魯 梅（上海地鐵咨詢監(jiān)理科技有限公司，上海 200032）

0 引言

隨著城市地鐵的迅速發(fā)展，涉及鄰近已運營地鐵線路施工的情況將普遍增多。本文基于硬巖地質(zhì)條件下鄰近既有運營地鐵線爆破監(jiān)理控制措施做了全面闡述，從工程風險分析、監(jiān)理控制安全、技術措施敘述等方面，呈現(xiàn)深基坑鄰近既有地鐵運營線路施工中能夠確保施工期間運營安全的爆破施工成功案例。希望能為類似工程的參建者提供參考。

1 工程概況

青島地鐵8號線青島北站站—滄口站區(qū)間（以下簡稱“8號線青滄區(qū)間”）明挖段位于青島北站東廣場東側(cè)，明挖深基坑位于既有運營青島地鐵3號線（以下簡稱“3號線”）永平路站—青島北站區(qū)間兩側(cè)，東接本區(qū)間暗挖段，西接地鐵青島北站，為左右分建的兩條平行單線明挖區(qū)間。

該區(qū)間左線基坑全長186.446 m，右線基坑全長196.484 m，明挖段基坑深度18.3 m～24.4 m，爆破深度5 m～15 m，基坑寬度6.2 m，呈東西走向。采用灌注樁圍護結構＋鋼支撐為內(nèi)支撐的支護型式，φ1000 mm旋噴樁為止水樁，圍護樁間掛網(wǎng)噴射混凝土?？辈靾蟾骘@示，基坑巖石最大抗壓強度為35 MPa。左線基坑距離3號線結構4.3 m～9.8 m，右線基坑距離3號線8.1 m～9.6 m。

2 工程風險分析

8號線明挖深基坑鄰近3號線，屬于臨近既有運營地鐵線在地鐵特別保護區(qū)（凈距小于5 m）內(nèi)施工，如果爆破振速過大超標，很容易造成3號線結構變形、道床位移、軌道位移、設施設備損壞等影響地鐵運營的嚴重后果，社會影響大，環(huán)境風險判定為I級。爆破開挖控制是本工程重難點。

針對工程風險，8號線基坑開挖施工前期進行了多次試爆破，采集技術參數(shù)總結經(jīng)驗，適時優(yōu)化參數(shù)；嚴格管理控制爆破；對3號線實施自動化監(jiān)測，以確保3號線運營安全為宗旨。

3 監(jiān)理控制措施

3.1 基坑爆破開挖監(jiān)理控制總體要求

減小對3號線正常運營的影響（不封鎖、不限速）；不能對3號線的結構、道床、軌道造成任何影響及損壞；設計爆破振速為≤1.5 cm/s，內(nèi)控振速≤1.0 cm/s。

3.2 基坑爆破開挖監(jiān)理控制技術措施

3.2.1 基坑外減震孔設置

8號線基坑距離3號線最近處4.2 m，風險最高，為降低爆破振速，最大限度降低對3號線的影響，在3號線與8號線之間打設空孔灌沙將8號線基坑與3號線分離，孔徑200 mm，孔中心間距200 mm，并設置8 m長鋼護筒，深度14 m。

3.2.2 基坑內(nèi)減震槽設置

為進一步降低8號線基坑爆破開挖施工對3號線的影響，在8號線左、右線基坑靠近3號線一側(cè)采用靜態(tài)爆破技術，預先形成一條2 m寬的減震槽，與基坑外減震孔雙管齊下。具體如下。

（1）鉆孔設置。孔距0.6 m～1.1 m，排距0.5 m～1 m，孔深2 m，采用風動鉆機垂直打眼，與炮眼一同打設。

（2）膨脹炸藥安裝。鉆孔完成后，靠3號線側(cè)4排炮孔裝膨脹炸藥，灌滿至孔口。

（3）灌水膨脹。灌水使膨脹炸藥發(fā)揮作用，作用時間為12 h～16 h，主要目的為預裂巖石。

（4）脹炸藥發(fā)揮作用預裂巖石完成后，與基坑內(nèi)其余炮孔同時安裝乳化炸藥，實施起爆。

3.2.3 微差預裂控制爆破技術控制

8號線青滄區(qū)間明挖基坑爆破采用微差預裂控制爆破，以淺孔松動爆破為主，運用逐孔起爆方式，進一步降低爆破影響。爆破參數(shù)選取如下。

（1）孔網(wǎng)參數(shù)：孔徑（d）為40 mm；臺階高度（H）為1.0 m～2.0 m；底盤抵抗線（W1）為（0.4～0.5）H；孔距（a）為0.6 m～1.1 m；排距（b）為0.5 m～1.0 m；超深（h）為0.2 m～0.3 m；孔深（L）由H＋h得出，為1.0 m ～2.3 m；填塞長度（L2）為20 d～30 d，單耗（q）為0.25 kg/m3～0.35 kg/m3，鉆孔角度為90°。

