淺析隧道盾構施工中基巖爆破技術

劉 涵

上海隧道工程有限公司

1 引言

在盾構法隧道施工過程中，經(jīng)常會遇到隨機分布的基巖突起情況，基巖突起則往往上軟下硬[1]。在這類地層中掘進困難，易產(chǎn)生卡刀、斜刀、掉刀、刀具偏磨等，極大地增加了施工中的不確定性，進而影響施工進度，有的甚至因施工無法進展而不得不變更設計，花費成本較高，經(jīng)濟效益差[2]。為較好地解決這一隧道盾構施工過程中的技術難題，根據(jù)巖體侵入隧道的厚度、位置、形態(tài)及周邊地質(zhì)環(huán)境等因素選擇基巖突起爆破處理方案，可十分有效地破除突起基巖，加快施工進度[3]。

2 工程概況

媽灣跨海通道(月亮灣大道沿江高速)工程位于深圳市西部，途徑前海媽灣及寶安大鏟灣兩區(qū)域。1標段工程前海側明挖隧道主體結構路線全長820m。主線閉合框架長約573m，U槽長220m，從起點樁號K1+460至樁號K2+085范圍內(nèi)為左右線并線形式，樁號K2+085處開始左右線分離，在終點處K2+150與盾構井后配套臺車擴大段順接。主線在前海段共設置S1~S4共四條匝道，S1及S2匝道為遠期預留進出口匝道，S3及S4匝道為主線進出口匝道，與聽海大道（現(xiàn)狀航海路）相接，四條匝道與主線交叉布置，閉合框架全長1491.2m，U槽長320m。

本爆破工程基坑安全等級為一級，基坑深度范圍存在填石、淤泥、砂層和黏性土。地下連續(xù)墻厚度為1.2m，共75幅，墻深隨地質(zhì)條件和開挖深度漸變，槽段間接頭大盾構始發(fā)接收位置采用銑接法接頭，其他位置采用H型鋼接頭。在主線基坑K2+160~K2+260坑底范圍內(nèi)受F1斷層影響，存在碎裂巖，滲透系數(shù)大，采用帷幕灌漿法進行灌漿處理，處理厚度為坑底以下約25m，處理寬度約16m~24m。

3 爆破方案設計

3.1 爆破技術方案選擇

基坑內(nèi)巖體爆破，主要考慮爆破飛石、爆破振動對站點內(nèi)其他施工人員、施工機械設備和周邊建（構）筑物影響，采取淺孔臺階松動爆破技術、靜態(tài)破碎技術、機械配合的開挖法。巖層分布如圖1所示，支撐位置的巖體爆破采用超前、分段爆破與孔口覆蓋的方式，爆破至支撐底以下0.5m，將支撐下碎石整平，澆筑墊層，施工混凝土支撐，避免支撐結構與下部巖層直接接觸，減少下層爆破對臨近支撐的影響。下層巖土，須在上一層支撐強度達到設計要求后，方可進行爆破施工。

圖1 巖層分布三維模型圖

3.2 基坑爆破網(wǎng)絡設計

根據(jù)爆破點離被保護物距離，在確保安全的條件下，采用不同段別的毫秒導爆管雷管入孔分段起爆，可采取V型或排間等多種起爆順序，如圖2、圖3所示，孔與孔之間用四通聯(lián)接。

圖2 孔內(nèi)毫秒延時微差V型起爆順序示意圖

當爆破點離被保護的建筑物較近時，孔內(nèi)裝入高段別毫秒導爆管雷管，孔外采取3MS和5MS毫秒導爆管雷管串并聯(lián)接力的起爆方式，控制爆破振動，如圖4所示。

圖4 孔外毫秒延時逐孔起爆網(wǎng)路示意圖

4 爆破施工關鍵措施

爆破施工首先需要做好不同工作之間的銜接，施工流程如圖5所示。

圖5 施工流程圖

要在上道工序（支撐梁施工及上層土方清挖）完成并提供足夠施工場地后開始爆破施工的循環(huán)作業(yè)。現(xiàn)就爆破施工中一些關鍵技術節(jié)點進行分析介紹。

4.1 技術交底

要通過技術交底使每個作業(yè)人員都清楚爆破的范圍，鉆孔的方向、孔距、排距和深度等鉆爆參數(shù)，邊緣部分炮孔藥包的最小抗線，鉆孔中注意的問題等內(nèi)容，確保爆破質(zhì)量和效果。

4.2 炮孔定位

按照鉆孔的深度準備鉆桿，每個炮孔開鉆前要保證開口位置合理，與相鄰四周炮孔的距離應保證孔距和排距的要求，避免炮孔的距離過大或過小，發(fā)現(xiàn)位置不合理時及時糾正。

4.3 鉆孔施工

施工時應先清理浮石，保證作業(yè)中的安全。清理炮位，開鉆前應先將炮孔附近的浮石、碎石碴等清理干凈，直至方便開鉆的硬底，避免開口不便或卡鉆、堵孔等情況發(fā)生。開口深度1cm后及時調(diào)整鉆機和人員的位置，保證鉆孔角度符合設計要求。

4.4 炮孔裝藥

淺孔爆破裝藥前，先用炮棍插入孔內(nèi)，檢查孔內(nèi)積水情況及炮孔深度；檢查孔距、排距和前排孔的抵抗線（底盤抵抗線和最小抵抗線），為最后調(diào)整核實裝藥量提供依據(jù)，用壓氣管通入孔底，將孔內(nèi)的鉆屑和水吹出。

5 爆破施工安全技術要點

本工程有施工環(huán)境復雜、爆破作業(yè)類型多等特點，工程開始前的籌備階段需與各施工方、周邊單位進行充分溝通、協(xié)調(diào)，爆破前應張貼爆破通告，并通知周邊單位，爆破警戒時必須信號明顯、警戒到位。嚴格按照審批后的爆破方案進行施工，嚴格控制裝藥量等爆破參數(shù)，當?shù)刭|(zhì)環(huán)境和爆破作業(yè)種類改變時需進行試炮，并根據(jù)試炮和優(yōu)化調(diào)整后的參數(shù)指導爆破作業(yè)；合理安排施工，認真、謹慎施工，做好工作面清挖及布孔、鉆孔、裝藥、連線、警戒、起爆、爆后通風、爆后檢查等工序。基坑控制爆破契合基坑支撐施工安排，控制淺孔臺階深度在5m以內(nèi)，松動后的大塊可用炮機解小。

基坑爆破開挖需采用淺孔臺階松動爆破方式進行分層、分段爆破開挖，合理設計單次起爆藥量，以降低爆破振動，監(jiān)測的爆破振動數(shù)據(jù)大于預警值時，需采取減振措施，如降低一次爆破作業(yè)總裝藥量、降低最大單響藥量、布設減振孔等。在采取以上措施后仍不能有效控制爆破振動速度時，則建議采取非爆破方式進行開挖。爆破飛石的防護，根據(jù)類似工程經(jīng)驗，露天基坑爆破時，基坑底炮孔口采用沙袋、橡膠板、地毯等可以防止大部分的爆破飛石。此外，爆破前可對基坑口局部重點區(qū)域進行加強覆蓋，可以有效阻隔爆破飛石飛出基坑外。

6 結束語

爆破施工安全、技術要求高，根據(jù)不同爆破作業(yè)類型和不同環(huán)境，按照設計施工規(guī)范要求，采取對應的技術措施，合理組織，進行有效預防，保證施工安全、順利進行，也為后期隧道盾構施工打下良好的基礎。