爆破技術在地鐵盾構區間障礙物處理中的應用

□文 /尹文平

1 工程概況

天津地鐵某盾構區間需從已建成的文化中心-1層地下空間下方穿過。地下空間下方有11根立柱樁位于地鐵線路上，盾構施工前對其進行爆破處理，以便盾構施工順利穿越。其中7根立柱樁位于右線盾構區域，2根位于左線盾構區域。盾構與立柱樁平面位置關系見圖1。立柱樁分為φ1 600mm和φ1 200mm兩種尺寸。立柱樁上部為C30混凝土鉆孔樁內插H型鋼，下部為C30素混凝土。擬實施爆破的部位為立柱樁的下部素混凝土部分，見圖2。

圖1 盾構區間與立柱樁平面位置關系

圖2 盾構區間與立柱樁平面位置關系

2 工程重難點

2.1 確保鉆孔精度

每根立柱樁需鉆孔1～2個。孔位放線要精確，鉆孔傾斜度控制在1/200，鉆孔的深度誤差控制在100mm以內。在每根立柱樁旁設置1個卸壓孔。搜集立柱樁施工資料，鉆孔前充分考慮立柱樁施工時的傾斜度。

2.2 爆破設計合理

確保爆破裝置設計合理，裝藥到位。雷管炸藥防水抗壓、網路可靠、注意殉爆。爆破施工后立柱樁碎塊直徑＜15 cm，以便于后期盾構施工時盾構機順利排渣。避免啞炮，在爆破實施后不留隱患。

2.3 保證周邊環境和構筑物安全

應充分考慮爆破瞬間壓力釋放、爆破后形成空腔地下空間結構、周邊地面管線、建構筑物的影響。

3 爆破施工工藝

3.1 立柱樁爆破孔位布置

1）直徑1 200mm立柱樁。炮孔直徑為110mm，每個柱上布置1個孔?？咨顬?8～20 m，泄壓孔直徑為110mm，每個樁周邊布置1個泄氣孔，見圖3。

圖3 φ1 200mm立柱樁炮孔布置

2）直徑1 600mm立柱樁。炮孔直徑為110mm，每個柱上布置2個孔。孔深為18～20 m，泄壓孔直徑為110mm，每個樁周邊布置1個泄氣孔，見圖4。

圖4 φ1 600mm立柱樁炮孔布置

3.2 立柱樁鉆孔施工

人工在底板孔位處鑿除φ200mm的圓形凹槽，深度為30mm。然后采用φ160mm金剛石取芯鉆鉆孔，底板留100mm不鉆透。每個鉆孔安裝套管，套管用DN135mm鋼管加工，套管頭部加工250mm長的魚鱗扣。在套管尾端連接孔口密封裝置。鉆孔時，壓緊孔口密封裝置，打開孔口閥門。

3.3 藥孔參數、單孔藥量計算

2根φ1 200mm立柱樁，每根鉆1個炮孔，深度18.5～19 m，炸藥單耗2.5 kg（乳化炸藥），單孔藥量取25 kg（分9段裝藥）。

9根φ1 600mm立柱樁，每根鉆2個炮孔，深度18.5～19m，炸藥單耗2.5 kg（乳化炸藥），單孔藥量取21 kg（分7段裝藥）。

采用分節裝藥，將炸藥固定PVC管上，將導爆管引出地面起爆，每個起爆藥包內放置一段導爆索提高起爆能力，使炸藥完全爆炸。

3.4 立柱樁爆破網路設計

立柱樁逐樁起爆，樁間延期0.5 s；每個樁設計1～2孔，每個孔7個藥包;自上而下采用ms4段毫秒雷管延期；每個藥包采用3枚ms12延期導爆管雷管，雷管腳線均為25 m，延伸到地下室頂部。

藥包之間采用麻袋、沙包纏裹在PVC管上用于阻隔各藥包之間可能產生的殉爆每個起爆藥包內防止一段導爆索可以提高雷管的起爆能力，促使炸藥完全爆炸。保證炸藥單耗3 kg/m3，提高炸藥破碎半徑。

分節裝藥，藥包分布均勻，防止局部大塊。炮孔質量，盡量不出現偏孔現象，成孔后對炮孔進行測斜，根據測量結果對相應的爆破參數進行微調，以達到最好的爆破效果。

3.5 立柱樁碎塊粒徑控制

保證炸藥單耗3 kg/m3，提高炸藥破碎半徑。分節裝藥，藥包分布均勻，防止局部大塊。炮孔質量，盡量不出現偏孔現象，成孔后對炮孔進行測斜，根據測量結果對相應的爆破參數進行微調，以達到最好的爆破效果。

3.6 爆破振動控制

影響爆破振動的因素有介質、爆區距保護對象的距離、單段最大起爆藥量。對于地下空間底板，規范要求振動速度控制值為7～12 cm/s。

根據爆破振動速度計算公式

式中：Q為最大段起爆藥量；K、α是與地形條件有關的系數和衰減系數；K′為控制爆破修正系數；R為爆心與建筑物之間的距離；V為質點垂直震動速度。

在本工程中，距離地下空間底板為8 m，因此在此處取值為 Q=3 kg，R=8 m，α=1.68，K=50，K′=1.1，計算得V=2.81 cm/s，滿足規范要求。

3.7 灌漿封孔施工

爆破完成后，對爆破區域進行注漿，一方面對碎塊進行適當膠結，有利于盾構切削破碎，另一方面對爆破裂隙進行填充，封堵承壓水的滲流，防止盾構穿越時螺旋機噴涌。

注漿采用壓力灌漿，在爆破管頂部安裝球閥以及注漿管，通過預埋管向爆破區域注漿，注漿壓力應略大于承壓水頭，爆破孔注漿以壓力控制為主，引氣孔注漿以注漿量控制為主。

注漿漿液為水泥、粉煤灰和膨潤土混合漿液，強度控制在M10砂漿強度以下。壓力灌漿完成后，拆除孔口密封裝置，拆除上節套筒和多余的泄氣管和引爆管。安裝下節套管上端的密封盲板，用微膨脹細石混凝土澆筑恢復地下空間底板。

4 結語

爆破處理盾構區間障礙物技術相對于拔樁等障礙物處理方法具有施工時間短，成本低的特點，為類似盾構障礙物處理積累了經驗。