劉振華（中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京　101100）

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地鐵區(qū)間隧道爆破施工控制

劉振華
（中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京101100）

摘要在地鐵區(qū)間隧道下穿地上建筑物的工程中，地鐵的施工技術和對地上建筑物影響的控制是施工難點。本文以廣州市軌道交通13號線首期工程（魚珠至象頸嶺段）施工五標夏園站—南崗站區(qū)間工程為背景，通過采取控制爆破技術、超前支護、監(jiān)控量測、信息化施工等措施，地鐵工程安全施工并且嚴格控制了地上建筑物沉降量，可為類似工程提供借鑒和參考。

關鍵詞地鐵；隧道；下穿；爆破；控制

1　工程概況

廣州市軌道交通13號線首期工程（魚珠至象頸嶺段）施工五標夏園站—南崗站區(qū)間工程，區(qū)間西南起于夏園站，東至南崗站。線路大體上沿黃浦東路敷設，途經金竹山路、丹水坑路、亨元路等路口，黃埔東路現狀為雙向6車道，交通繁忙；區(qū)間沿線主要建筑物有新港鐵路支線、開發(fā)大道立交、領好廣場、沙涌人行天橋、沙步天橋等。

區(qū)間右線起止里程為YDK47 + 703. 886—YDK50 + 197. 603，全長2 493. 177 m；左線起止里程為ZDK47 +703. 870—ZDK50 + 147. 154，全長2 443. 284 m，本區(qū)間采用盾構法施工。其中ZDK47 + 988. 313—ZDK48 + 250. 000，ZDK48 + 450. 000—ZDK49 + 022. 046，YDK48 +395. 500—YDK48 + 887. 674段隧道穿越中、微風化花崗巖層，采用礦山法開挖，盾構空推拼裝管片施工。區(qū)間隧道為圓形斷面，其中礦山法隧道內凈空尺寸為6 400 mm，盾構法隧道內凈空尺寸為5 400 mm。

2　工程難點

夏園站—南崗站區(qū)間線路由夏園站向東延伸，區(qū)間兩側地面建筑物主要為一些臨街商鋪。根據現場調查匯總，共調查建筑物58處，其中房屋54棟，立交橋1處，人行天橋2處，鐵路支線1處。調查結果顯示需重點保護對象10處，分別為新港鐵路支線、開發(fā)大道立交、生活區(qū)42#樓、生活區(qū)4#樓、領好廣場、砂涌人行天橋、沙步人行天橋、鴻森大夏、眾順五金機電辦公室、黃埔東路3690#居民樓，見表1。皆因離線路太近（最小平距1. 5 m）或基礎太差（松木樁），受施工的影響較大，施工前應加強爆破施工控制措施，并進行跟蹤注漿和監(jiān)測。

3施工控制技術分析

3. 1爆破控制技術

爆破方案主要依據相關設計文件及規(guī)范要求，并結合該工程現場實際情況及以往類似工程施工經驗進行設計。施工過程中嚴格控制爆破參數，每次爆破后應根據巖性變化并結合現場爆破效果及時進行總結、分析，適當調整孔距、孔深、布孔數、裝藥量等設計參數，確保滿足現場施工要求。

區(qū)間中部共計約1 276 m隧道穿越中、微風化花崗巖層，巖層等級為Ⅱ—Ⅴ級，強度較高，采用礦山法開挖，盾構空推拼裝管片施工。

礦山法隧道根據不同的地質條件考慮2種襯砌類型，即B型和C型。其中B型斷面開挖直徑6 900 mm，主要適用于Ⅱ，Ⅲ級圍巖，采用短臺階法施工；C型斷面開挖直徑7 000 mm，主要適用于Ⅳ，Ⅴ級圍巖，采用環(huán)形臺階法施工。

3. 1. 1B型斷面隧道爆破方案

采用短臺階法爆破施工，將隧道分為上、下2個臺階。根據圍巖穩(wěn)定程度，上、下臺階分段位起爆，其中上臺階斷面進尺應超前下臺階斷面3～5 m，圍巖穩(wěn)固的取大值，圍巖不穩(wěn)固的取小值。

爆破掘進施工，選用YT28鑿巖機鉆孔，炮孔直徑40～42 mm，上下斷面均采用1～12段非電微差起爆技術進行起爆。通過控制每次爆破規(guī)模和每個循環(huán)的爆破進尺，利用微差起爆技術，控制同段最大藥量，達到控制爆破震動的目的。

