軌道交通隧道施工中的爆破控制技術

韓臻 朱林

摘 要：文章以廣州軌道交通4號線軌道爆破控制為例，對軌道交通隧道施工中爆破控制技術實施進行分析，并對其爆破控制技術應用效果進行了跟蹤監測，從而保證了爆破施工的安全進行。

關鍵詞：軌道交通 隧道施工 爆破控制

在軌道交通隧道施工中應用爆破控制技術，不僅可促使每一個炮孔具備側向自由面及延遲起爆時間，提高工程質量，而且可以對爆破藥量及炮眼間距離進行控制，降低工程安全風險。同時，通過對單次爆破量的控制，可最大限度提高炸藥利用效率，提高工程效益。因此，對軌道交通隧道施工中爆破控制技術的應用進行適當分析具有非常重要的作用。

1.爆破控制技術概述

爆破控制技術主要是采用分埋深段的方式，在各段實施不同的爆破控制方式，最大限度降低爆破影響，保證施工進度及成本。一般對于埋深15.0m以下的隧道施工，主要采用臺階法。臺階法單孔起爆控制的方式，可以最大限度降低爆破施工對周邊環境的干擾。

2.爆破控制技術在軌道交通隧道施工中的應用

2.1工程概況

廣州軌道交通4號線土建工程正線線路長2338.0m，主要包括一站兩區東出入場、西出入場兩線。東西出入場線線路長度分別為261.90m、1250.0m。其中在廣州軌道交通4號線金州站、金隆站區間，由于地質因素，需要進行一段暗挖雙洞單線隧道挖設，該單線隧道長度為300.0m。根據地質勘察內容，得出實際施工中常規開挖技術無法保證施工質量，現決定采用爆破技術進行隧道開挖。

2.2爆破控制方案設計

（1）爆破區域環境分析。該隧道工程爆破區域主要集中在施工豎井西部DK24+143.65-DK24+443.65段，隧道頂部沒有建筑；DK24+463.65位置距離隧道23m位置具有一建于20世紀90年代的磚砌民房。同時在DK24+600-DK24+800段隧道頂部具有若干座3層民房；DK24+780附近隧道頂部具有2棟建于20世紀80年代的儀器廠，均為天然淺基礎磚混結構。本次爆破實驗位于DK24+460位置，隧道穿越地層為中風化砂巖，隧道埋深為18m。

（2）爆破控制標準設計。依據國際規范《爆破安全規程》（GB 6722-2014）關于爆破對不同類型建筑構造物振動影響的相關內容，確定該隧道爆破施工模式下，普通磚砌方安全質點振動速度為2.8cm/s。考慮到爆破區域內多處建筑建于上世紀末，為避免原有建筑失穩，可設置局部地段控制標準為：普通磚砌房質點振動速度應<1.45cm/s。

（3）炮孔設計及施工。在炮孔設計與布置過程中，工程設計人員應掏槽眼→周邊眼→后底板眼→內圈眼→二臺眼→掘進眼的順序，進行合理布置。同時控制各炮孔間距離。如控制內圈眼間距為周邊眼間距的1.5倍等，保證控制效果。

為最大限度控制爆破對周邊建筑物振動影響，本次隧道采用上下臺階法進行開挖，結合現場施工勘測數據，擬采用輕質氣腿式鑿巖機進行鉆孔，炮孔直徑為41.0mm。結合以往爆破施工經驗，周邊孔最小抵抗線光面爆破層厚度應為周邊孔間距的1.2倍左右，即0.45m；在鉆孔施工階段，孔口距設計輪廓線為0.15m；掏槽眼孔間距取500mm。同時為保證爆破后開挖深度均一，擬設置掏槽眼深度深于其他炮孔0.3m；后底板炮孔取900mm，排距取800mm，爆破設計每循環進尺1.8m設置一個炮孔。具體炮孔設計方案見表1。

2.3爆破控制方案實施

（1）在爆破材料選擇階段，施工人員可根據各爆孔面層性質差異，選擇不同類型的炸藥。如在軟巖光面掏槽眼、掘進眼爆破炸藥選擇時，需選擇乳化炸藥；而在后底板眼、內圈眼及周邊眼爆破炸藥選擇階段，則需要選擇綜合性能較佳的光爆炸藥。

