王玉行

中鐵二十二局集團(tuán)第四工程有限公司 天津 301700

目前國內(nèi)鄰近既有線隧道開挖的方式有兩種：一是，在地質(zhì)圍巖等級(jí)為Ⅴ類及以上時(shí)多采取機(jī)械開挖方式；二是，在地質(zhì)圍巖等級(jí)為Ⅳ類及以下且造價(jià)允許的情況下采用盾構(gòu)開挖方式。第一種施工方法受地質(zhì)圍巖等級(jí)制約性較大，一般適用于圍巖等級(jí)較差或黃土隧道，第二種施工方法受盾構(gòu)機(jī)械制約，一般適用于工程造價(jià)較大且有設(shè)計(jì)要求的地鐵等項(xiàng)目。在這里主要論述較低造價(jià)且需要進(jìn)行控制爆破開挖項(xiàng)目采取的防護(hù)措施及施工方法。

1 工程概況

本項(xiàng)目部承擔(dān)的鄰近既有線隧道開挖任務(wù)：本工程是對(duì)既有隧道的延伸工程，延伸雙線隧道316m，隧道結(jié)構(gòu)型式為直墻拱形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。隧道與既有線并行，隧道爆破開挖距離既有線最小凈距離50.54m；通過控制爆破施工，要求相鄰既有線隧道振速不能超過2.0cm/s。

2 施工工藝特點(diǎn)

結(jié)合隧道地質(zhì)發(fā)育及圍巖等級(jí)情況（隧道進(jìn)深316m，Ⅲ級(jí)圍巖，巖石橫向發(fā)育），針對(duì)隧道爆破高危作業(yè)特點(diǎn)、距離既有線隧道短等實(shí)際情況，經(jīng)過方案比選、優(yōu)化、模擬、驗(yàn)證，形成了一套完整的鄰近既有線隧道爆破施工方法。本施工方法遵循“短進(jìn)尺、弱爆破”的施工原則，通過多打眼，少裝藥，嚴(yán)格控制每段導(dǎo)爆管的數(shù)量，來控制最大段單響藥量，從而保證振速不超過設(shè)計(jì)要求，以減少爆破施工對(duì)既有線帶來的影響。

施工前在既有線隧道上口設(shè)置防護(hù)網(wǎng)，防止因?yàn)檎饎?dòng)導(dǎo)致的山體松石脫落，掉至既有線導(dǎo)致的行車事故。施工過程中，在既有線隧道設(shè)立監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過爆破振速監(jiān)測(cè)儀實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)控制每次裝藥量，并隨隧道進(jìn)尺加深、與既有線距離加大，增加藥量以保證施工順利進(jìn)行，按期完成施工任務(wù)[1]。

3 技術(shù)研究的重難點(diǎn)

根據(jù)施工的特點(diǎn)，如何在保證既有線行車安全的前提下，加速完成施工任務(wù)，保障工期是本技術(shù)研究的重點(diǎn)。

通過爆破振速監(jiān)測(cè)儀的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，與既有線的距離，圍巖的等級(jí)，巖石的發(fā)育狀況，振速的衰減情況等控制裝藥量及導(dǎo)爆管段位數(shù)量，從而控制既有線隧道振速符合設(shè)計(jì)要求，保證既有線行車安全是整個(gè)施工過程中的重點(diǎn)[2]。

4 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

爆破施工工藝流程(圖1)

圖1 爆破工藝流程

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 施工準(zhǔn)備

內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備

施工前應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體施工條件編制《爆破專項(xiàng)施工方案》、《實(shí)施性爆破施工組織設(shè)計(jì)》、《施工安全保證措施》、《應(yīng)急預(yù)案》并報(bào)業(yè)主單位、監(jiān)理單位、政府主管部門進(jìn)行審批備案[3]。

人員準(zhǔn)備

爆破員、倉庫管理員應(yīng)持證上崗，因施工復(fù)雜作業(yè)人員多，施工前需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)帶隊(duì)人員和操作人員進(jìn)行分工，定職定責(zé)。

機(jī)械準(zhǔn)備

施工前將空壓機(jī)、通風(fēng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等設(shè)備進(jìn)行維修保養(yǎng)，每種設(shè)備采取備用措施，確保施工過程中不會(huì)受到機(jī)械損壞困擾。

