袁旭東

（中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司 湖北武漢 430074）

1 工程概況

廈門2號線2標一工區(qū)包括一站兩區(qū)間，其中東建區(qū)間左線長987 m，右線長1 002m，采用礦山法施工，共設(shè)4個豎井工作面，其中東渡路站工作面位于既有車站內(nèi)，隧道洞身范圍位于全斷面17-5微風化花崗巖層內(nèi)，如圖1所示，巖石抗壓強度在120MPa以上，需實施爆破進洞，洞口位于東渡路站站臺層端墻。

由于隧道洞口與車站結(jié)構(gòu)為零距離，如圖2所示，此暗挖工作面需要在車站內(nèi)實施洞口爆破進洞，屬于在既有車站結(jié)構(gòu)內(nèi)密閉條件下進行爆破施工，要求爆破振速小、聲響小、外界影響小、爆破效果好，且必須做到爆破對車站結(jié)構(gòu)無損傷，因此在合理的爆破設(shè)計和爆破控制下，對安全防護要求極高，必須全方位考慮爆破防護措施［1］。

圖1 地質(zhì)縱斷面示意

2 爆破對結(jié)構(gòu)物的影響分析

爆破對車站結(jié)構(gòu)造成的影響主要為爆破振動、爆破產(chǎn)生的飛石、爆破沖擊波沖擊破壞［2］。

圖2 東渡路站暗挖工作面

2.1 爆破振動

當藥包在巖石中爆破時，臨近藥包周圍的巖石會產(chǎn)生壓碎圈和破裂圈，爆破地震波可能引起結(jié)構(gòu)物的破壞［3］。

2.2 爆破飛石

爆破飛石是指在爆破作業(yè)過程中從爆破點拋擲到空中或沿地面拋擲的雜物、泥土、砂石等物質(zhì)，爆破飛石會對站內(nèi)結(jié)構(gòu)以及車站內(nèi)部固定設(shè)備造成破壞［4］。

2.3 爆破沖擊波

爆破空氣沖擊波是爆破產(chǎn)生的空氣內(nèi)的一種壓縮波。炸藥在空氣中爆炸，具有高溫高壓的爆炸產(chǎn)物直接作用在空氣介質(zhì)上［5］，爆破空氣沖擊波帶來較大的危害，可以造成建筑物、設(shè)備等不同程度的破壞和損傷。

3 爆破控制

3.1 爆破振動控制

在車站主體結(jié)構(gòu)與隧道之間增設(shè)隔震槽，使爆破作用面與車站結(jié)構(gòu)隔開，防止隧道爆破對車站主體結(jié)構(gòu)造成擠壓和剪切破壞。

采用風槍鉆沿上臺階開挖輪廓線打設(shè)直徑50 mm小孔，間距5～10 cm，沿輪廓線打設(shè)三排，第一排為減震空孔，第二、三排分區(qū)段預(yù)裂，最終形成5～15 cm寬的隔振槽。鉆孔完成后采用聚能管水壓爆破技術(shù)［6］（藥量小，體積均勻，振動小，定向爆破），形成隔震槽，以緩沖、反射開挖爆破產(chǎn)生的振動波，控制其對保留巖體的破壞，最大程度減小爆破振動對周邊結(jié)構(gòu)的影響，再實施爆破進洞施工。

3.2 爆破飛石控制

隧道掘進采用臺階法爆破施工，距離隧道洞口約25 m范圍內(nèi)的爆破飛石均可能會對站內(nèi)結(jié)構(gòu)物造成破壞。大股飛石主要來源于上臺階中心掏槽部位，尤其采用大夾角楔形掏槽時沿軸向飛出的大塊飛石，可以通過改進掏槽技術(shù)減小飛石塊度，進而減小飛石對保護對象的沖擊力。為減小爆破飛石塊度，擬增加掏槽眼中間分布眼，采用段位介于掏槽眼段位與掏槽輔助眼段位之間，既不影響掏槽效果，又能減小石塊體積。下臺階有少量飛石，但可以通過改變最小抵抗線方向來控制爆破飛石拋擲方向［7-9］。

3.3 爆破沖擊波控制

加強炮泥堵塞，無藥部分全部采用炮泥堵塞，減小對炮孔前方的沖擊力，進而減小沖擊波對結(jié)構(gòu)物的破壞力［10］。

4 爆破防護措施

目前在隧道采用爆破開挖過程中，隧道洞口防護方面主要采用洞口處垂直線路方向搭設(shè)雙層鋼管排架防護、臨時交通管制、掌子面采用橡膠被、鐵絲網(wǎng)、竹片等措施［11］。因本工程的洞口爆破是在既有車站內(nèi)進行，且洞口與車站結(jié)構(gòu)距離為零，爆破防護效果要確保爆破對車站結(jié)構(gòu)無損傷，通過多次比選討論，采取自制鋼管竹排架的防沖擊防護和對內(nèi)部結(jié)構(gòu)柔性包裹的全方位防護措施。

