蘇偉東

摘要 為提高地鐵隧道施工的安全性，減小對(duì)周邊建筑物的影響，應(yīng)采取有效的控制措施。文章以重慶市軌道交通九號(hào)線一期工程為例，重點(diǎn)探討了地鐵隧道控制爆破技術(shù)。研究結(jié)果表明，采用地鐵隧道控制爆破技術(shù)可有效保護(hù)周邊建筑物和道路安全，希望研究?jī)?nèi)容可對(duì)其他類似工程起到一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞 復(fù)雜環(huán)境；地鐵隧道；洞身開挖；控制爆破技術(shù)

中圖分類號(hào) U455.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）03-0136-03

0 引言

在大多數(shù)情況下開展地鐵隧道洞身開挖施工作業(yè)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到復(fù)雜的不良地質(zhì)情況，因周邊環(huán)境較復(fù)雜，存在較多建筑物，無法使用常規(guī)的地鐵隧道洞身開挖方法，加大了施工難度。鑒于此，應(yīng)根據(jù)地鐵隧道周邊復(fù)雜環(huán)境的具體情況，選用具有針對(duì)性的開挖控制技術(shù)[1]。該文以重慶市軌道交通九號(hào)線一期工程為例，就復(fù)雜環(huán)境下地鐵隧道洞身開挖控制技術(shù)展開了探討。

1 工程案例

1.1 基本情況

重慶市軌道交通九號(hào)線一期工程沙坪壩站—小龍坎站區(qū)間隧道，工程內(nèi)容主要包括A、B施工通道和250 m區(qū)間左右線隧道。區(qū)間隧道左線設(shè)計(jì)里程：左ZDK1+810.877～左ZDK2+061.00，左線全長(zhǎng)250.123 m；右線設(shè)計(jì)里程YDK1+810.877～YDK2+061.00，右線全長(zhǎng)250.123 m。區(qū)間隧道拱頂距離站東路路面約24 m，沿站東路基本呈東西走向。該工程周邊環(huán)境十分復(fù)雜，區(qū)間隧道西側(cè)與九號(hào)線沙坪壩站相接，南側(cè)為沙坪壩火車站，東側(cè)為沙坪壩站東路，北側(cè)為沙坪壩商業(yè)核心區(qū)三峽廣場(chǎng)。區(qū)間隧道支護(hù)設(shè)計(jì)主要為Ⅳ級(jí)A型圍巖襯砌和III級(jí)B型圍巖襯砌兩種，區(qū)間隧道支護(hù)參數(shù)見表1。

1.2 周邊環(huán)境情況

區(qū)間隧道及施工通道A、B與周圍主要建筑物的平面位置關(guān)系為：隧道左線左側(cè)邊界與華宇大廈C棟最小距離為7.2 m、與D棟最小距離為27.1 m、與E棟最小距離為14.5 m、與利德爾大廈最小距離為19.5 m；施工通道A起點(diǎn)與西北側(cè)地鐵1號(hào)線3#出入口的水平距離為64.2 m、與南側(cè)的怡馨大廈的水平距離為17.9 m；隧道右線右側(cè)邊界與臨街商住樓的距離為12.6 m；區(qū)間隧道線路與周圍建構(gòu)筑物詳細(xì)水平位置關(guān)系見圖1。

2 施工技術(shù)方案的確定

該工程施工順序：先施工通道A，當(dāng)施工至SAK0+024.671里程時(shí)，開始施工通道B，避免交叉施工干擾；施工通道A完成后開始施工區(qū)間隧道右線[2]；施工通道B完成后施工區(qū)間隧道左線；區(qū)間隧道左右線可同時(shí)施工，掌子面錯(cuò)開50 m。

該工程采用的施工方法：施工通道及區(qū)間隧道采用臺(tái)階法開挖，開挖方式為鉆爆+機(jī)械開挖，側(cè)卸式裝載機(jī)裝渣，自卸汽車運(yùn)渣至豎井底位置，再采用門式起重機(jī)提升出渣[3]。初期支護(hù)采用濕噴工藝，二次襯砌采用模板臺(tái)車法澆筑混凝土。