布孔：中部區(qū)域采用梅花形布孔，靠近邊緣一排加密布孔（如圖1所示）。

（2）單孔裝藥量計算控制。依照計算公式：前排Q1＝qaW1H，后排Q2＝kqabH（k取1.1）計算單孔藥量。不同臺階高度單孔藥量計算參考值，如表1所示。具體參數(shù)可以視試爆破情況作修整。

表1 裝藥參數(shù)參考值

頂部采用1.5 m臺階高度，一次最大爆破長度25 m，爆破炮孔不超過6排，每排不超過30孔，合計不超過190孔，總藥量54 kg以內(nèi)，起爆藥量計算，如表2所示。

表2 一次最大爆破規(guī)模裝藥結構及臺階要素

（3）起爆網(wǎng)路設計控制。根據(jù)該工程周邊環(huán)境特點，采用孔內(nèi)孔外相結合的非電毫秒延時爆破網(wǎng)路，按不同距離及相應允許安全藥量分段，控制最大一段爆破藥量?？變?nèi)使用大段別雷管，孔外使用非電雷管傳爆接力，根據(jù)允許起爆的安全藥量、孔數(shù)，采用串聯(lián)方式聯(lián)接。爆破距離3號線較近時（4.2 m）采取小臺階（1 m），單孔起爆，小規(guī)模爆破。

3.2.4 3號線內(nèi)采用自動化監(jiān)測

（1）3號線自動化監(jiān)測。8號線青滄區(qū)間（明挖段）主體結構監(jiān)測項目除采用常規(guī)監(jiān)測外，在3號線內(nèi)引入自動化監(jiān)測實時監(jiān)測3號線情況，信息化指導施工。

明挖基坑常規(guī)監(jiān)測項目：樁頂水平位移，樁頂沉降，樁體位移，支撐軸力，地表沉降，地下水位等。

3號線內(nèi)自動化監(jiān)測項目：結構沉降，結構水平位移，凈空收斂，道床沉降監(jiān)測，爆破振速等。其中3號線爆破振速自動化監(jiān)測布置10 m1組，實時記錄爆破振動速度。

（2）爆破振速自動化監(jiān)測實施。根據(jù)地鐵方面的相關規(guī)定，為避免影響列車運營要求，滿足實時監(jiān)測的要求，爆破振速監(jiān)測也采用自動化監(jiān)測的方式，運用光纖光柵傳感技術。

（3）光纖光柵爆破振速監(jiān)測系統(tǒng)。由于光纖光柵傳感技術在某一頻率區(qū)間內(nèi)，其振速與波長變化量成線性關系，所以也可用于測試振速，如土木工程中的橋梁、隧道、建筑的施工及長期健康監(jiān)測。

三維加速度計就是用于測試三個方向（垂直方向、水平方向、縱向）的加速度、振動頻率或振速，由三個單向加速度計組成。

本系統(tǒng)主要由監(jiān)控現(xiàn)場（前端光纖光柵傳感器及智能視頻監(jiān)控設備子系統(tǒng)）、光纖通訊傳輸線路和監(jiān)控中心（光纖傳感分析儀主機設備、工控機、顯示設備及聯(lián)動報警系統(tǒng)）三部分組成，具有能耗低、低碳、高速、容量大、距離遠、范圍大等特點。

本工程布設爆破振速監(jiān)測點23個。爆破振速儀采用4×40的塑料膨脹管＋螺絲釘鉆孔安裝在主體結構上。每臺使用6套，務必安裝牢固，采用膠體黏結儀器與墻體的接觸面，以保證振速波的采集。光線終端盒采用同樣的方法固定。

3.3 基坑爆破開挖監(jiān)理控制管理措施

3.3.1 爆破防護監(jiān)理管理措施

為有效地控制飛石，采用松動爆破的方式，監(jiān)理要求設置專職監(jiān)控員監(jiān)控裝藥量及設置起爆網(wǎng)絡。裝藥時，嚴控單孔藥量并確保證堵塞長度。爆破作業(yè)時，在炮孔上覆蓋橡膠炮被。在基坑冠梁擋土墻上設置30 m×7 m的鋼蓋板防護，防止飛石飛出基坑外，引發(fā)安全事故；鋼蓋板骨架由I18工字鋼和I16工字鋼縱、橫向交叉焊接，形成平面骨架；骨架上鋪設3 mm～6 mm厚鋼板封閉。

