地鐵暗挖大斷面隧道側穿運營鐵路車站爆破施工技術淺談

朱帆

摘? ?要：鐵路長期以來在中國交通運輸體系中一直起著骨干作用，作為中國經濟、人民生活的重要紐帶。地鐵作為能夠提供便利快捷的交通、緩解交通壓力的重要途徑，是常見的城市新興建設的基礎交通設施之一。修建地鐵如何保證相鄰既有鐵路的安全，是地鐵工程需要解決的一大問題。本文簡要分析了暗挖大斷面隧道側穿既有鐵路站施工技術，為后續對涉鐵施工的研究者提供參考。

關鍵詞：既有鐵路? 地鐵施工? 大斷面爆破? 超前支護技術

中圖分類號：U445.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）06（b）-0040-02

地鐵是常見的城市基礎交通設施之一，隨著經濟水平的發展，城市生活節奏加快，人民對生活水平的要求也逐漸提高，越來越多的城市開始修建地鐵，以提供便利的交通方式、緩解交通壓力。地鐵線路中不可避免的涉及到既有運營鐵路的施工，因此實際修建過程中，在保證避免影響既有鐵路設施運營安全穩定性的前提下，同時維持地鐵施工的安全、質量和施工進度，是地鐵施工過程需要解決的問題。

1? 工程案例概況

本文通過青島地鐵1號線的工程案例，分析說明暗挖大斷面隧道側穿既有鐵路的工程難點和解決這些問題的措施與技術。

青島市地鐵1號線西鎮站至青島站區間的單洞雙線大斷面隧道（后文簡略為“西青區間大斷面”）需要側穿既有膠濟鐵路的青島站及相關運營設施。西青區間大斷面隧道拱頂埋深約12m，距離鐵路站房63m，站內停車線88m。西青區間大斷面先經TBM掘進過后再行爆破擴挖，前期TBM掘進揭露洞身圍巖為中風化～微風化花崗巖，拱頂圍巖較差，圍巖破碎，局部有煌斑巖。西青區間大斷面隧道與既有鐵路位置關系如圖1所示。

2? 工程難點

該區間隧道開挖工程屬于I級風險，難點如下：

地質風險：區間隧道開挖跨度14.1m，隧道埋深約12m。隧道開挖斷面較大，覆巖較薄，綜合圍巖分級Ⅵ級，暗挖施工易發生坍塌、地層變形過大等事故。

環境風險：修建的暗挖大斷面隧道與運營的青島火車站距離近，施工時不能影響青島站火車站的運營，施工難度大。隧道爆破開挖時既要嚴格控制爆破振速，又要滿足既有鐵路設施的變形量控制，對施工技術要求較高。

3? 側穿既有鐵路施工技術措施

大斷面隧道側穿施工面臨諸多難點時，采取基于監測數據動態施工參數調整、水壓控制爆破施工技術、超前注漿加固技術等措施進行控制。

（1）控制爆破施工技術。

為減小爆破施工對既有運營鐵路線的影響，對西青區間大斷面隧道采用控制爆破技術，主要包括：水壓爆破技術、孔外延時爆破技術。

水壓爆破技術是采用特制水袋跟炸藥間隔裝填炮泥封孔的裝藥結構技術，在裝藥過程中，往炮眼中按照設計計算的特定位置加入專用設備加工成的“水袋”，再加入炸藥，最后炮眼口部利用炮泥堵塞。水壓爆破的顯著特點是：降低炸藥用量、減弱爆破振動、降低爆破粉塵濃度、縮短通風時間、緩沖爆破壓力、減小圍巖擾動，改善圍巖爆破效果。西青區間大斷面格柵間距0.5m，上臺階設計進尺0.6m，下臺階設計進尺1.2m，裝藥結構如圖2、圖3所示。

孔外延時技術是利用孔內孔外雷管起爆間隔疊加效果以達到一次起爆所有炮孔單孔單響起爆效果的一種連線起爆方式。在進行爆破設計時對孔內孔外雷管延時毫秒數進行設計計算，并保證雷管連接完成后單孔單響，且相鄰炮孔單孔起爆間隔大于50ms，從而減少爆轟波疊加引起的爆破振動。孔外延時技術特點是：可以進行全斷面微差爆破，可以完成任意需要的延時效果，提前進行連線設計，聯網時不易聯混。上臺階孔外延時爆破網絡如圖4所示。

（2）超前注漿加固技術。為保證隧道及運營鐵路線安全，正式爆破開挖作業前，先對開挖地段超前加固。超前加固主要采用隧道內超前大管棚加固及地面超前加固注漿。超前大管棚采用激光導向一次成孔下管，注漿后與初支格柵形成受力體系。地面注漿加固采用膜袋封孔，后退式注漿，加固拱頂上方3m，漿液采用雙液漿避免漿液擴散距離過大對既有車站造成影響。

（3）基于監測數據動態施工參數調整。

鐵路運營設施的安全性要求較高，因此施工時為保障既有鐵路線路及相關設施的安全，需要嚴格控制變形量等諸多參數。為此在施工過程中要對既有鐵路結構進行全天24h無間斷的自動化監測，對參數進行分析，以指導施工。爆破開挖過程中注意時刻監控監測數據，及時調整爆破參數、裝藥結構、裝藥量等以達到最佳控制變形量的最優開挖進度的臨界參數值。初期支護完成后，二次襯砌施工前需拆除臨時支撐，整個過程存在受力轉換，整個過程必須進行24h自動化監測，根據動態分析進行支撐拆除分段、拆撐長度的確定。

除上述三個方面的控制外，施工過程中還充分利用TBM掘進的先行隧道作為臨空面，剝落式從上往下依次起爆，減小對大斷面拱部圍巖的擾動;爆破設計時采用分部、分臺階開挖，遵循“多分段、少裝藥“的原則，用足雷管段位，降低單段起爆藥量;采用光面爆破技術，進行減振方案設計，采取減振措施，減少對保留圍巖的擾動，減少超欠挖，增強圍巖的自承力;嚴控超前支護注漿質量，確保超前支護到位，從而最大限度降低對既有鐵路車站的影響。

4? 結語

為緩解城市交通壓力、滿足居民工作和生活需求，越來越多的地鐵開始興建。在地鐵工程中有較多的下穿施工，需要進行諸多的技術控制措施，以降低暗挖區間施工與既有結構運營的安全風險。通過大量施工項目，我國也總結了許多工程經驗，積累了控制爆破、自動化監測、孔外延時爆破等關鍵技術，有效降低了施工過程對既有設施的影響，保障了施工過程的安全穩定性。

參考文獻

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