4.2.2 施工過程及控制要點(diǎn)

鉆孔

Ⅰ、基巖段鑿巖時(shí)工作面配備10臺(tái)7655型風(fēng)鉆，采用42mm“一”字形合金鉆頭，中心孔和掏槽孔深度為1.8m。輔助孔和周邊孔為1.6m。

Ⅱ、打眼間距為0.8m，掏槽孔與輔助孔之間的間距為0.8m，輔助孔與周邊孔的間距為0.8m,合計(jì)總鉆孔為126個(gè)。

Ⅲ、鉆孔驗(yàn)收：

孔位和角度符合方案要求。

確保鉆孔深度且保持潔凈無異物。

裝藥

Ⅰ、使用2號(hào)巖石乳化炸藥，雷管采用毫秒電雷管及毫秒導(dǎo)爆管雷管。裝藥前要注意檢查炮孔，清理炮孔，嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)藥量進(jìn)行裝藥。

Ⅱ、裝藥深度為：掏槽孔1.8m，輔助孔和周邊孔為1.6m。

Ⅲ、裝藥必須逐節(jié)進(jìn)行。

Ⅳ、裝藥至上起爆體位置時(shí)，暫停裝藥，裝入起爆體，并重點(diǎn)檢查雷管腳線狀態(tài)。

Ⅴ、裝藥完成后盡快進(jìn)入下步工序，減少暴露時(shí)間帶來風(fēng)險(xiǎn)。

填塞

Ⅰ、用黏土進(jìn)行堵塞，一定要封實(shí)封嚴(yán)。

Ⅱ、填塞長度為0.6m。

Ⅲ、堵塞不得破壞起爆線路。

Ⅳ、要保證堵塞質(zhì)量和堵塞長度，嚴(yán)禁出現(xiàn)空洞或接觸不緊密現(xiàn)象。

起爆網(wǎng)路：采用電雷管—導(dǎo)爆管混合起爆網(wǎng)路。

網(wǎng)路聯(lián)接由專業(yè)爆破員操作，操作過程中特別要防止損傷導(dǎo)爆管造成斷爆，接頭牢固。聯(lián)線時(shí)應(yīng)注意避免踩踏導(dǎo)爆管，無關(guān)人員不得進(jìn)入作業(yè)區(qū)，作業(yè)人員應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)交底。

起爆(圖2)

圖2 起爆網(wǎng)絡(luò)示意圖

Ⅰ、起爆區(qū)設(shè)置200m警戒區(qū)域，非專業(yè)爆破操作人員禁止靠近。

Ⅱ、起爆前應(yīng)二次檢查起爆網(wǎng)路，保持暢通。

Ⅲ、爆破作業(yè)應(yīng)安排專人指揮，令行禁止。

Ⅳ、爆破后30分鐘后，爆破檢查人員等待爆破有害氣體排放完畢方可進(jìn)入爆區(qū)。

關(guān)鍵工序的控制措施

Ⅰ、打眼裝藥：嚴(yán)格控制開挖斷面，采用光面爆破，做到不欠挖、超挖。

Ⅱ、選擇合理的爆破參數(shù)，完善爆破工藝，提高爆破質(zhì)量。

Ⅲ、提高劃線、鉆眼精度。

Ⅳ、保證周邊眼裝藥質(zhì)量，嚴(yán)格控制炮眼裝藥量。

4.2.3 安全防護(hù)措施

凡從事爆破作業(yè)的人員，都必須經(jīng)過培訓(xùn)，考試合格并持有爆破證。

爆破作業(yè)地點(diǎn)有下列情形時(shí)，禁止進(jìn)行爆破作業(yè):