3.3.2 爆破安全監(jiān)理管理措施

（1）3號線上下行車站內(nèi)設置駐站聯(lián)絡人員，利用列車運營間隔實施爆破。

（2）現(xiàn)場設置起爆警戒防護，防護距離60 m。

（3）在雷管、炸藥臨時存放點三側(cè)各砌筑240厚磚墻一道，高度2.5 m，加設10 mm厚鋼板做頂棚防護，防范意外爆破。每天按照當?shù)毓膊块T要求及時把剩余爆破物退庫。

（4）為保證3號線運營安全及確定爆破參數(shù)的合理性，在距離需保護建筑物最近爆破區(qū)域進行設計藥量試驗爆破，根據(jù)試驗爆破的實際爆破效果及爆破振動檢測數(shù)值反推以上爆破設計是否合理，為后續(xù)爆破提供可靠依據(jù)。分別在左線、右線基坑中部試爆。

（5）安全保證措施。爆破施工流程控制：測量放線和布孔→鉆孔→炮孔檢查與廢碴清除→裝藥并安裝引爆器材→鋪設炮被→設置警戒，撤出施爆區(qū)人、機→起爆→清除瞎炮→解除警戒→出碴→進入下道工序。

爆破時，應采取下列措施以保證安全：嚴格監(jiān)控專項方案落地，開工前，監(jiān)理應要求并監(jiān)督技術人員和所有作業(yè)人員對爆破方案了如指掌，如單孔裝藥量、填塞質(zhì)量等，應準確控制微差聯(lián)網(wǎng)繼起爆最大藥量、起爆順序、炮眼參數(shù)等，監(jiān)理應抽查考核施工技術人員和作業(yè)人員對專項方案及爆破技術參數(shù)掌握熟練情況，考核不合格的人員不得上崗，直到考核合格方可上崗；監(jiān)理應要求并監(jiān)督落實對爆破底標高的嚴格控制，最后一遍炮的炮眼超深應控制在0.3 m～0.5 m；利用沙袋及炮被控制飛濺石頭，即在爆破區(qū)域邊附近采用沙袋加炮被全覆蓋方式；監(jiān)理應嚴格監(jiān)控執(zhí)行爆炸物品登記、管理、發(fā)放、清退及警戒制度；控制爆破時間，與運營公司實時對接，安排在列車行車間隔進行起爆，自動化監(jiān)測組應在每次爆破后讀取自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)，判斷3號線結構是否安全。

（6）質(zhì)量保證措施：每次打炮眼之前，必須進行測量放線和交底，確定范圍、爆破厚度及采用的參數(shù)，并嚴格按交底進行施工；嚴格按交底間距排距、孔深進行鉆孔，裝藥前必須檢查孔位、深度、傾角是否符合要求，孔內(nèi)有無堵塞；嚴格按規(guī)定約量進行裝藥，網(wǎng)絡布設符合爆破設計要求，確保起爆順序正確；做好現(xiàn)場監(jiān)炮工作。

4 效果驗證

8號線青滄區(qū)間明挖段于2018年8月7日試爆，于2018年12月6日完成爆破；爆破參數(shù)相對穩(wěn)定。3號線自動化爆破振速監(jiān)測儀記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)如下：起爆藥量控制24 kg，爆破振速最小為0.445 cm/s、最大0.787 cm/s、起爆長度16 m～25 m不等。

明挖段整個爆破施工期間，3號線內(nèi)結構變形、位移和收斂均在控制值 ±5 mm 的允許范圍內(nèi)，施工期間無預警。自動化爆破振速儀記錄的數(shù)據(jù)均小于內(nèi)控目標值≤1.0 cm/s。施工期間未發(fā)生3號線設施設備因爆破震動松動脫落導致列車限速、列車停運等事件，安全平穩(wěn)順利地完成了8號線青滄區(qū)間明挖段深基坑爆破開挖工程。

5 結語

隨著城市地鐵軌道交通的快速發(fā)展，涉及鄰近已運營地鐵線路施工的工況越來越普遍，針對極大工程風險，監(jiān)理必須發(fā)揮關鍵作用，采用科學合理的技術措施，落實嚴格細致的管理措施，使工程風險始終處于嚴控狀態(tài)及可控狀態(tài)，確保施工過程中運營線路安全，該案例解決了本工程一大難題，獲得了業(yè)主和當?shù)匦姓鞴懿块T的高度認可，希望本案例能夠為其他面對類似工程的監(jiān)理人員提供可靠參考。