復雜環境下地鐵隧道控制爆破技術研究

蘇偉東

摘要 為提高地鐵隧道施工的安全性，減小對周邊建筑物的影響，應采取有效的控制措施。文章以重慶市軌道交通九號線一期工程為例，重點探討了地鐵隧道控制爆破技術。研究結果表明，采用地鐵隧道控制爆破技術可有效保護周邊建筑物和道路安全，希望研究內容可對其他類似工程起到一定的借鑒作用。

關鍵詞 復雜環境；地鐵隧道；洞身開挖；控制爆破技術

中圖分類號 U455.4文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）03-0136-03

0 引言

在大多數情況下開展地鐵隧道洞身開挖施工作業過程中，經常會遇到復雜的不良地質情況，因周邊環境較復雜，存在較多建筑物，無法使用常規的地鐵隧道洞身開挖方法，加大了施工難度。鑒于此，應根據地鐵隧道周邊復雜環境的具體情況，選用具有針對性的開挖控制技術[1]。該文以重慶市軌道交通九號線一期工程為例，就復雜環境下地鐵隧道洞身開挖控制技術展開了探討。

1 工程案例

1.1 基本情況

重慶市軌道交通九號線一期工程沙坪壩站—小龍坎站區間隧道，工程內容主要包括A、B施工通道和250 m區間左右線隧道。區間隧道左線設計里程：左ZDK1+810.877～左ZDK2+061.00，左線全長250.123 m；右線設計里程YDK1+810.877～YDK2+061.00，右線全長250.123 m。區間隧道拱頂距離站東路路面約24 m，沿站東路基本呈東西走向。該工程周邊環境十分復雜，區間隧道西側與九號線沙坪壩站相接，南側為沙坪壩火車站，東側為沙坪壩站東路，北側為沙坪壩商業核心區三峽廣場。區間隧道支護設計主要為Ⅳ級A型圍巖襯砌和III級B型圍巖襯砌兩種，區間隧道支護參數見表1。

1.2 周邊環境情況

區間隧道及施工通道A、B與周圍主要建筑物的平面位置關系為：隧道左線左側邊界與華宇大廈C棟最小距離為7.2 m、與D棟最小距離為27.1 m、與E棟最小距離為14.5 m、與利德爾大廈最小距離為19.5 m；施工通道A起點與西北側地鐵1號線3#出入口的水平距離為64.2 m、與南側的怡馨大廈的水平距離為17.9 m；隧道右線右側邊界與臨街商住樓的距離為12.6 m；區間隧道線路與周圍建構筑物詳細水平位置關系見圖1。

2 施工技術方案的確定

該工程施工順序：先施工通道A，當施工至SAK0+024.671里程時，開始施工通道B，避免交叉施工干擾；施工通道A完成后開始施工區間隧道右線[2]；施工通道B完成后施工區間隧道左線；區間隧道左右線可同時施工，掌子面錯開50 m。

該工程采用的施工方法：施工通道及區間隧道采用臺階法開挖，開挖方式為鉆爆+機械開挖，側卸式裝載機裝渣，自卸汽車運渣至豎井底位置，再采用門式起重機提升出渣[3]。初期支護采用濕噴工藝，二次襯砌采用模板臺車法澆筑混凝土。

3 光面控制爆破技術要點

3.1 鉆爆設計

3.1.1 施工要點

該工程隧道Ⅲ、Ⅳ級圍巖鉆爆均采用自制多功能鉆孔臺架配合風動鑿巖機鉆孔，非電毫秒雷管微差起爆[4]。

鉆孔作業步驟：測量、布孔、打眼、移位。

3.1.2 保證鉆孔質量措施

在進行光爆鉆孔過程中，施工單位應派爆破設計技術員在爆破現場，主要工作職責就是統一協調與指揮爆破施工，采用定人、裝藥方法，其余炮眼連續裝藥。選用塑料導爆管、非電毫秒雷管作為主要爆破材料，周邊眼采用巖石硝銨炸藥進行起爆。

