探討地鐵盾構(gòu)施工中深孔爆破技術(shù)的應(yīng)用

龔志凌

（中鐵十一局集團(tuán)城市軌道工程有限公司　湖北　武漢　430074）

探討地鐵盾構(gòu)施工中深孔爆破技術(shù)的應(yīng)用

龔志凌

（中鐵十一局集團(tuán)城市軌道工程有限公司湖北武漢430074）

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)城市人口迅速增加，為了滿足交通需求，地鐵建設(shè)成為交通系統(tǒng)中非常重要的一環(huán)。地鐵盾構(gòu)施工建設(shè)時(shí)，在面對(duì)復(fù)雜堅(jiān)硬的巖石環(huán)境時(shí)，常常采用深孔爆破技術(shù)達(dá)到破碎巖石，保證施工的目的。本文介紹了地鐵盾構(gòu)施工中深孔爆破技術(shù)的特點(diǎn)，影響深孔爆破效果的主要因素，并闡述了深孔爆破技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)。

地鐵；盾構(gòu)；深孔爆破

引言

工程爆破是利用炸藥爆炸產(chǎn)生的巨大能量達(dá)到破碎巖石的目的，為工程建設(shè)服務(wù)的一種技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在露天和地下工程石方的開挖施工中。鉆孔直徑大于75mm、孔深大于5m的炮孔爆破技術(shù)稱為深孔爆破。深孔爆破可提高單循環(huán)進(jìn)尺，能夠充分的利用工時(shí)，減少作業(yè)時(shí)間；能夠使設(shè)備充分工作，發(fā)揮設(shè)備的最大能力，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；鉆孔量小和炸藥單位耗量低，可大量節(jié)省材料；便于采用綜合機(jī)械化進(jìn)行施工，從而加快施工進(jìn)度，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。深孔爆破可與預(yù)裂爆破以及毫秒爆破等技術(shù)相結(jié)合，獲取平整的開挖面，穩(wěn)定的圍巖，提高工程施工質(zhì)量。

1　中深孔爆破技術(shù)的影響因素

1.1炮眼深度

不同的機(jī)械在面對(duì)相同的鑿巖條件時(shí)，其作業(yè)的效率是不同的。隨著鉆眼深度的增加，增加釬子重量，排粉難度隨之增大；需要克服的摩擦阻力也增大，能量消耗增加。在不影響正常作業(yè)的前提下，綜合考慮施工力量和裝備條件等因素，盡可能的加大炮眼深度。另外，在確定炮眼深度時(shí)，還要考慮巷道斷面、巖石的堅(jiān)硬程度和炸藥的破壞程度等對(duì)其的影響。小巷道斷面、高堅(jiān)固性巖石使炮眼底部巖石夾制作用強(qiáng)，增大掏槽難度。

1.2炮眼直徑

炮眼直徑很大程度上影響到鉆眼速度、炮眼數(shù)目及巷道掘進(jìn)爆破效率。大直徑炮眼適合選用較大直徑的藥卷，炸藥爆炸能量相對(duì)集中，增大巖石的破碎程度，面對(duì)堅(jiān)硬巖石時(shí)，較大的裝藥直徑能使巖石更大程度的破碎，提高爆破效率。增大炮眼直徑，可以減少炮眼數(shù)目，減少工作量。炮眼直徑增大，也增加了打眼的難度，降低了鉆眼速度。因此，可根據(jù)工程的實(shí)際情況選用炮眼直徑和裝藥直徑。

1.3光面爆破

光面爆破指正確選擇爆破參數(shù)和合理的施工方法，分區(qū)分段微差爆破，達(dá)到爆破后輪廓線符合設(shè)計(jì)要求，臨空面平整規(guī)則的一種控制爆破技術(shù)。光面爆破技術(shù)常常應(yīng)用在隧道開挖中，它能有效地控制周邊眼炸藥的爆破程度，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，保持圍巖的穩(wěn)定，確保施工安全，提高工程質(zhì)量和效率，節(jié)約成本。