（2）在具體施工階段，施工人員可以橫通道為入手點，逐步向正洞掘進。即在進入正洞前期，施工人員需以一定角度向上、外部逐步擴展，直至挖掘至斷面尺寸。而在進入正洞后，施工人員可將開挖面劃分為上、下兩個臺階。其中上臺階為3個分部，下臺階為兩個分部。

在具體施工階段，施工人員可綜合利用中隔壁法+臨時支護方式，進行斷面開挖。在上斷面施工完畢后，為保證施工效果，施工人員可在開挖斷面進行中壁臨時支護作業。即以17.5×17.5cm為標準，采用厚18cmC20網噴混凝土，進行1.72m格柵鋼架的制作。同時依據無臨空導坑的方式進行上下臺階逐層掏槽爆破。其中在第一次爆破施工階段，地下管線爆破量程為0-2V，靈敏度為0.312，最大值為0.945cm/s，時間為0.072s，最大加速度為0.212m/s2，最大位移為0.153mm；而在第二次爆破施工階段，地下管線爆破量程為0-2V，靈敏度為0.312，最大值為0.066cm/s，時間為0.095s，最大加速度為0.232m/ s2，最大位移為0.353mm；在第三次爆破時，地下管線爆破量程為0.1V，靈敏度為0.312，最大值為0.122cm/ s，時間為0.265s，最大加速度為0.131m/s2，最大位移為0.359mm。

在施工過程中，為避免已制作中壁臨時支護損壞，施工人員可采用預留光爆層光面爆破的方式，在爆掏槽眼之后，逐次起爆周邊眼、后底板眼、內圈眼及二臺眼。本次工程預留光爆眼直徑為48mm，孔深為87cm，孔間距為28cm，層厚為38cm，周邊孔密集系數為0.74，線裝藥密度為0.23kg/ m，鉆孔外插角為7°，可保證眼口、開挖輪廓線間距離在1023cm以上，保證眼底與開挖輪廓線持平。

（3）在預留光爆層設計完畢后，施工人員可利用非電導爆管系統根據不同起爆級別進行依次起爆。一般1、3、5、7、9、11、13、18幾個級別爆孔起爆時間間隔應在55ms以上。

3.軌道交通隧道施工中的爆破控制效果監測

3.1軌道交通隧道施工中爆破控制監測

依據振動速度理論，結合《爆破安全規程》（GB 6722-2014）的相關內容，爆破控制技術實施效果主要以爆破質點振動速度為控制標準，爆破質點振動速度計算公式為：質點振動速度=（最大一段用藥量1/3/爆破源中心至振動速度控制點距離）爆破振動衰減指數。

若設定本工程爆破振動衰減指數為1.66，最大一段用藥量為990kg，爆炸源中心至振動速度控制點距離為23m。代入質點振動速度計算公式，可得出該軌道交通隧道工程爆破控制質點振動速度為2.25cm/s。與《爆破安全規程》（GB 6722-2014）相符。據此，施工人員可對后續爆破施工效果進行檢測。針對軌道交通隧道開挖施工情況，由于施工區域內距離建筑最近距離為23m。因此，施工人員可以爆破周邊23m位置磚砌民房為監測要點，設置兩個監測點。隨后利用DSVM-5C型振動測試儀，對爆破質點振動速度進行檢測。

3.2軌道交通隧道施工中爆破控制監測效果分析

軌道交通隧道施工中爆破控制質點振動速度監測值見表2。

依據表2數據，可得出通過爆破控制技術應用，可控制質點振動速度在1.54cm/s以下。整體質點振動速度峰值均在低段位，最大限度降低了巖石夾制作用，具有良好的抗震效果。同時后期隧道開挖輪廓基本圓順，隧道開挖面平整度較高。

4.結束語

綜上所述，采用爆炸控制技術，可控制軌道交通隧道周邊超欠挖距離在10.0cm以內，地表測得最大質點振動速度在1.54cm/s以下，保證了隧道開挖輪廓完整性及支護效果，確保爆破施工安全進行。

參考文獻：

[1]劉柯.城市軌道交通隧道施工中爆破控制技術的應用[J].中國新技術新產品， 2018 （17）： 146-147.

[2]陳小紅，許力強，鄧騁，等.地鐵隧道掘進爆破對人行天橋影響研究[J].施工技術， 2017 （17）： 114-117.