3 光面控制爆破技術(shù)要點(diǎn)

3.1 鉆爆設(shè)計(jì)

3.1.1 施工要點(diǎn)

該工程隧道Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖鉆爆均采用自制多功能鉆孔臺(tái)架配合風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，非電毫秒雷管微差起爆[4]。

鉆孔作業(yè)步驟：測(cè)量、布孔、打眼、移位。

3.1.2 保證鉆孔質(zhì)量措施

在進(jìn)行光爆鉆孔過程中，施工單位應(yīng)派爆破設(shè)計(jì)技術(shù)員在爆破現(xiàn)場(chǎng)，主要工作職責(zé)就是統(tǒng)一協(xié)調(diào)與指揮爆破施工，采用定人、裝藥方法，其余炮眼連續(xù)裝藥。選用塑料導(dǎo)爆管、非電毫秒雷管作為主要爆破材料，周邊眼采用巖石硝銨炸藥進(jìn)行起爆。

3.1.3 鉆爆設(shè)計(jì)

第一，在進(jìn)行鉆爆過程中，應(yīng)遵守以下設(shè)計(jì)原則：在深入了解地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，合理制定光面爆破設(shè)計(jì)方案；根據(jù)圍巖的主要特點(diǎn)，對(duì)周邊眼最小抵抗線、周邊眼間距進(jìn)行正確選擇，在同一垂直面上設(shè)置輔助眼眼底與周邊炮眼，交錯(cuò)均勻設(shè)置輔助炮眼；為均勻分布藥量，需對(duì)周邊眼的裝藥量進(jìn)行嚴(yán)格控制，采用間隔方式來進(jìn)行裝藥；在進(jìn)行光面爆破時(shí)，采用非電毫秒雷管，為縮小起爆的時(shí)差，選用導(dǎo)爆索進(jìn)行起爆。

第二，根據(jù)爆破試驗(yàn)結(jié)果，合理確定鉆爆參數(shù)。

第三，掏槽方式：采用楔形掏槽。

第四，利用炮泥堵塞全部裝藥炮眼，周邊眼至少要堵塞0.25 m長(zhǎng)度；利用小直徑藥卷進(jìn)行間隔裝藥，如果巖石硬度較小，可選用導(dǎo)爆索。

第五，全部炮眼雷管應(yīng)進(jìn)行相同次數(shù)的連接，在進(jìn)行連接過程中，嚴(yán)禁導(dǎo)爆管拉細(xì)與打結(jié)。網(wǎng)絡(luò)聯(lián)好后，專人負(fù)責(zé)檢查。

第六，采用“五定”崗位責(zé)任制來嚴(yán)格監(jiān)測(cè)爆破的效果；嚴(yán)格檢查斷面周邊的超欠挖；利用小直徑藥卷不耦合對(duì)周邊眼進(jìn)行裝藥，根據(jù)裝藥設(shè)計(jì)量來進(jìn)行裝藥連線；為防止各分區(qū)出現(xiàn)擁擠、碰撞等現(xiàn)象，應(yīng)嚴(yán)格按照順序進(jìn)行鉆孔；為精準(zhǔn)、快速進(jìn)行鉆孔，應(yīng)固定鉆孔班施工人員，保證其能夠熟悉與掌握鉆孔技術(shù)；開挖面需滿足平整度要求，根據(jù)爆破設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格控制爆破的進(jìn)尺。

第七，改進(jìn)爆破設(shè)計(jì)方案，在每一次爆破施工結(jié)束以后，均需對(duì)爆破效果進(jìn)行嚴(yán)格檢查，并以此為重要依據(jù)，對(duì)相關(guān)爆破參數(shù)進(jìn)行合理修正。如果石砟塊度較大，表明用藥量偏大，炮眼設(shè)置密度偏??；如果石砟塊度較小，表明輔助眼的設(shè)置密度過高；通過分析巖石的軟硬程度、節(jié)理裂隙發(fā)育情況等，合理調(diào)整用藥量與眼距；將爆破振速作為監(jiān)測(cè)的重要依據(jù)，對(duì)雷管段數(shù)與各端的起爆藥量進(jìn)行合理調(diào)整。其中，光面爆破的設(shè)計(jì)流程圖，見圖2。

