簡(jiǎn)述地鐵隧道礦山法控制爆破技術(shù)

張明

摘 要 某地鐵礦山法暗挖隧地處城市核心區(qū)，下穿高速，沿線(xiàn)重要建筑物眾多，隧道埋深較淺，圍巖巖性較差，如何設(shè)計(jì)爆破開(kāi)挖方案，從而控制好爆破震動(dòng)的不利效應(yīng)十分重要，本文結(jié)合工程具體實(shí)例，主要分析地鐵隧道礦山法控制爆破技術(shù)方法。

關(guān)鍵詞 地鐵隧道;爆破技術(shù)

1 工程概況

某地鐵中間風(fēng)井區(qū)間礦山法隧道，下穿高速，沿線(xiàn)重要建筑物眾多。圍巖級(jí)別以Ⅱ～Ⅲ級(jí)為主，位于中～微風(fēng)化花崗巖層中，拱頂埋深約9.8～23.6m。地下水類(lèi)型主要為基巖裂隙水，主要含水層為強(qiáng)、中風(fēng)化巖帶基巖風(fēng)化裂隙水，地層分布連續(xù)，厚度較大，屬弱～中等透水性地層，并具微承壓性。場(chǎng)地地下水埋深0.80m～5.80m，穩(wěn)定水位標(biāo)高為3.89～11.70m。

2 豎井施工

2.1 施工方案

爆破器材采用直徑32mm的2號(hào)巖石乳化炸藥，1～15奇數(shù)段位非電毫秒雷管連接爆破網(wǎng)絡(luò)，電毫秒雷管引爆爆破網(wǎng)絡(luò)，采用專(zhuān)用起爆器起爆方式。采用YT-28風(fēng)槍鉆孔，孔徑為42mm，掏槽孔為4孔楔形掏槽，孔深控制在1.2m，傾角70°，炮眼間距、排距控制在0.8～0.9m;周邊孔及輔助孔深度控制在1.0m，炮眼間距0.5m，排距0.6m。爆破開(kāi)挖時(shí)，首先按照方案制定的方式分三次爆破。

設(shè)計(jì)掏槽眼為楔形多級(jí)掏槽，由中向兩側(cè)逐漸過(guò)渡成垂直炮眼。采用反向裝藥的形式，雷管“對(duì)號(hào)入座”藥卷入孔后用PVC管將其推至炮眼最底端。炸藥使用2號(hào)巖石乳化炸藥，起爆網(wǎng)絡(luò)采用1～15的奇數(shù)段非電毫秒雷管分段延期起爆，起爆方式為起爆器連接電毫秒雷管起爆。裝藥完畢后用炮泥填塞密實(shí)，填塞長(zhǎng)度不得小于20cm。裝藥完畢后按照技術(shù)交底的要求連接網(wǎng)絡(luò)，15～20根導(dǎo)爆管扎成一束，由2發(fā)電毫秒雷管反向綁扎引爆。在裝藥的過(guò)程中技術(shù)員旁站做好現(xiàn)場(chǎng)爆破施工記錄，用于指導(dǎo)爆破參數(shù)的調(diào)整。

2.2 施工要點(diǎn)

（1）振動(dòng)控制。爆破施工前期，爆破參數(shù)的設(shè)計(jì)僅限于理論，炸藥單耗較少（0.74kg/m?），爆出的石渣多為直徑大于50cm的巖塊;解決措施：據(jù)爆破振速的監(jiān)測(cè)，豎井爆破時(shí)周邊建筑物震速均小于1cm/s，故對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，輔助孔及周邊孔的單孔裝藥量調(diào)整至（0.45kg），炸藥單耗為（0.9kg/m?）。

參數(shù)調(diào)整完成后爆破后石渣直徑有了明顯改善。

（2）炮孔利用率低。炮孔利用率較低，1.0m深的輔助眼及周邊眼，爆破進(jìn)尺僅為0.8m。解決措施：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，加深掏槽眼的深度為1.4m，輔助眼及周邊眼1.2m，增大單孔藥量（0.45kg），提高掏槽效果。調(diào)整后炮眼爆破進(jìn)尺能達(dá)到1.1m以上。

（3）爆破防護(hù)。1#豎井采用鋼板井口覆蓋防護(hù)效果較好，但24#風(fēng)井井口較大，無(wú)法使用鋼板覆蓋在井口。解決措施：24#風(fēng)井基坑爆破在13m以下，現(xiàn)場(chǎng)采用布魯克網(wǎng)將整個(gè)基坑進(jìn)行覆蓋。布魯克網(wǎng)固定在第三道支撐上面。裝藥完畢后用沙袋蓋住炮眼，用鋼板蓋在沙袋上方，布魯克網(wǎng)分兩層，可防護(hù)2cm直徑以上石塊，效果好。

3 橫通道施工

3.1 施工方案

橫通道位于微風(fēng)化混合花崗巖層中，巖層整體性好，節(jié)理較為發(fā)育。橫通道尺寸為6.3m×5.0m，施工流程同豎井。

按照設(shè)計(jì)及方案的要求，橫通道前期的馬頭門(mén)施工為臺(tái)階法鉆爆施工，上臺(tái)階先行進(jìn)尺5m，在爆破下臺(tái)階，上臺(tái)階每循環(huán)進(jìn)尺控制在1.0m，下臺(tái)階每循環(huán)進(jìn)尺控制在2.0m。待掌子面進(jìn)尺大致相同后，開(kāi)始全斷面爆破掘進(jìn)，全斷面爆破進(jìn)尺控制在1.0m。