4.1 對車站結(jié)構(gòu)內(nèi)部的防沖擊防護

（1）防護措施及防護材料

采用竹排和φ50鋼管在洞門端頭搭設(shè)鋼管排架，鋼管排架阻擋飛石進入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，以免飛石對結(jié)構(gòu)內(nèi)部造成損壞，且能對爆破沖擊波起到消聲效果，竹排之間留有3 cm的間隙，既能阻止飛石，又能讓一部分沖擊波氣流通過，降低對鋼管排架的損壞風險；上部為加密區(qū)，因為飛石主要為上臺階掏槽飛石。

（2）防護排架安裝

采用φ50鋼管，先安裝水平鋼管，再安裝豎向鋼管，鋼管交叉點用扣件連接，上部為加密區(qū)，加密鋼管設(shè)置，鋼管間距及布置如圖3所示。

圖3 防護排架布置

鋪設(shè)竹排，將竹排水平鋪設(shè)在豎向鋼管上，用3 mm鐵絲固定，相鄰竹排預(yù)留3 cm寬縫隙。上部加密區(qū)鋪設(shè)雙層竹排，其他部位鋪設(shè)單層竹排。鋼管排架底部100 cm高度范圍可將竹排設(shè)置到內(nèi)側(cè)，便于拆卸，以免爆破后渣土將下部竹排卡死。

（3）防護排架設(shè)置

每道防護排架的寬度大于爆破洞口的寬度，上部高出爆破洞口的上邊緣；共需設(shè)置5道防護排架，鄰近爆破洞口的第一道防護排架距離洞口3～5 m，通過電動葫蘆和起吊鋼絲繩安裝在車站主體的中板下方，并在電動葫蘆的作用下垂直升降，其他防護排架按照5～10 m的間距分布，分別通過起吊鋼絲繩和吊鉤固定安裝在車站主體的中板下方，每道防護排架是由單排鋼管架和防護竹排組成，防護竹排平面鋪設(shè)在單排鋼管架的其中一側(cè)，并與單排鋼管架固定，如圖4所示。

采用單排鋼管架與竹排組合，配合起吊鋼絲繩，因地制宜組合防護裝置解決爆破安全防護問題，可有效防護隧道洞口爆破飛石，保護車站結(jié)構(gòu)，同時可實現(xiàn)防護裝置的快速布設(shè)和撤離、防護裝置的多次重復(fù)利用等目的，確保防護效果、提高防護設(shè)備的重復(fù)利用性、縮短防護工序的作業(yè)時間，顯著提升爆破作業(yè)施工技術(shù)的安全性和經(jīng)濟性。

圖4 防護排架安裝完成

4.2 對洞門、立柱、側(cè)墻等結(jié)構(gòu)柔性防護

爆破作業(yè)前采用塑料泡沫、土工布、聚乙烯板等緩沖材料對洞門結(jié)構(gòu)、立柱等進行包裹，如圖5、圖6所示，能對小股飛石沖擊起到緩沖、保護的作用，以免飛石對外伸結(jié)構(gòu)角造成損壞。

圖5 土工布對立柱包裹防護

圖6 聚乙烯板對側(cè)墻包裹防護

4.3 注意事項［12］

（1）按警戒距離劃定警戒區(qū)，設(shè)置防護人員，疏散施工人員，撤離施工機具到安全地點，并由專人負責檢查，當符合安全要求并在防護工作一切就緒后，方可發(fā)出點炮信號。

（2）首次組裝和后期吊裝時必須有專職安全員現(xiàn)場指導(dǎo)，嚴格遵守吊裝程序。

（3）每次爆破前檢查包裹緩沖材料以及竹排與鋼管鏈接狀況，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，對于損壞的組件及時更換。

5 爆破防護效果

試爆完成后，爆破飛石及空氣沖擊波沖擊使前三排鋼護排架傾倒，但排架鋼管骨架無損壞，僅局部竹排有些許破損，第四排防護排架完好無損，且無任何飛石穿過第四、五排防護架；經(jīng)檢查，立柱、側(cè)墻等柔性防護材料基本完好無損，結(jié)構(gòu)無任何損傷，如圖7所示。因此結(jié)合合理的爆破參數(shù)，在達到爆破效果的同時，采用的爆破防護措施切實可行、有效。

圖7 爆破后防護效果

6 結(jié)束語

通過爆破對結(jié)構(gòu)物影響分析，采取了爆破控制，加強了爆破防護措施，對車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行全面防護，對爆破影響范圍內(nèi)站內(nèi)結(jié)構(gòu)表面采用柔性緩沖材料包裹，增加防爆簾布、鋼管竹排架等有效措施后，在保證爆破進洞效果的前提下實現(xiàn)了站內(nèi)結(jié)構(gòu)完全無損，確保了安全進洞。