鄰近既有線隧道爆破施工技術(shù)研究

王玉行

中鐵二十二局集團第四工程有限公司 天津 301700

目前國內(nèi)鄰近既有線隧道開挖的方式有兩種：一是，在地質(zhì)圍巖等級為Ⅴ類及以上時多采取機械開挖方式；二是，在地質(zhì)圍巖等級為Ⅳ類及以下且造價允許的情況下采用盾構(gòu)開挖方式。第一種施工方法受地質(zhì)圍巖等級制約性較大，一般適用于圍巖等級較差或黃土隧道，第二種施工方法受盾構(gòu)機械制約，一般適用于工程造價較大且有設(shè)計要求的地鐵等項目。在這里主要論述較低造價且需要進行控制爆破開挖項目采取的防護措施及施工方法。

1 工程概況

本項目部承擔的鄰近既有線隧道開挖任務：本工程是對既有隧道的延伸工程，延伸雙線隧道316m，隧道結(jié)構(gòu)型式為直墻拱形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。隧道與既有線并行，隧道爆破開挖距離既有線最小凈距離50.54m；通過控制爆破施工，要求相鄰既有線隧道振速不能超過2.0cm/s。

2 施工工藝特點

結(jié)合隧道地質(zhì)發(fā)育及圍巖等級情況（隧道進深316m，Ⅲ級圍巖，巖石橫向發(fā)育），針對隧道爆破高危作業(yè)特點、距離既有線隧道短等實際情況，經(jīng)過方案比選、優(yōu)化、模擬、驗證，形成了一套完整的鄰近既有線隧道爆破施工方法。本施工方法遵循“短進尺、弱爆破”的施工原則，通過多打眼，少裝藥，嚴格控制每段導爆管的數(shù)量，來控制最大段單響藥量，從而保證振速不超過設(shè)計要求，以減少爆破施工對既有線帶來的影響。

施工前在既有線隧道上口設(shè)置防護網(wǎng)，防止因為震動導致的山體松石脫落，掉至既有線導致的行車事故。施工過程中，在既有線隧道設(shè)立監(jiān)測點，通過爆破振速監(jiān)測儀實測數(shù)據(jù)控制每次裝藥量，并隨隧道進尺加深、與既有線距離加大，增加藥量以保證施工順利進行，按期完成施工任務[1]。

3 技術(shù)研究的重難點

根據(jù)施工的特點，如何在保證既有線行車安全的前提下，加速完成施工任務，保障工期是本技術(shù)研究的重點。

通過爆破振速監(jiān)測儀的實時數(shù)據(jù)，與既有線的距離，圍巖的等級，巖石的發(fā)育狀況，振速的衰減情況等控制裝藥量及導爆管段位數(shù)量，從而控制既有線隧道振速符合設(shè)計要求，保證既有線行車安全是整個施工過程中的重點[2]。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程

爆破施工工藝流程(圖1)

圖1 爆破工藝流程

4.2 操作要點

4.2.1 施工準備

內(nèi)業(yè)準備

施工前應根據(jù)現(xiàn)場具體施工條件編制《爆破專項施工方案》、《實施性爆破施工組織設(shè)計》、《施工安全保證措施》、《應急預案》并報業(yè)主單位、監(jiān)理單位、政府主管部門進行審批備案[3]。