因臨空面的限制，掏槽眼同樣采用多級(jí)楔形掏槽的方式，置于掌子面中央偏下的部位，并比其他炮孔深20cm左右。底板孔口要高出底板設(shè)計(jì)水平15cm左右，控制底板孔外差角為15°，確保孔底應(yīng)低于底板水平10cm～20cm，孔深宜與掏槽孔相同，以防欠挖。周邊孔間距取45cm，最小抵抗線(xiàn)取50cm;輔助孔間距取55cm，排距取55cm;掏槽孔間距取50cm，排距取50cm。

3.2 施工要點(diǎn)

（1）爆破振速控制。1#豎井橫通道拱頂巖層覆蓋較厚，且離周邊建筑較近，建筑物基礎(chǔ)直接坐落在巖層上面，隧道爆破時(shí)，單段裝藥量較大，振動(dòng)波衰減少，測(cè)得爆破振速值大。

（2）解決措施。①將全斷面法改為臺(tái)階法。全斷面法單段最大藥量為3.5kg，將臺(tái)階法單段最大藥量調(diào)整為2.5kg，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，爆破振速仍然超標(biāo)。②降低單孔藥量。采用單段單爆技術(shù)，分多次起爆，降低爆破振速。單段單爆技術(shù)即指，某個(gè)區(qū)域采用不同段位的雷管連接網(wǎng)絡(luò)，降低振動(dòng)的峰值。根據(jù)單段單爆的方式設(shè)置爆破網(wǎng)絡(luò)，共需要分6次起爆（單段最大藥量為1.8kg）。優(yōu)點(diǎn)：爆破振速明顯降低到安全允許爆破振速以?xún)?nèi)。缺點(diǎn)：爆破耗時(shí)較長(zhǎng)工作效率低下，每天難以完成一個(gè)循環(huán)，且工人作業(yè)強(qiáng)度加大。③增加雷管段位。采用孔外延遲技術(shù)，降低爆破振速，縮短爆破時(shí)間。因第一種方式爆破耗時(shí)較長(zhǎng)等因素，經(jīng)會(huì)議討論，要求爆破公司提供1～15共15個(gè)段位的雷管，采用孔外延遲技術(shù)，做到1次完成爆破，縮短爆破時(shí)間，提高整體工作效率。優(yōu)點(diǎn)：降低了爆破震動(dòng)，縮短了爆破時(shí)間，提高了工作效率。缺點(diǎn)：對(duì)炮眼數(shù)量、位置要求較高。一次裝藥段位較多，需多個(gè)爆破員輔助裝藥。由于增加孔外延遲造成網(wǎng)絡(luò)連接復(fù)雜，且段位較多每段間隔時(shí)間減小，爆破時(shí)孔外延遲雷管連接容易損壞，易造成局部盲炮。

針對(duì)爆破振速大的問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)采取增加雷管段位的方法，采用孔外延遲技術(shù)連接爆破網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)容易產(chǎn)生盲炮：一方面爆破完成后加強(qiáng)盲炮排查，另一方面合理的布置孔外延遲導(dǎo)爆管位置，防止導(dǎo)爆管被爆破產(chǎn)生的飛石打斷。

4 正線(xiàn)施工

4.1 施工方案

1#豎井由于下穿房屋多，爆破振速控制為要點(diǎn)，因場(chǎng)地、設(shè)計(jì)要求等限制，故四個(gè)掌子面采用臺(tái)階法進(jìn)行施工。24#風(fēng)井埋深較大，隧道正線(xiàn)基本布設(shè)在公路下方，沒(méi)有下穿的建筑，場(chǎng)地較大，故兩個(gè)掌子面采用全斷面進(jìn)行施工[1]。具體施工流程同豎井、橫通道爆破施工基本一致。隧道正線(xiàn)爆破繼續(xù)采用孔外延遲爆破技術(shù)，爆破振速控制較好[2]。

4.2 施工要點(diǎn)

正線(xiàn)隧道采用孔外延遲技術(shù)，周邊建筑物震速均得到了較好的控制，但是仍存在其他問(wèn)題，主要如下：

（1）鉆孔平臺(tái)。臺(tái)階法施工使用的鉆孔臺(tái)架是用扣件式鋼管腳手架+鋼筋網(wǎng)片組合而成，臺(tái)架搭設(shè)較為費(fèi)時(shí)、費(fèi)工，臺(tái)架穩(wěn)定性較差，長(zhǎng)時(shí)間使用易變形。

項(xiàng)目部及施工隊(duì)伍重新設(shè)計(jì)了一套方鋼組合式鉆孔臺(tái)架，臺(tái)架易于搭設(shè)，較為省時(shí)，省工臺(tái)架穩(wěn)定性較好

（2）超欠挖控制。隧道正線(xiàn)爆破振速已控制較好，但隧道超挖現(xiàn)象控制較差。

項(xiàng)目部重新調(diào)整了爆破參數(shù)，將周邊眼的間距從40cm縮短到35cm。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，爆破效果較好，隧道輪廓線(xiàn)較為圓順，炮眼殘孔率顯著提高，欠挖控制較好。

5 結(jié)束語(yǔ)

近一年的爆破施工，完成了豎井、風(fēng)井、橫通道、隧道正線(xiàn)530m的鉆爆開(kāi)挖，積累了大量的隧道爆破施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)歸類(lèi)為以下幾點(diǎn)：

參考文獻(xiàn)

[1] 陳仕琳.軌道交通工程中巖溶地段隧道的爆破施工技術(shù)分析[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2019（03）：88-89.

[2] 袁良遠(yuǎn)，唐春海，朱加雄，等.高速公路隧道下穿既有鐵路隧道控制爆破技術(shù)[J].工程爆破，2016（01）：64-67.