩(wěn)定性。在該區(qū)間內，震動速度需不大于2～3 cm/s，并且需根據公式對一次最大裝藥量進行計算，見表1。

表1　隧道過建筑物各種距離條件下的最大裝藥量

通過對表1的數據進行分析，在距離建筑群落30 m范圍內，需要對一次最大裝藥量進行控制，其數值需不大于14.9 kg。當施工進行到50 m爆破重點控制區(qū)域內時，為了提高施工進度，需對單段藥量進行增加。對煤氣管道影響較大的50 m范圍內需要采用小進尺、多孔微差的方式來進行操作，并且對爆破震動進行嚴格控制，減少對煤氣管道的影響。

減少震動強度來控制爆破的操作：對于淺覆地層來講，需要進行溝槽的開挖，并且在槽中心選用20 m藥卷，采用分段起爆的方式來進行操作。在開挖方式選擇方面，上半斷面采用正臺階法進行施工，高度為3 m，寬度為5.9 m，并且對臺階的長度進行控制。對于軟弱圍巖來講，需要采用化整為零的方式來進行施工，能夠減少爆破時間，減少藥量的使用，降低爆破所產生的震動強度。

4　結語

綜上所述，本文以實際工程為例，在對隧道爆破工程的施工特點進行分析的基礎上，通過對爆破參數進行調整，設計合理的爆破措施。根據環(huán)境不同和地質條件的不同選擇了不同的減震措施和爆破方法，不僅保證了建筑物和地面管線的安全，同時也有效保證了隧道工程的施工進度。通過對爆破參數進行調整，達到了爆破震動控制的目的，節(jié)省了工程施工成本，取得了良好的社會效益和經濟效益。