人員準備

爆破員、倉庫管理員應持證上崗，因施工復雜作業(yè)人員多，施工前需對現(xiàn)場帶隊人員和操作人員進行分工，定職定責。

機械準備

施工前將空壓機、通風機、發(fā)電機等設(shè)備進行維修保養(yǎng)，每種設(shè)備采取備用措施，確保施工過程中不會受到機械損壞困擾。

4.2.2 施工過程及控制要點

鉆孔

Ⅰ、基巖段鑿巖時工作面配備10臺7655型風鉆，采用42mm“一”字形合金鉆頭，中心孔和掏槽孔深度為1.8m。輔助孔和周邊孔為1.6m。

Ⅱ、打眼間距為0.8m，掏槽孔與輔助孔之間的間距為0.8m，輔助孔與周邊孔的間距為0.8m,合計總鉆孔為126個。

Ⅲ、鉆孔驗收：

孔位和角度符合方案要求。

確保鉆孔深度且保持潔凈無異物。

裝藥

Ⅰ、使用2號巖石乳化炸藥，雷管采用毫秒電雷管及毫秒導爆管雷管。裝藥前要注意檢查炮孔，清理炮孔，嚴格按照爆破設(shè)計藥量進行裝藥。

Ⅱ、裝藥深度為：掏槽孔1.8m，輔助孔和周邊孔為1.6m。

Ⅲ、裝藥必須逐節(jié)進行。

Ⅳ、裝藥至上起爆體位置時，暫停裝藥，裝入起爆體，并重點檢查雷管腳線狀態(tài)。

Ⅴ、裝藥完成后盡快進入下步工序，減少暴露時間帶來風險。

填塞

Ⅰ、用黏土進行堵塞，一定要封實封嚴。

Ⅱ、填塞長度為0.6m。

Ⅲ、堵塞不得破壞起爆線路。

Ⅳ、要保證堵塞質(zhì)量和堵塞長度，嚴禁出現(xiàn)空洞或接觸不緊密現(xiàn)象。

起爆網(wǎng)路：采用電雷管—導爆管混合起爆網(wǎng)路。

網(wǎng)路聯(lián)接由專業(yè)爆破員操作，操作過程中特別要防止損傷導爆管造成斷爆，接頭牢固。聯(lián)線時應注意避免踩踏導爆管，無關(guān)人員不得進入作業(yè)區(qū)，作業(yè)人員應進行詳細技術(shù)交底。

起爆(圖2)

圖2 起爆網(wǎng)絡(luò)示意圖

Ⅰ、起爆區(qū)設(shè)置200m警戒區(qū)域，非專業(yè)爆破操作人員禁止靠近。

Ⅱ、起爆前應二次檢查起爆網(wǎng)路，保持暢通。

Ⅲ、爆破作業(yè)應安排專人指揮，令行禁止。

Ⅳ、爆破后30分鐘后，爆破檢查人員等待爆破有害氣體排放完畢方可進入爆區(qū)。

關(guān)鍵工序的控制措施

Ⅰ、打眼裝藥：嚴格控制開挖斷面，采用光面爆破，做到不欠挖、超挖。

Ⅱ、選擇合理的爆破參數(shù)，完善爆破工藝，提高爆破質(zhì)量。

Ⅲ、提高劃線、鉆眼精度。

Ⅳ、保證周邊眼裝藥質(zhì)量，嚴格控制炮眼裝藥量。

4.2.3 安全防護措施

凡從事爆破作業(yè)的人員，都必須經(jīng)過培訓，考試合格并持有爆破證。

爆破作業(yè)地點有下列情形時，禁止進行爆破作業(yè):

A.存在冒頂及滑坡安全隱患；

B.工作面存有漏水炮眼濕度高；

C.危及設(shè)備或建筑物安全，無有效防護措施（爆破作業(yè)地點離建筑物很近）；

D.危險區(qū)邊界上未設(shè)警戒，未嚴格認真做好準備工作。

在光線照明不足的天氣條件下和雷雨天氣條件下嚴禁爆破作業(yè)。

炮棍的選取必須使用木質(zhì)炮棍進行裝藥，嚴格禁止使用鐵質(zhì)炮棍。嚴格禁止易燃材料和其他石塊堵塞炮眼。

爆破時必須有預告信號，起爆信號，解除警戒信號。

對于瞎炮的處理，應建立一條警戒線，根據(jù)不同的情形，采取以下不同的處置方式：

A禁止使用木棒對爆藥卷進行硬碰硬的敲擊；

B.將導火索重新連接好，然后引爆，禁止在殘眼中繼續(xù)打眼。

C.在瞎炮上方大于0.3m開鑿一個平面炮眼引燃爆破，但要考慮到巖石的節(jié)理，鑿洞時炮眼的傾角要與瞎炮平行，不能穿孔；

D.當阻塞物可以被安全、正確地清除后，重新裝入爆藥包，并開始引爆。

在洞口淺眼進行爆破時，應設(shè)置200m以上的最小安全距離。

爆破器材領(lǐng)取申請，審核制：爆破器材需要領(lǐng)取時，由指派的起爆人員填寫申請表，報請項目部負責人批準。在安全人員的監(jiān)督下，在現(xiàn)場進行火工品的使用。爆破工作結(jié)束后，應將余下的火工品及時退回庫房，使其與賬目、物賬一致。

施工單位應按其所需炸藥數(shù)量，設(shè)立一座安全的炸藥防護倉庫。

炸藥的裝填應符合以下條件：

A.在裝填炸藥之前，炮眼必須經(jīng)過清理，并接受。

B.如果深孔裝藥發(fā)生了阻塞，必須在雷管和起爆藥柱等敏感設(shè)備安裝完畢之前，采取相應的措施進行處理。

C.爆破作業(yè)區(qū)域內(nèi)嚴禁使用煙花爆竹，嚴禁使用明火照明。

D.不允許使用凝固或發(fā)生故障的爆破物。

堵炮作業(yè)應按以下規(guī)則進行：

A.在裝填完畢后，要確保堵炮效果，嚴禁對深孔炮眼進行無堵塞的爆破。

B.請注意，不要損壞起爆線路。

C.不得搗固與炸藥直接相接觸的密封件，也不得用密封件將炸藥托舉。

D.不允許將炸藥的引信、導爆管、電雷管等拔出或強行拔出來。

爆破警戒

A.在進行爆破作業(yè)之前，應對危險區(qū)域進行劃界，并做好標記。

B.在危險區(qū)域的分界線上設(shè)立前哨，哨所內(nèi)設(shè)有經(jīng)常監(jiān)控的出入口。

C.在爆破之前，必須用聲音和目視信號，讓危險區(qū)域的所有人都能聽得見，并讓所有工人提前了解警戒區(qū)域、標志、目視信號的含義，以及信號的發(fā)射方式和時機。