3.2 裝渣、運(yùn)輸

隧道內(nèi)采用側(cè)卸式裝載機(jī)裝渣，配合自卸車運(yùn)至豎井，門式起重機(jī)垂直出渣至豎井外，自卸車運(yùn)至沙坪壩樞紐基坑內(nèi)，沿基坑內(nèi)的運(yùn)渣便道、施工便道至清溪路口，再經(jīng)清溪路運(yùn)至棄渣場(chǎng)；或者采用平導(dǎo)出渣，側(cè)卸式裝載機(jī)裝渣配合自卸車運(yùn)至基坑，再運(yùn)至棄渣場(chǎng)。

4 監(jiān)控量測(cè)方法

4.1 地表沉降量測(cè)

隧道開挖前垂直隧道縱軸線橫向埋設(shè)地表監(jiān)控量測(cè)樁及水平基準(zhǔn)點(diǎn)，第一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面布置在洞口往洞內(nèi)方向2 m處，其余斷面之間相距10 m。在隧道開挖影響范圍以內(nèi)設(shè)置橫向布點(diǎn)，其中開挖影響范圍按有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。

4.2 拱頂下沉和凈空變化量測(cè)

拱頂下沉測(cè)點(diǎn)和凈空變化測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在同一斷面，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，Ⅳ級(jí)圍巖每10 m、Ⅲ級(jí)圍巖每30 m布設(shè)一個(gè)斷面，第一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面布置在明暗洞交界里程往洞內(nèi)方向2 m處，拱頂下沉測(cè)點(diǎn)原則上布置在拱頂軸線附近。隧底隆起觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)在仰拱中心，與拱頂下沉觀測(cè)點(diǎn)在同一量測(cè)斷面上。

5 采取的安全技術(shù)措施

5.1 爆破器材的儲(chǔ)存

樞紐工程一期基坑南側(cè)設(shè)有臨時(shí)炸藥庫(kù)，配送過來的炸藥若不能馬上使用，必須儲(chǔ)存在臨時(shí)炸藥庫(kù)。

5.2 爆破器材的運(yùn)輸

雷管、炸藥分開運(yùn)送，不得倒放爆破材料箱盒，在移動(dòng)爆破材料箱盒過程中，不得碰撞、敲打、拖拉箱盒，洞內(nèi)運(yùn)輸爆破器材由專人護(hù)送。

5.3 鉆眼

為提高鉆孔臺(tái)架的穩(wěn)定性與安全性，應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定來專門設(shè)計(jì)其主體結(jié)構(gòu)，鋼筋圍欄至少達(dá)到1 m高度。對(duì)掌子面的安全情況進(jìn)行精準(zhǔn)確認(rèn)，對(duì)危石的清理情況進(jìn)行全面檢查。操作技術(shù)人員在利用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)之前，應(yīng)對(duì)接頭的牢固與漏縫情況、鑿巖機(jī)支架的穩(wěn)定性、鉆桿的堵塞與彎直情況等進(jìn)行檢查，并對(duì)支架、卡套、螺栓等正常與否進(jìn)行詳細(xì)檢查。一旦水管線、高壓泵發(fā)生爆裂，易致使施工人員受傷，故施工安全員需對(duì)其進(jìn)行經(jīng)常性檢查與維修。對(duì)于供電線路臺(tái)車的供電線路，需進(jìn)行經(jīng)常性檢修，檢查合格以后，施工人員才可以上供電線路臺(tái)車；施工人員需先對(duì)邊拱頂、掌子面等的安全情況進(jìn)行全面檢查，將松動(dòng)的危石全部清除干凈，然后才可以開始進(jìn)行鉆眼施工。