A.存在冒頂及滑坡安全隱患；

B.工作面存有漏水炮眼濕度高；

C.危及設(shè)備或建筑物安全，無有效防護(hù)措施（爆破作業(yè)地點(diǎn)離建筑物很近）；

D.危險(xiǎn)區(qū)邊界上未設(shè)警戒，未嚴(yán)格認(rèn)真做好準(zhǔn)備工作。

在光線照明不足的天氣條件下和雷雨天氣條件下嚴(yán)禁爆破作業(yè)。

炮棍的選取必須使用木質(zhì)炮棍進(jìn)行裝藥，嚴(yán)格禁止使用鐵質(zhì)炮棍。嚴(yán)格禁止易燃材料和其他石塊堵塞炮眼。

爆破時(shí)必須有預(yù)告信號(hào)，起爆信號(hào)，解除警戒信號(hào)。

對(duì)于瞎炮的處理，應(yīng)建立一條警戒線，根據(jù)不同的情形，采取以下不同的處置方式：

A禁止使用木棒對(duì)爆藥卷進(jìn)行硬碰硬的敲擊；

B.將導(dǎo)火索重新連接好，然后引爆，禁止在殘眼中繼續(xù)打眼。

C.在瞎炮上方大于0.3m開鑿一個(gè)平面炮眼引燃爆破，但要考慮到巖石的節(jié)理，鑿洞時(shí)炮眼的傾角要與瞎炮平行，不能穿孔；

D.當(dāng)阻塞物可以被安全、正確地清除后，重新裝入爆藥包，并開始引爆。

在洞口淺眼進(jìn)行爆破時(shí)，應(yīng)設(shè)置200m以上的最小安全距離。

爆破器材領(lǐng)取申請(qǐng)，審核制：爆破器材需要領(lǐng)取時(shí)，由指派的起爆人員填寫申請(qǐng)表，報(bào)請(qǐng)項(xiàng)目部負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)。在安全人員的監(jiān)督下，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行火工品的使用。爆破工作結(jié)束后，應(yīng)將余下的火工品及時(shí)退回庫房，使其與賬目、物賬一致。

施工單位應(yīng)按其所需炸藥數(shù)量，設(shè)立一座安全的炸藥防護(hù)倉庫。

炸藥的裝填應(yīng)符合以下條件：

A.在裝填炸藥之前，炮眼必須經(jīng)過清理，并接受。

B.如果深孔裝藥發(fā)生了阻塞，必須在雷管和起爆藥柱等敏感設(shè)備安裝完畢之前，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。

C.爆破作業(yè)區(qū)域內(nèi)嚴(yán)禁使用煙花爆竹，嚴(yán)禁使用明火照明。

D.不允許使用凝固或發(fā)生故障的爆破物。

堵炮作業(yè)應(yīng)按以下規(guī)則進(jìn)行：

A.在裝填完畢后，要確保堵炮效果，嚴(yán)禁對(duì)深孔炮眼進(jìn)行無堵塞的爆破。

B.請(qǐng)注意，不要損壞起爆線路。

C.不得搗固與炸藥直接相接觸的密封件，也不得用密封件將炸藥托舉。

D.不允許將炸藥的引信、導(dǎo)爆管、電雷管等拔出或強(qiáng)行拔出來。

爆破警戒

A.在進(jìn)行爆破作業(yè)之前，應(yīng)對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行劃界，并做好標(biāo)記。

B.在危險(xiǎn)區(qū)域的分界線上設(shè)立前哨，哨所內(nèi)設(shè)有經(jīng)常監(jiān)控的出入口。

C.在爆破之前，必須用聲音和目視信號(hào)，讓危險(xiǎn)區(qū)域的所有人都能聽得見，并讓所有工人提前了解警戒區(qū)域、標(biāo)志、目視信號(hào)的含義，以及信號(hào)的發(fā)射方式和時(shí)機(jī)。

D.禁戒范圍應(yīng)距放炮地點(diǎn)200m以內(nèi)。

E.點(diǎn)炮人員在發(fā)射炮彈后，應(yīng)選擇一個(gè)安全的躲避炮彈的地方，迅速進(jìn)入安全區(qū)域。

在爆破之后進(jìn)行的安全檢查

A.在爆破完畢后，在預(yù)定的等候期內(nèi)，應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)查看是否有危石，是否有支護(hù)損壞，是否有瞎炮等。

B.由爆破人員進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)有危險(xiǎn)石塊、瞎炮等情況，必須立即進(jìn)行處置，在處置之前，必須在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置顯著標(biāo)記或進(jìn)行警戒。

C.工人在確認(rèn)爆破是安全的，并得到爆破負(fù)責(zé)人的批準(zhǔn)，才能進(jìn)入爆破現(xiàn)場(chǎng)。

D.爆破員在每一次爆破后，都要仔細(xì)地做好爆破的記錄。

5 安全振動(dòng)測(cè)算

采用排間延時(shí)爆破，一次起爆126個(gè)炮孔，最大裝藥量30.4kg，設(shè)振動(dòng)觀測(cè)點(diǎn)的距離為50m，系數(shù)K取200，衰減系數(shù)a取1.7，則地面峰值振動(dòng)速度為