D.禁戒范圍應距放炮地點200m以內(nèi)。

E.點炮人員在發(fā)射炮彈后，應選擇一個安全的躲避炮彈的地方，迅速進入安全區(qū)域。

在爆破之后進行的安全檢查

A.在爆破完畢后，在預定的等候期內(nèi)，應到現(xiàn)場查看是否有危石，是否有支護損壞，是否有瞎炮等。

B.由爆破人員進行檢查，如發(fā)現(xiàn)有危險石塊、瞎炮等情況，必須立即進行處置，在處置之前，必須在現(xiàn)場設(shè)置顯著標記或進行警戒。

C.工人在確認爆破是安全的，并得到爆破負責人的批準，才能進入爆破現(xiàn)場。

D.爆破員在每一次爆破后，都要仔細地做好爆破的記錄。

5 安全振動測算

采用排間延時爆破，一次起爆126個炮孔，最大裝藥量30.4kg，設(shè)振動觀測點的距離為50m，系數(shù)K取200，衰減系數(shù)a取1.7，則地面峰值振動速度為

50m外為既有線隧道，由于振動幅度1.79cm/s小于我國爆破安全規(guī)程允許的振動標準2.5cm/s和設(shè)計要求振速2.0cm/s，符合要求。

6 既有線安全保證措施

爆破施工涉及到營業(yè)線側(cè)設(shè)備、山體、影響鐵路附屬設(shè)備安全，需在相關(guān)單位配合人員到達現(xiàn)場后，方可開始作業(yè)。

從整個爆破所需的位置上來看隧道靠近已有線的同時，兩個隧道口之間的距離較短，屬于小凈距離爆破。在針對動身進行開挖安裝爆破設(shè)施時，采用密眼淺孔爆破的方式。需要格外注意的是整個爆破過程施工建設(shè)的循環(huán)進尺控制在一米到兩米之間。施工爆破期間要嚴格落實短進尺，強支護的爆破策略，同時針對封控位置進行實時的勘測，及時的更新施工現(xiàn)場地質(zhì)數(shù)據(jù)，針對發(fā)生重大變化時要及時的作出調(diào)整。將爆炸所產(chǎn)生的震動力和沖擊力降到最低，使得整個爆破過程對周邊的影響降到最小。分析爆破施工前同設(shè)備單位共同對既有線隧道進行詳細調(diào)查，并做好記錄及影像資料。

施工建設(shè)環(huán)境的安全是建設(shè)的重要前提，在開展隧道的挖掘工作時，應當實時注意觀察整個山坡的穩(wěn)定性。在每日的施工結(jié)束之后和施工開始之前，都需要對周邊的山體情況進行準確的評估檢查。針對身體可能出現(xiàn)的一些開裂和塌方現(xiàn)象及時的采取預防措施。一旦發(fā)現(xiàn)山體有出現(xiàn)裂縫和塌方跡象按照應急策略及時進行處置。當發(fā)現(xiàn)山體環(huán)境穩(wěn)定性極差時，已經(jīng)嚴重威脅到周邊的施工安全或現(xiàn)場的危險不能排除時，應當立即停止施工。將有關(guān)情況及時向上級報告，等待進一步處置。

鄰近既有線消防通道及隧道開挖爆破必須采用控制爆破，隧道爆破盡量利用天窗點或列車間隔進行爆破。

爆破的最小安全距離：炮孔爆破200m。劃定爆破區(qū)域，在防控區(qū)域及時的設(shè)置警戒線，安排專門的安全人員進行指揮。在爆破裝置的安裝和火藥的使用過程中，要嚴禁使用鐵器，整個安裝和運輸過程中，要保障整個爆破棍不能受到擠壓和損壞，防止意外情況觸發(fā)雷管導致爆炸，造成安全事故。在爆破雷管進行安裝時，安排有專門的人員進行火藥裝填，安裝到位之后，安排現(xiàn)場人員撤離。同時針對安裝好的爆破裝置進行檢查，若一次性起泡，多個炮眼時，可以采用導線起爆和電力起爆，保障起爆過程中的安全穩(wěn)定。

7 結(jié)語

本施工方法結(jié)合了隧道爆破施工方法及鐵路局對鄰近既有線施工的相關(guān)要求，為后續(xù)的爆破項目開展提供了有效參考，同時針對鄰近既有線路隧道工程施工建設(shè)提供了相關(guān)建議和策略。促進我國隧道工程項目建設(shè)，邁上新的發(fā)展階段。