上半斷面打3排周邊孔，最外側1排周邊孔不裝藥，孔間距450 mm，作為減震孔。剩余2排進行預裂爆破，孔間距650 mm，孔排距550 mm，形成減震槽后，再進行上斷面的裝藥爆破。

上、下半斷面炮眼均分3次爆破：先爆掏槽孔及掏槽下方3個輔助孔，再爆剩余輔助孔，最后爆所有周邊孔。為達到爆破減震效果采用雷管起爆多分段方法：掏槽孔每孔1段，輔助孔2～3個孔1段，周邊孔3～4個孔1段。炮孔布置示意如圖1。

表1　區(qū)間地面建（構）筑物與隧道的關系

圖1　B型斷面隧道炮孔布置示意（單位：mm）

3. 1. 2C型斷面隧道爆破方案

采用環(huán)形臺階開挖法，將隧道分為3個斷面（見圖2），施工時形成臺階狀，如巖層不太硬，首先開挖斷面1并完成拱圈襯砌工作，再進行第2及第3部分開挖，然后施作邊墻襯砌。鑿巖機類型、炮孔尺寸和起爆技術同B型斷面。

圖2　C型斷面爆破步序示意

斷面1打減震孔，孔間距100 mm分3次爆破：先爆掏槽孔及掏槽左右3個輔助孔，再爆剩余輔助孔，最后爆所有周邊孔。為達到爆破減震效果采用雷管起爆多分段方法：掏槽孔每孔1段，輔助孔2～3個孔1段，周邊孔3～4個孔1段。C型斷面減震孔示意如圖3。

隧道其他部位的炮眼應盡量按照淺、密原則布置，一次爆破的深度不宜過大，炸藥盡可能均勻地分布在布置較密的炮眼中，這樣可以避免裝藥過于集中。周邊炮眼要按照光面爆破設計，炮眼間距E = 500 mm、最小抵抗線W = 600 mm。周邊眼裝藥集中度小于0. 3 kg/m，必要時在2個裝藥孔間打空眼以減震。周邊眼還應采用小直徑藥卷不耦合裝藥或間隔裝藥結構，在施工條件允許的情況下，盡量采用預留光面層的光面爆破技術。

掏槽孔一般布置在開挖面中央偏下，并比其它炮孔深200 mm左右。側邊孔和頂孔一般布置在掘進斷面輪廓線上，孔底應超出設計輪廓線100 mm左右。底孔孔口要高出底板設計水平150 mm左右，孔底應達到底板水平下100～200 mm，孔深宜與掏槽孔相同，以防欠挖，孔距和抵抗線與輔助孔相同。

從能量均勻分布的觀點和本工程的實際要求，隧道爆破時周邊孔間距取400～600 mm，最小抵抗線取500～600 mm；輔助孔間距取500～800 mm，排距取600～800 mm；掏槽孔間距取500～600 mm。布孔方式及相關爆破參數如圖4所示。

圖3　C型斷面減震孔示意（單位：mm）

圖4　C型斷面隧道炮孔布置示意（單位：mm）

3. 2初期支護設計

3. 2. 1超前支護

礦山法隧道施工時根據現場實際地質和水文條件，開挖前進行超前小導管注漿加固地層，穩(wěn)定圍巖。超前小導管采用直徑為42 mm的超前小導管，小導管長3 500 mm，壁厚4 mm，環(huán)向間距400 mm，縱向間距2. 4 m，拱頂120°范圍和靠樁側隧道邊墻布置，外插角7°～10°。小導管尾端置于格柵鋼架腹部，并制作成鋼花管。當圍巖軟弱或破碎時應通過小導管向地層注漿，漿液采用水泥漿液，注漿技術參數根據有關規(guī)范、規(guī)定及細則的要求選取，并通過現場試驗確定。

3. 2. 2系統(tǒng)錨桿

根據設計文件要求，系統(tǒng)錨桿采用φ22砂漿錨桿，邊墻設置。錨桿長3. 0 m，環(huán)向間距1 000 mm，縱向間距800 mm，呈梅花形布置。

