劉 淼

（江蘇省礦業(yè)工程集團有限公司，江蘇 徐州 221000）

隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，土地資源日益緊缺。土地開發(fā)已由地表逐漸轉(zhuǎn)向地下[1]。在巖石層較淺的城市地鐵建設(shè)施工中諸如基坑開挖、隧道掘進都會遇到巖石爆破。但地鐵隧道工程的地質(zhì)條件及地面環(huán)境更加復(fù)雜，存在著埋深淺且爆破振動易引起上方軟弱地層的坍塌等危及施工安全的風(fēng)險[2]。本文通過開展大斷面控制爆破施工技術(shù)研究，采用地鐵隧道爆破大多采取的CRD法，通過設(shè)計爆破參數(shù)，合理控制炸藥單耗，降低爆破振動強度，確保圍巖輪廓成型效果良好。

1 工程概況

徐州市軌道交通2 號線一期工程某區(qū)間隧道長約896 m，聯(lián)絡(luò)線長約465 m，區(qū)間隧道及聯(lián)絡(luò)線采用礦山法施工，隧道洞頂埋深8～16 m，主要穿越中風(fēng)化灰?guī)r層。隧道縱斷面為“V”字坡，其中最大坡度為26‰，最小坡度右線為5‰。根據(jù)勘探資料顯示區(qū)間巖體總體強度較高，圍巖等級Ⅲ～Ⅳ類。

2 爆破方案設(shè)計

本段工程施工條件極為復(fù)雜，車流量、人流量較大，在建筑物下穿越施工的安全要求高，需要綜合考量各種不利因素，對施工工藝、施工方法和技術(shù)能力都是一種嚴峻的考驗，對施工進度影響也較大，因此，應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)與安全應(yīng)對措施，宜采用光面爆破等余震較小的方法。隧道分區(qū)設(shè)置如圖1。

圖1 隧道各區(qū)施工工序布置圖

2.1 孔徑參數(shù)選擇

采用YT-28 型風(fēng)鉆鉆孔，鉆頭直徑Φ42 mm。炮孔所裝炸藥選用Φ32 mm 乳化炸藥，雷管選用毫秒延期導(dǎo)爆管雷管。

2.2 炮孔參數(shù)選擇

大斷面隧道CRD 法爆破技術(shù)參數(shù)設(shè)計，大截面隧道各區(qū)具體布孔如圖2。

圖2 隧道各區(qū)炮孔布置圖

（1）掏槽孔。采用楔形掏槽，一級掏槽孔距a=0.6 m，排距b=1.5 m，孔深1.0 m。二級掏槽孔距a=0.6 m，排距b=2.5 m，孔深1.8 m，與工作面角度為60°～70°。

（2） 輔助孔。 孔距a=0.55～0.8 m， 排距b=0.6～0.8 m，孔深1.3～1.5 m。

（3）周邊孔。間距0.45～0.6 m，孔深1.3～1.5 m。

（4）炸藥單耗。根據(jù)巖性、節(jié)理裂隙發(fā)育程度以及巖石的可爆性決定炸藥單耗，設(shè)計單耗取0.7～1.0 kg/m3。

其中，掏槽孔的布置直接影響到中心巖石拋擲效果及輔助孔、周邊孔作用效果，經(jīng)反復(fù)試驗后最終確定掏槽孔布置如圖3。

圖3 隧道各區(qū)掏槽孔斷面圖（mm）

2.3 爆破網(wǎng)路與裝藥結(jié)構(gòu)

各導(dǎo)坑起爆網(wǎng)路設(shè)計如下：

（1）上導(dǎo)坑（1/4 區(qū)、3/4 區(qū)）起爆順序：

掏槽孔→輔助孔→周邊孔

（2）下導(dǎo)坑（2/4 區(qū)、4/4 區(qū)）起爆順序：

輔助孔→周邊孔→底板孔

（3）各導(dǎo)坑開挖起爆網(wǎng)絡(luò)