5.4 爆破施工

爆破施工開始前，應(yīng)提前3 d向附近居民區(qū)、商鋪張貼爆破告知書，告知書內(nèi)容應(yīng)包括爆破施工單位、爆破警戒范圍、爆破工期、爆破時(shí)段、警戒標(biāo)志和聲響信號(hào)的意義、發(fā)出信號(hào)的方法及時(shí)間。當(dāng)隧道左右線同時(shí)施工時(shí)，爆破起爆時(shí)間必須錯(cuò)開，爆破前，爆破施工點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的站東路上方應(yīng)設(shè)置警戒；爆破結(jié)束前，嚴(yán)禁警戒范圍內(nèi)有車輛通過，待警戒解除后，車輛方可通過。洞內(nèi)爆破時(shí)，由專人統(tǒng)一指揮，按鉆爆設(shè)計(jì)進(jìn)行裝藥、連線、起爆。起爆前，洞內(nèi)所有人員必須撤離，撤離的安全距離不少于200 m；爆破警戒結(jié)束后，必須立即進(jìn)行通風(fēng)排煙，通風(fēng)排煙結(jié)束后，檢查人員才能進(jìn)入工作面進(jìn)行檢查，檢查是否有盲炮、危石等安全隱患，并及時(shí)處理。

5.5 盲炮處理

5.5.1 盲炮的處理原則

第一，盲炮處理人員在登記信息后，方可開始對(duì)盲炮進(jìn)行處理。第二，不得將起爆藥包掏出來，在處理盲炮結(jié)束以后，需對(duì)炮堆進(jìn)行全面檢查，收集殘余的爆破器材。第三，在爆破現(xiàn)場(chǎng)，僅允許相關(guān)人員在場(chǎng)，在危險(xiǎn)區(qū)的邊界位置處布設(shè)警戒線。第四，施工人員一旦找出可能存在的盲炮，需馬上向上級(jí)匯報(bào)并采取有效措施來處理盲炮，否則需采取有效的安全防護(hù)措施，在其周邊布設(shè)警示標(biāo)志。第五，若部分盲炮的處理難度較大，施工單位應(yīng)派施工技術(shù)水平較高的爆破技術(shù)人才進(jìn)行處理。

5.5.2 盲炮的處理方法

第一，當(dāng)班處理盲炮，若當(dāng)班未將盲炮處理完全，需就盲炮處理情況與下一班人員進(jìn)行詳細(xì)交接；第二，在進(jìn)行重新起爆之前，需保證炮孔的起爆線路不存在任何問題；第三，利用風(fēng)水噴管將盲炮內(nèi)的炸藥吹出來，并且需對(duì)雷管進(jìn)行回收處理；第四，盲炮的孔口至少與平行眼之間保持30 cm的距離；第五，利用竹質(zhì)材料或木質(zhì)材料工具，將炮眼中的填塞物掏出來。

5.6 通風(fēng)降塵技術(shù)措施

5.6.1 機(jī)械凈化

機(jī)外凈化處理一些機(jī)械設(shè)備，在尾氣排放管位置處連接裝載機(jī)上的附屬箱，采用水洗、催化劑等方法來排出發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的廢氣；對(duì)空氣濾清器進(jìn)行定期檢查，檢查其能否順利排水與進(jìn)水，為提高噴油效果，需快速更換噴油嘴。

5.6.2 水幕降塵

在進(jìn)行放炮之前10 min之前，需將閥門打開，將水幕降塵器分別設(shè)置在邊拱的兩側(cè)，放炮30 min以后關(guān)閉閥門，打開閥門以后，在高壓風(fēng)作用下，高壓水會(huì)產(chǎn)生顯著的霧化效果，通道面被水霧封閉，可獲取顯著的降塵效果。

6 結(jié)論

綜上所述，在地鐵隧道施工過程中，若遇到不良地質(zhì)等復(fù)雜施工環(huán)境時(shí)，應(yīng)全面考慮各種影響因素，制定相應(yīng)具有針對(duì)性的地鐵隧道控制爆破技術(shù)，將隧道爆破影響控制到可控范圍，保證周邊建筑物和道路安全。

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