淺談礦山法地鐵施工爆破振速控制

摘 要：礦山法在城市地鐵施工中應用廣泛，能為地鐵車站及隧道開挖節約大量成本及時間，但爆破振速卻會嚴重影響周邊建筑物及管線的結構穩定性、安全性。基于此，本文對青島市地鐵四號線江蘇路站斜井爆破開挖施工振速控制進行研究，以期為類似工程施工提供借鑒。

關鍵詞：地鐵車站；爆破開挖；布孔參數；振速文章編號：2095-4085（2024）02-0093-03

0 引言

隨著城市地鐵大規模的建設和爆破技術的不斷發展，地鐵巖層爆破開挖應用也越來越廣泛［1］。但是爆破施工對周邊建筑物和管線影響較大，爆破產生振動波大小由圍巖情況、爆破參數等決定，為此，本文以中鐵十六局施工的青島市地鐵四號線江蘇路站斜井爆破開挖施工為例，詳細論述爆破振速控制技術。

1 工程概況

青島市地鐵四號線江蘇路站位于江蘇路與膠寧高架路（東西快速路）交叉口南側，車站主體位于江蘇路下方。由于江蘇路站施工豎井兼做通風風井均位于拆遷地塊內，受地塊拆遷進度及難度制約，難以保障車站洞通、過站、軌通等時間節點如期實現，工籌安排較為緊張，故需在膠州路觀象山莊樓前增設一處臨時施工斜井。臨時斜井位于膠州路南側觀象山莊4號樓門前空地內，斜井僅做施工站廳層通道，不兼具永久結構功能，設計長度為297.7m。

2 臨時斜井暗挖段爆破設計

炸藥選用2號巖石乳化炸藥，直徑φ32mm 藥卷，每卷重量0.2或0.3kg。雷管選用1-20段非電毫秒雷管，雷管的段間隔時間應在100ms左右。臨時斜井暗挖段下穿公交變電站，上跨人防洞室（豎向距離6.58m），下穿人防洞室（豎向距離5.58m），下穿江蘇路西側1～2層建筑（豎向距離14.6～34.56m）后進入站廳層。臨時斜井僅作為站廳層施工通道，不兼具永久結構功能。標準段開挖寬度5.0～6.0m，高度5.5m；明挖段長度58m；暗挖段長度239.7m；總長297.7m，設置坡度12.5%。依據相關鑒定報告，爆破振速安全允許標準為1.0cm/s，爆破震動施工控制值0.5cm/s。具體爆破設計（見表1、表2）。

最大單段起爆藥量計算：

為保證周邊建筑物及地下管線的安全，在爆破時引起地面質點的振動速度不超過允許速度，須控制爆破時每段最大炸藥量（見表3）。

R=K/V1αQm

轉公式Qmax=R3（V/k）3α

式中：R——爆源與需要保護的建筑物之間的距離R，m；Qmax——單段最大裝藥量，kg；V——爆破安全允許振速，cm/s；m——藥量系數，取1/3；K，α——系數。

考慮本工程站位的地層地質條件，為中硬巖石，暫取K=180，α=1.65，得出以下單段最大裝藥量（見表3）。

根據單響最大藥量的計算分析，當單孔裝藥量Q大于單段起爆藥量Qmax時，必須采取減打減震孔等振措施來阻隔或降低振速。

3 施工過程控制

3.1 炮孔打設

嚴格按照布孔參數控制好掏槽孔、輔助孔、周邊孔的孔深、孔間距，掏槽孔角度按照要求打設，必要時打設中心減震孔為5根孔徑108mm，開挖輪廓線可跳打減震孔。

3.2 裝藥

掏槽孔、輔助孔采用連續裝藥結構，每個炮孔裝藥后的剩余孔段全部用炮泥堵塞。炮泥采用配合比1∶3的粘土與砂子混合物，使用直徑32mm、長20cm、質量200g的卷狀2號巖石乳化炸藥。周邊孔采用徑向不偶合間隔裝藥結構，不偶合系數為1.5～2.0。炮孔使用32mm、長20cm、質量0.2kg或長30cm、質量0.3kg的卷狀2號巖石乳化炸藥。周邊眼藥卷直接裝入，孔口用炮泥堵塞。導爆索全長鋪設，并加強孔口堵塞。爆破裝藥結構（見圖1）。