采用非電毫秒雷管裝入孔中，掏槽孔用ms1、ms3 雷管，輔助孔用ms5、ms7、ms9、ms11、ms13段雷管，光爆孔用15 段起爆，最后用若干1 段非電導(dǎo)爆管雷管捆扎引爆全部網(wǎng)路。各炮孔裝藥量及雷管配置見表1。

表1 各炮孔裝藥量及雷管配置表

（4）裝藥結(jié)構(gòu)

周邊孔采用間隔裝藥并使用導(dǎo)爆索作為傳爆線，直徑為采用25 mm 炸藥加竹片綁扎成串狀裝藥結(jié)構(gòu)。其他炮孔采用連續(xù)裝藥，藥卷為32 mm，全部采用反向起爆裝藥結(jié)構(gòu)。周邊孔及其余炮孔具體裝藥結(jié)構(gòu)如圖4。

圖4 裝藥結(jié)構(gòu)圖

3 爆破安全校核

3.1 爆破振動校核

爆破振動安全允許距離計算公式：

式中：R為爆破振動安全允許距離，m；Q為炸藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，延時爆破為最大一段藥量，kg；V為保護對象所在地質(zhì)點振動安全允許速度，cm/s；K、α為與爆破點至計算保護對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。

穿越房屋時，隧道埋深約17 m，安全距離R取17 m，K取200，α=1.5，砼結(jié)構(gòu)建筑物安全允許振動速度V=3 cm/s，計算得出1.1 kg，隧道穿越房屋時，一次最大齊爆藥量不得超過極限藥量1.1 kg。此外，為進一步確保安全施工，爆破前選擇地表多個典型建筑（結(jié)構(gòu)）物，使用爆破振動測試專用儀器由遠至近進行跟蹤測量，校核振動計算值，并依此調(diào)整裝藥量。

3.2 振動監(jiān)測

通過監(jiān)測，掌握爆破對已施工支護結(jié)構(gòu)及地表建筑物的影響程度，用以修改鉆爆設(shè)計，控制超、欠挖及維護外環(huán)境穩(wěn)定，確保鉆爆施工所產(chǎn)生爆破振動速度在允許值內(nèi)。施工期間，尤其是鉆爆初期，每炮必須進行爆破振速量測，以便及時調(diào)整鉆爆參數(shù)，減少振動，確保地面建筑物安全。

采用NUBOX-6016 智能振動監(jiān)測儀監(jiān)測爆破振動速度。監(jiān)測頻率根據(jù)爆破施工的需要隨時進行。

3.3 監(jiān)測布點

選擇在隧道距房屋較近位置，在距離爆破位置最近的房屋屋內(nèi)地面和地基處各布設(shè)一個監(jiān)測點，具體位置根據(jù)實際情況確定。實測爆破振動速度，并進行頻率與幅值域分析，根據(jù)國家規(guī)程及本項目的允許安全標(biāo)準(zhǔn)，評價爆破對建筑物的安全影響。

經(jīng)過多次試驗爆破，測得爆破振動速度遠小于3.0 cm/s，說明各項爆破設(shè)計參數(shù)均符合施工要求。

4 應(yīng)用分析

每次爆破后，經(jīng)工作面碎石清理，實際測量掘進深度，按時間先后隨機抽取10 次測量掘進深度結(jié)果見表2。

表2 掘進深度結(jié)果

經(jīng)過初始幾次爆破試驗，對局部布孔進行優(yōu)化后，對測得數(shù)據(jù)進行分析，炮孔利用率均超過90%，且達到了良好的輪廓成型效果。同時，對爆后檢查和振動監(jiān)測，未出現(xiàn)局部盲炮和振動速度超標(biāo)情況，說明延期雷管延期間隔時間設(shè)計符合作業(yè)要求。

5 結(jié)語

對于地鐵大斷面隧道這種處于復(fù)雜環(huán)境下的爆破施工，在合理選用爆破方案和設(shè)計參數(shù)后，可經(jīng)過幾次試爆監(jiān)測，結(jié)合爆后圍巖超欠挖情況進行優(yōu)化分析，同時結(jié)合水文地質(zhì)條件，適時調(diào)整炮孔參數(shù)和裝藥結(jié)構(gòu)，基本上能達到預(yù)期效果。