炮眼間距是光面爆破最重要的爆破參數(shù)。合理的炮眼間距應(yīng)保證炮眼間貫通裂隙完全形成。對(duì)于較為堅(jiān)硬的巖石巷道，周邊眼間距可放大到400mm以上，而對(duì)于較為松散軟弱的泥巖類巷道，周邊眼間距則應(yīng)嚴(yán)格控制在300mm左右。在地鐵隧道爆破時(shí)水墊層裝藥結(jié)構(gòu)能夠有效的減弱爆炸沖擊力，實(shí)現(xiàn)均勻爆破減小孔壁周邊圍巖的破壞，保護(hù)整個(gè)隧道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。通常用裝藥集中度來(lái)控制巷道周邊光面炮眼的裝藥量，要求爆破后在炮眼周圍的巖石中不能產(chǎn)生粉碎性的破壞。松散軟弱的巖石強(qiáng)度較低，容易爆破，但是爆破后巖石很易塌落，造成整個(gè)隧道的塌落，影響工程進(jìn)度，所以光面爆破的成功實(shí)施尤為重要。

1.4崩落爆破

布置炮眼時(shí)，首先布置掏槽眼和周邊眼，然后布置崩落眼的原則。崩落眼是巷道斷面內(nèi)破碎巖石的主要炮眼。在布置崩落眼時(shí)，以掏槽眼為中心，分布在掏槽眼和周邊眼之間，掏槽眼要均勻布置。合理在選取崩落眼炮眼間距和最小抵抗線時(shí)，要綜合考慮巷道斷面大小、巖石性質(zhì)、采用的炮眼直徑和藥卷直徑等影響因素，以確保得到均勻的爆破塊度，提高爆破效率。

1.5爆破方式和炮眼填堵

在中深孔爆破施工時(shí)，宜采用連續(xù)裝藥、反向起爆的方式，特別是堅(jiān)硬巖石巷道中掏槽眼宜采用反向起爆，但必須要加強(qiáng)檢測(cè)監(jiān)控、保證安全的原則下實(shí)施。這種方式能夠有效的提高爆破效率，延長(zhǎng)爆炸氣體在炮眼中的存在時(shí)間，提高巖石中爆炸應(yīng)力場(chǎng)的存在時(shí)間，增強(qiáng)巖石的破壞程度。但必須采取必要措施預(yù)防拒爆現(xiàn)象的發(fā)生，通常采用底眼正向裝藥起爆并加彩帶，方便有拒爆現(xiàn)象發(fā)生時(shí)容易發(fā)現(xiàn)和處理。炮眼填堵時(shí)，為加強(qiáng)炮眼的堵塞，選擇有較高硬度和強(qiáng)度的炮泥，一次增加與孔壁摩擦力。應(yīng)在裝藥和水炮泥后，實(shí)現(xiàn)炮眼的全封堵。

1.6掏槽爆破

地鐵隧道建設(shè)中深孔爆破時(shí)，最常采用掏槽爆破的技術(shù)。它可以充分減少炮眼消耗和炸藥消耗的同時(shí)，獲得較大的掏槽面積和槽腔體積。掏槽方式有斜眼掏槽和直眼掏槽兩種。

斜眼掏槽法主要包括單向掏槽、楔形掏槽等。它能夠在各種巖層中獲得較好的掏槽效果。只需要很少的炮眼數(shù)目，減少炸藥的使用量。炮眼位置和傾角的精度對(duì)掏槽效果的影響較小。但缺點(diǎn)是難以掌握鉆研方向，炮眼深度受巷道斷面的限制，破碎的巖石崩裂的距離較遠(yuǎn)且分散，容易損壞設(shè)備和支護(hù)。

直眼掏槽法包括縫隙掏槽或龜裂掏槽、螺旋掏槽等。它的所有掏槽眼都垂直于工作面布置，方便打眼，而且能夠更好的實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)。炮眼深度不受巷道斷面限制，可實(shí)現(xiàn)中深孔爆破，能取得較高的炮眼利用率。巖石拋擲距離較近且集中，能夠更好的保護(hù)井壁和巷道內(nèi)設(shè)備、支護(hù)結(jié)構(gòu)。但是炸藥消耗量較高，對(duì)炮眼的間距和平行度要求也較高。

