簡述地鐵隧道礦山法控制爆破技術

張明

摘 要 某地鐵礦山法暗挖隧地處城市核心區，下穿高速，沿線重要建筑物眾多，隧道埋深較淺，圍巖巖性較差，如何設計爆破開挖方案，從而控制好爆破震動的不利效應十分重要，本文結合工程具體實例，主要分析地鐵隧道礦山法控制爆破技術方法。

關鍵詞 地鐵隧道;爆破技術

1 工程概況

某地鐵中間風井區間礦山法隧道，下穿高速，沿線重要建筑物眾多。圍巖級別以Ⅱ～Ⅲ級為主，位于中～微風化花崗巖層中，拱頂埋深約9.8～23.6m。地下水類型主要為基巖裂隙水，主要含水層為強、中風化巖帶基巖風化裂隙水，地層分布連續，厚度較大，屬弱～中等透水性地層，并具微承壓性。場地地下水埋深0.80m～5.80m，穩定水位標高為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號巖石乳化炸藥，1～15奇數段位非電毫秒雷管連接爆破網絡，電毫秒雷管引爆爆破網絡，采用專用起爆器起爆方式。采用YT-28風槍鉆孔，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。爆破開挖時，首先按照方案制定的方式分三次爆破。

設計掏槽眼為楔形多級掏槽，由中向兩側逐漸過渡成垂直炮眼。采用反向裝藥的形式，雷管“對號入座”藥卷入孔后用PVC管將其推至炮眼最底端。炸藥使用2號巖石乳化炸藥，起爆網絡采用1～15的奇數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，填塞長度不得小于20cm。裝藥完畢后按照技術交底的要求連接網絡，15～20根導爆管扎成一束，由2發電毫秒雷管反向綁扎引爆。在裝藥的過程中技術員旁站做好現場爆破施工記錄，用于指導爆破參數的調整。

2.2 施工要點

（1）振動控制。爆破施工前期，爆破參數的設計僅限于理論，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：據爆破振速的監測，豎井爆破時周邊建筑物震速均小于1cm/s，故對爆破參數進行調整，輔助孔及周邊孔的單孔裝藥量調整至（0.45kg），炸藥單耗為（0.9kg/m?）。

參數調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，爆破進尺僅為0.8m。解決措施：根據現場情況，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。調整后炮眼爆破進尺能達到1.1m以上。

（3）爆破防護。1#豎井采用鋼板井口覆蓋防護效果較好，但24#風井井口較大，無法使用鋼板覆蓋在井口。解決措施：24#風井基坑爆破在13m以下，現場采用布魯克網將整個基坑進行覆蓋。布魯克網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，布魯克網分兩層，可防護2cm直徑以上石塊，效果好。

3 橫通道施工

3.1 施工方案

橫通道位于微風化混合花崗巖層中，巖層整體性好，節理較為發育。橫通道尺寸為6.3m×5.0m，施工流程同豎井。

按照設計及方案的要求，橫通道前期的馬頭門施工為臺階法鉆爆施工，上臺階先行進尺5m，在爆破下臺階，上臺階每循環進尺控制在1.0m，下臺階每循環進尺控制在2.0m。待掌子面進尺大致相同后，開始全斷面爆破掘進，全斷面爆破進尺控制在1.0m。

因臨空面的限制，掏槽眼同樣采用多級楔形掏槽的方式，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計水平15cm左右，控制底板孔外差角為15°，確保孔底應低于底板水平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

（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，建筑物基礎直接坐落在巖層上面，隧道爆破時，單段裝藥量較大，振動波衰減少，測得爆破振速值大。

（2）解決措施。①將全斷面法改為臺階法。全斷面法單段最大藥量為3.5kg，將臺階法單段最大藥量調整為2.5kg，經現場試驗，爆破振速仍然超標。②降低單孔藥量。采用單段單爆技術，分多次起爆，降低爆破振速。單段單爆技術即指，某個區域采用不同段位的雷管連接網絡，降低振動的峰值。根據單段單爆的方式設置爆破網絡，共需要分6次起爆（單段最大藥量為1.8kg）。優點：爆破振速明顯降低到安全允許爆破振速以內。缺點：爆破耗時較長工作效率低下，每天難以完成一個循環，且工人作業強度加大。③增加雷管段位。采用孔外延遲技術，降低爆破振速，縮短爆破時間。因第一種方式爆破耗時較長等因素，經會議討論，要求爆破公司提供1～15共15個段位的雷管，采用孔外延遲技術，做到1次完成爆破，縮短爆破時間，提高整體工作效率。優點：降低了爆破震動，縮短了爆破時間，提高了工作效率。缺點：對炮眼數量、位置要求較高。一次裝藥段位較多，需多個爆破員輔助裝藥。由于增加孔外延遲造成網絡連接復雜，且段位較多每段間隔時間減小，爆破時孔外延遲雷管連接容易損壞，易造成局部盲炮。

針對爆破振速大的問題，現場采取增加雷管段位的方法，采用孔外延遲技術連接爆破網絡。針對容易產生盲炮：一方面爆破完成后加強盲炮排查，另一方面合理的布置孔外延遲導爆管位置，防止導爆管被爆破產生的飛石打斷。

4 正線施工

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，因場地、設計要求等限制，故四個掌子面采用臺階法進行施工。24#風井埋深較大，隧道正線基本布設在公路下方，沒有下穿的建筑，場地較大，故兩個掌子面采用全斷面進行施工[1]。具體施工流程同豎井、橫通道爆破施工基本一致。隧道正線爆破繼續采用孔外延遲爆破技術，爆破振速控制較好[2]。

4.2 施工要點

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

（1）鉆孔平臺。臺階法施工使用的鉆孔臺架是用扣件式鋼管腳手架+鋼筋網片組合而成，臺架搭設較為費時、費工，臺架穩定性較差，長時間使用易變形。

項目部及施工隊伍重新設計了一套方鋼組合式鉆孔臺架，臺架易于搭設，較為省時，省工臺架穩定性較好

（2）超欠挖控制。隧道正線爆破振速已控制較好，但隧道超挖現象控制較差。

項目部重新調整了爆破參數，將周邊眼的間距從40cm縮短到35cm。經現場驗證，爆破效果較好，隧道輪廓線較為圓順，炮眼殘孔率顯著提高，欠挖控制較好。

5 結束語

近一年的爆破施工，完成了豎井、風井、橫通道、隧道正線530m的鉆爆開挖，積累了大量的隧道爆破施工經驗，總結的經驗歸類為以下幾點：

參考文獻

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

[2] 袁良遠，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[J].工程爆破，2016（01）：64-67.