50m外為既有線隧道，由于振動(dòng)幅度1.79cm/s小于我國爆破安全規(guī)程允許的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)2.5cm/s和設(shè)計(jì)要求振速2.0cm/s，符合要求。

6 既有線安全保證措施

爆破施工涉及到營業(yè)線側(cè)設(shè)備、山體、影響鐵路附屬設(shè)備安全，需在相關(guān)單位配合人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，方可開始作業(yè)。

從整個(gè)爆破所需的位置上來看隧道靠近已有線的同時(shí)，兩個(gè)隧道口之間的距離較短，屬于小凈距離爆破。在針對(duì)動(dòng)身進(jìn)行開挖安裝爆破設(shè)施時(shí)，采用密眼淺孔爆破的方式。需要格外注意的是整個(gè)爆破過程施工建設(shè)的循環(huán)進(jìn)尺控制在一米到兩米之間。施工爆破期間要嚴(yán)格落實(shí)短進(jìn)尺，強(qiáng)支護(hù)的爆破策略，同時(shí)針對(duì)封控位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的勘測(cè)，及時(shí)的更新施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)數(shù)據(jù)，針對(duì)發(fā)生重大變化時(shí)要及時(shí)的作出調(diào)整。將爆炸所產(chǎn)生的震動(dòng)力和沖擊力降到最低，使得整個(gè)爆破過程對(duì)周邊的影響降到最小。分析爆破施工前同設(shè)備單位共同對(duì)既有線隧道進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，并做好記錄及影像資料。

施工建設(shè)環(huán)境的安全是建設(shè)的重要前提，在開展隧道的挖掘工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)實(shí)時(shí)注意觀察整個(gè)山坡的穩(wěn)定性。在每日的施工結(jié)束之后和施工開始之前，都需要對(duì)周邊的山體情況進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估檢查。針對(duì)身體可能出現(xiàn)的一些開裂和塌方現(xiàn)象及時(shí)的采取預(yù)防措施。一旦發(fā)現(xiàn)山體有出現(xiàn)裂縫和塌方跡象按照應(yīng)急策略及時(shí)進(jìn)行處置。當(dāng)發(fā)現(xiàn)山體環(huán)境穩(wěn)定性極差時(shí)，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到周邊的施工安全或現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)不能排除時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即停止施工。將有關(guān)情況及時(shí)向上級(jí)報(bào)告，等待進(jìn)一步處置。

鄰近既有線消防通道及隧道開挖爆破必須采用控制爆破，隧道爆破盡量利用天窗點(diǎn)或列車間隔進(jìn)行爆破。

爆破的最小安全距離：炮孔爆破200m。劃定爆破區(qū)域，在防控區(qū)域及時(shí)的設(shè)置警戒線，安排專門的安全人員進(jìn)行指揮。在爆破裝置的安裝和火藥的使用過程中，要嚴(yán)禁使用鐵器，整個(gè)安裝和運(yùn)輸過程中，要保障整個(gè)爆破棍不能受到擠壓和損壞，防止意外情況觸發(fā)雷管導(dǎo)致爆炸，造成安全事故。在爆破雷管進(jìn)行安裝時(shí)，安排有專門的人員進(jìn)行火藥裝填，安裝到位之后，安排現(xiàn)場(chǎng)人員撤離。同時(shí)針對(duì)安裝好的爆破裝置進(jìn)行檢查，若一次性起泡，多個(gè)炮眼時(shí)，可以采用導(dǎo)線起爆和電力起爆，保障起爆過程中的安全穩(wěn)定。

7 結(jié)語

本施工方法結(jié)合了隧道爆破施工方法及鐵路局對(duì)鄰近既有線施工的相關(guān)要求，為后續(xù)的爆破項(xiàng)目開展提供了有效參考，同時(shí)針對(duì)鄰近既有線路隧道工程施工建設(shè)提供了相關(guān)建議和策略。促進(jìn)我國隧道工程項(xiàng)目建設(shè)，邁上新的發(fā)展階段。