（1）裝藥注意事項：必須按設計裝藥，當孔底不齊，其各孔裝藥量可隨炮孔深淺變化作相應調整；當實際炮孔所處位置有軟層或裂隙通過，應取消該孔裝藥并適當增加相鄰炮孔的藥量。

（2）光面爆破的分區起爆順序：掏槽孔→輔助孔→底板孔→周邊孔。采用多段微差起爆（由內向外），其中主爆區的周邊眼比輔助眼跳2段起爆，并用同一段雷管。主爆區使用非電毫秒雷管，周邊眼用導爆管一次同時起爆［2］。

（3）起爆網路的連結：毫秒雷管→導爆管→導爆管雷管的起爆網絡。各炮孔采用導爆管雷管毫秒延時起爆技術，不但能控制單段雷管的起爆藥量，又能有效地控制每段雷管間的起爆時間，使爆破震動波不疊加，這樣既能保證巖石達到理想爆破效果，又能消除爆破震動的有害效應。為了保證后起爆的網絡不被先起爆的炸斷，擬采用孔內毫秒延時的起爆網絡。

4 監控量測

加強監控量測，做好數據分析，來指導現場施工。監控量測的數據分析對指導和調整暗挖施工有著及其重要的作用，特別是爆破振速、沉降數據及圍巖監控量測數據［3］。每一爆破循環完成后，現場爆破技術人員都要根據爆破振速的監測結果，分析調整爆破參數，適當調整爆破進尺，或調整爆破方案，使爆破振速控制在一個合理的范圍，既不影響周邊建筑同時又保證施工進度［4-7］。

綜上所述：（1）施工中根據距離建筑物遠近及巖性設計最大單段藥量。用微差起爆技術嚴格控制單段爆破藥量，有效降低振動效應的影響。在起爆網絡設計時，對炮孔進行區域組合，有序起爆，使單段藥量符合保護標準，以達到減振要求。（2）確定雷管段位間隔時間仍是控制爆破減振的重要環節。要實現微差間隔爆破時間的準確控制，待電子雷管技術成熟后，通過編程精細控制，能實現更多分段爆破震動的錯開，確定最佳的微差爆破間隔時間。（3）注重起爆順序，合理的起爆順序可創造良好的臨空面，先起爆掏槽出現臨空面，再由中心向周邊順序起爆，從而實現振速的有效控制。

5 結語

首先要明確被保護對象和振速控制指標，限制一次爆破的最大藥量和單段藥量，合理確定鉆孔參數，采取光面爆破、毫秒雷管、間隔裝藥等手段，增設減振孔或減振溝槽，以分部位或分層爆破方式控制振速指標。嚴格控制單耗量、單孔藥量和一次起爆藥量，采取炮眼堵塞，保證填塞質量和填塞長度，實施毫秒延時爆破。在爆破開挖過程中及時采集監測數據，根據動態數據調整各項爆破參數，以達到控制振速的目的。

參考文獻：

［1］胡平.復雜地質條件下地鐵隧道下穿建筑物減振爆破技術［J］.工程爆破，2022，28（3）：122-128.

［2］褚長焜.復雜苛刻環境下爆破減振技術的應用［J］.工程技術研究，2021，6（7）：135-137.

［3］智東海.礦山法隧道控制爆破振速試驗［J］.黑龍江科學，2023，14（6）：119-121.

［4］張玉.運營鐵路隧道引水洞爆破振速控制關鍵技術研究［J］.鐵道建筑技術，2022（8）：131-135.

［5］李雷，徐市委，景勇，等.礦山法隧道爆破施工控制要求［J］.云南水力發電，2021，37（12）：61-65.

［6］馬偉斌.地鐵礦山法小凈距隧道施工施工技術［J］.四川水泥，2021（5）：198-199.

［7］艾零件.復雜環境條件下的地鐵礦山法施工技術［J］.福建建設科技，2020（2）：68-70，74.