3.1.3 鉆爆設計

第一，在進行鉆爆過程中，應遵守以下設計原則：在深入了解地質條件的基礎上，合理制定光面爆破設計方案；根據圍巖的主要特點，對周邊眼最小抵抗線、周邊眼間距進行正確選擇，在同一垂直面上設置輔助眼眼底與周邊炮眼，交錯均勻設置輔助炮眼；為均勻分布藥量，需對周邊眼的裝藥量進行嚴格控制，采用間隔方式來進行裝藥；在進行光面爆破時，采用非電毫秒雷管，為縮小起爆的時差，選用導爆索進行起爆。

第二，根據爆破試驗結果，合理確定鉆爆參數。

第三，掏槽方式：采用楔形掏槽。

第四，利用炮泥堵塞全部裝藥炮眼，周邊眼至少要堵塞0.25 m長度；利用小直徑藥卷進行間隔裝藥，如果巖石硬度較小，可選用導爆索。

第五，全部炮眼雷管應進行相同次數的連接，在進行連接過程中，嚴禁導爆管拉細與打結。網絡聯好后，專人負責檢查。

第六，采用“五定”崗位責任制來嚴格監測爆破的效果；嚴格檢查斷面周邊的超欠挖；利用小直徑藥卷不耦合對周邊眼進行裝藥，根據裝藥設計量來進行裝藥連線；為防止各分區出現擁擠、碰撞等現象，應嚴格按照順序進行鉆孔；為精準、快速進行鉆孔，應固定鉆孔班施工人員，保證其能夠熟悉與掌握鉆孔技術；開挖面需滿足平整度要求，根據爆破設計要求，嚴格控制爆破的進尺。

第七，改進爆破設計方案，在每一次爆破施工結束以后，均需對爆破效果進行嚴格檢查，并以此為重要依據，對相關爆破參數進行合理修正。如果石砟塊度較大，表明用藥量偏大，炮眼設置密度偏小；如果石砟塊度較小，表明輔助眼的設置密度過高；通過分析巖石的軟硬程度、節理裂隙發育情況等，合理調整用藥量與眼距；將爆破振速作為監測的重要依據，對雷管段數與各端的起爆藥量進行合理調整。其中，光面爆破的設計流程圖，見圖2。

3.2 裝渣、運輸

隧道內采用側卸式裝載機裝渣，配合自卸車運至豎井，門式起重機垂直出渣至豎井外，自卸車運至沙坪壩樞紐基坑內，沿基坑內的運渣便道、施工便道至清溪路口，再經清溪路運至棄渣場；或者采用平導出渣，側卸式裝載機裝渣配合自卸車運至基坑，再運至棄渣場。

4 監控量測方法

4.1 地表沉降量測

隧道開挖前垂直隧道縱軸線橫向埋設地表監控量測樁及水平基準點，第一個監測斷面布置在洞口往洞內方向2 m處，其余斷面之間相距10 m。在隧道開挖影響范圍以內設置橫向布點，其中開挖影響范圍按有關公式進行計算。

4.2 拱頂下沉和凈空變化量測

拱頂下沉測點和凈空變化測點應布置在同一斷面，根據設計要求，Ⅳ級圍巖每10 m、Ⅲ級圍巖每30 m布設一個斷面，第一個監測斷面布置在明暗洞交界里程往洞內方向2 m處，拱頂下沉測點原則上布置在拱頂軸線附近。隧底隆起觀測點布設在仰拱中心，與拱頂下沉觀測點在同一量測斷面上。

5 采取的安全技術措施

5.1 爆破器材的儲存

樞紐工程一期基坑南側設有臨時炸藥庫，配送過來的炸藥若不能馬上使用，必須儲存在臨時炸藥庫。

5.2 爆破器材的運輸

雷管、炸藥分開運送，不得倒放爆破材料箱盒，在移動爆破材料箱盒過程中，不得碰撞、敲打、拖拉箱盒，洞內運輸爆破器材由專人護送。

5.3 鉆眼

為提高鉆孔臺架的穩定性與安全性，應嚴格根據相關規范規定來專門設計其主體結構，鋼筋圍欄至少達到1 m高度。對掌子面的安全情況進行精準確認，對危石的清理情況進行全面檢查。操作技術人員在利用風動鑿巖機之前，應對接頭的牢固與漏縫情況、鑿巖機支架的穩定性、鉆桿的堵塞與彎直情況等進行檢查，并對支架、卡套、螺栓等正常與否進行詳細檢查。一旦水管線、高壓泵發生爆裂，易致使施工人員受傷，故施工安全員需對其進行經常性檢查與維修。對于供電線路臺車的供電線路，需進行經常性檢修，檢查合格以后，施工人員才可以上供電線路臺車；施工人員需先對邊拱頂、掌子面等的安全情況進行全面檢查，將松動的危石全部清除干凈，然后才可以開始進行鉆眼施工。