3. 2. 3格柵鋼架

格柵鋼架全環(huán)設置，縱向間距800 mm。鋼架利用系統(tǒng)徑向錨桿定位，安設過程中當鋼架和噴層之間有較大間隙時應設騎馬墊塊，墊塊按每單元3處計。每榀格柵鋼架分為6個單元，單元之間采用鋼架與∠125 ×80×8角鋼焊接后再用螺栓連接。格柵主筋采用φ20鋼筋，鋼筋網縱向、環(huán)向均采用φ8鋼筋，構成200 mm×200 mm網格，全斷面單層設置。連接筋采用φ18鋼筋，環(huán)向間距1. 0 m，內外交錯布置。鋼筋網與錨桿連接牢固，鋼筋網噴混凝土保護層厚度不小于20 mm。鎖腳錨桿采用長3 m的φ25砂漿錨桿，每榀設置2根。

3. 2. 4噴射混凝土

初期支護混凝土采用C25早強混凝土，厚度為250 mm，格柵鋼架主筋保護層厚度40 mm，全環(huán)支護。

3. 2. 5背后注漿

初期支護閉合成環(huán)一定長度后，對初襯背后壓注水泥漿。注漿管采用φ42鋼花管，壁厚3. 5 mm，長1 000 mm，拱頂120°范圍預埋。鋼花管間距1 000 mm呈梅花形布置。開挖后地下水出露較多地段、初襯及回填注漿后仍有滲漏水地段以及圍巖破碎地段，應視具體情況向襯砌背后更深層圍巖進行注漿。

3. 3監(jiān)測控制信息化施工

在本標段隧洞的開挖支護過程中，將不可避免地會對黃埔東路路面、地下管線、其它建筑物等造成一定的影響。為了保證施工期間道路正常通行，分析了解地層、支護及隧洞結構的安全穩(wěn)定性，了解工程施工對周圍環(huán)境的影響程度，確保黃埔東路、地面建筑物及地下管線的正常使用，應在施工的全過程中進行全面、系統(tǒng)的監(jiān)測。主要監(jiān)測內容包括黃埔東路路面等下沉及變形情況，爆破施工中圍巖與結構的受力變形情況，并確定其穩(wěn)定性。監(jiān)測掌握工程施工對地下管線、建筑物等周圍環(huán)境條件的影響程度，并確保其處于安全的工作狀態(tài)，及時反饋信息，組織信息化施工。本工程地表監(jiān)測點按照縱向每10 m布設1組，橫向按隧洞中心線地面投影位置布點，兩側每5 m布設1個。

4　結語

隧道下穿既有建筑物，為保證建筑物正常使用，減少施工對其造成的影響，應該采取有效的施工措施，并對較弱的結構進行加固。同時在施工過程中要安排合理的施工順序，并進行施工監(jiān)控量測，根據實際施工進程及時反饋信息，修改施工參數，組織信息化施工，從而保證施工安全和工程質量。

本工程通過對隧道爆破開挖進行控制分析，針對不同級別圍巖設計不同爆破方式和爆破參數，從而減小爆破震動對既有建筑物的影響。采用超前小導管注漿加固地層、系統(tǒng)錨桿、格柵鋼架、噴射混凝土和背后注漿初期支護設計，加固了圍巖并控制和減小了既有建筑物的沉降，確保了上部建筑物的安全。對整個施工過程采用信息化的監(jiān)控量測技術，掌握爆破施工中圍巖、結構受力變形情況和建筑物沉降，及時反饋信息，組織信息化施工，有效地降低了爆破開挖對隧道圍巖和上部建筑物的影響。本工程成功的施工經驗可為類似地鐵隧道工程施工提供借鑒。

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（責任審編趙其文）

Controlling Blasting in Construction of Metro Running Tunnel

LIU Zhenhua
（Beijing Metro Engineering Construction Co.，Ltd.，China Railway 16 Bureau Group，Beijing 101100，China）

AbstractDuring the construction engineering of metro running tunnel passing underneath the buildings on the ground，the metro construction technology and control of the impact on the ground buildings are the construction difficulties. T aking Xiayuan station-Nangang station five section engineering construction of the first period engineering（from Yuzhu to Xiangjingling）in Guangzhou metro line No. 13 as the background，the safety of metro engineering construction was ensured and the settlement of ground buildings was strictly controlled by adopting such measures as control blasting，advanced supporting，monitoring，measurement and information construction，which could provide a reference for the similar projects.

Key wordsM etro；T unnel；Pass underneath；Blast；Control

中圖分類號U455. 41

文獻標識碼A

DOI:10. 3969 /j. issn. 1003-1995. 2016. 06. 16

文章編號：1003-1995（2016）06-0058-04

收稿日期：2016-02-20；修回日期：2016-03-25

作者簡介：劉振華（1973—），男，高級工程師，碩士。