5.4 爆破施工

爆破施工開始前，應提前3 d向附近居民區、商鋪張貼爆破告知書，告知書內容應包括爆破施工單位、爆破警戒范圍、爆破工期、爆破時段、警戒標志和聲響信號的意義、發出信號的方法及時間。當隧道左右線同時施工時，爆破起爆時間必須錯開，爆破前，爆破施工點所對應的站東路上方應設置警戒；爆破結束前，嚴禁警戒范圍內有車輛通過，待警戒解除后，車輛方可通過。洞內爆破時，由專人統一指揮，按鉆爆設計進行裝藥、連線、起爆。起爆前，洞內所有人員必須撤離，撤離的安全距離不少于200 m；爆破警戒結束后，必須立即進行通風排煙，通風排煙結束后，檢查人員才能進入工作面進行檢查，檢查是否有盲炮、危石等安全隱患，并及時處理。

5.5 盲炮處理

5.5.1 盲炮的處理原則

第一，盲炮處理人員在登記信息后，方可開始對盲炮進行處理。第二，不得將起爆藥包掏出來，在處理盲炮結束以后，需對炮堆進行全面檢查，收集殘余的爆破器材。第三，在爆破現場，僅允許相關人員在場，在危險區的邊界位置處布設警戒線。第四，施工人員一旦找出可能存在的盲炮，需馬上向上級匯報并采取有效措施來處理盲炮，否則需采取有效的安全防護措施，在其周邊布設警示標志。第五，若部分盲炮的處理難度較大，施工單位應派施工技術水平較高的爆破技術人才進行處理。

5.5.2 盲炮的處理方法

第一，當班處理盲炮，若當班未將盲炮處理完全，需就盲炮處理情況與下一班人員進行詳細交接；第二，在進行重新起爆之前，需保證炮孔的起爆線路不存在任何問題；第三，利用風水噴管將盲炮內的炸藥吹出來，并且需對雷管進行回收處理；第四，盲炮的孔口至少與平行眼之間保持30 cm的距離；第五，利用竹質材料或木質材料工具，將炮眼中的填塞物掏出來。

5.6 通風降塵技術措施

5.6.1 機械凈化

機外凈化處理一些機械設備，在尾氣排放管位置處連接裝載機上的附屬箱，采用水洗、催化劑等方法來排出發動機內部的廢氣；對空氣濾清器進行定期檢查，檢查其能否順利排水與進水，為提高噴油效果，需快速更換噴油嘴。

5.6.2 水幕降塵

在進行放炮之前10 min之前，需將閥門打開，將水幕降塵器分別設置在邊拱的兩側，放炮30 min以后關閉閥門，打開閥門以后，在高壓風作用下，高壓水會產生顯著的霧化效果，通道面被水霧封閉，可獲取顯著的降塵效果。

6 結論

綜上所述，在地鐵隧道施工過程中，若遇到不良地質等復雜施工環境時，應全面考慮各種影響因素，制定相應具有針對性的地鐵隧道控制爆破技術，將隧道爆破影響控制到可控范圍，保證周邊建筑物和道路安全。

參考文獻

[1]王帥. 不良地質條件下隧道洞身開挖施工關鍵技術[J]. 工程機械與維修， 2023（1）： 84-86.

[2]孫建祥. 不良地質條件下鐵路隧道洞身開挖施工關鍵技術[J]. 工程機械與維修， 2022（5）： 126-129.

[3]龍曉榮， 徐國衛， 楊爽. 軟弱圍巖隧道洞身開挖施工技術研究[J]. 四川建材， 2020（7）： 150-151.

[4]趙會強. 二臺階開挖方法在雙峰隧道洞身開挖中的應用分析[J]. 太原城市職業技術學院學報， 2019（11）： 152-154.