2　中深孔爆破設(shè)計(jì)

要取得中深孔爆破的成功，首要保證進(jìn)尺。

（1）必須選擇合理的光面爆破參數(shù)及炮眼深度，一般使用水膠炸藥和毫秒延期電雷管，采用串聯(lián)聯(lián)線方式進(jìn)行爆破。中深孔爆破成功的關(guān)鍵是控制爆破后的進(jìn)度與光爆成形。光面爆破要選擇合理的炮眼布置和裝藥量。光面爆破炮眼是一圈一圈地布置，每圈炮眼的裝藥量由里向外依次減少。首先布置掏槽眼，再設(shè)置輔助眼，最后設(shè)置周邊眼控制成形。

（2）堅(jiān)硬巖石巷道掘進(jìn)進(jìn)行掏槽，掏槽形式越簡(jiǎn)單越好，這樣結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，容易控制，巷道斷面較大時(shí)可采用楔形掏槽。楔形掏槽能獲得較高的炮眼利用率，為后爆炮眼制造更大的自由面。還要布置3個(gè)直眼，增加炸藥集中度，增強(qiáng)破碎巖石的能力，避免形成巖石大塊。中深孔爆破主要是利用炸藥爆炸產(chǎn)生的能量來(lái)破碎巖石，要，因此最好在破裂區(qū)內(nèi)布置炸藥，保證巖石充分破壞。

（3）要合理的控制爆破藥量。為使巖石充分破碎并拋出，要檢測(cè)巖石的硬度，隨巖石堅(jiān)固性增大適當(dāng)?shù)脑龃笏幜?。還要考慮周邊的環(huán)境，選擇最適量的炸藥量，達(dá)到巖石破壞的目的。另外，要確定正確的裝藥結(jié)構(gòu)。首先保證圍巖無(wú)過(guò)度壓縮性破壞，還要保證炮眼連心線方向孔壁起裂，這就要求作用于眼壁上的初始拉力大于巖石的抗拉強(qiáng)度。

（4）光面爆破的施工要選擇合適的施工設(shè)備和爆破材料，改進(jìn)技術(shù)參數(shù)。采用楔形斜眼掏槽，掏槽眼垂直深度為2.4m左右。在中心位置設(shè)置2個(gè)直眼，增大巖石的破碎程度，加大槽腔底部巖石的破碎和運(yùn)動(dòng)。鉆眼時(shí)要滿足方向和深度要求，控制眼底間距。可利用三角定向木尺確保掏槽眼鉆眼角度的準(zhǔn)確性。周邊眼采用光面爆破技術(shù)，炮眼應(yīng)布置在巷道掘進(jìn)輪廓線上，鉆眼時(shí)向外偏斜，炮眼相互平行，深度一致。為保證巷道成型，嚴(yán)格控制周邊眼（特別是頂眼）間距，周邊眼采用水墊層裝藥結(jié)構(gòu)，先將炸藥裝至眼底，然后填充水炮泥，最后封堵嚴(yán)實(shí)。其它炮眼連續(xù)裝藥，并封堵密實(shí)。掏槽眼的輔助眼與掏槽眼眼口間距應(yīng)控制在300mm左右，并盡可能均勻布置。各類炮眼均采用反向起爆。炸藥里不得夾有其它雜物，以保證可靠傳爆。裝藥前，要清理炮孔內(nèi)的巖渣、泥水，吹掃干凈炮孔，保證連續(xù)裝藥到孔底。全斷面一次爆破，嚴(yán)格按起爆順序制作起爆藥包。采用串聯(lián)連線方式，注意要連接牢固，還要保證接頭有較大的接觸面積，避免出現(xiàn)大的接頭電阻。打孔時(shí)要掌握“準(zhǔn)、平、直、齊”的四大原則，使爆后工作面整齊。要在巷道中心線打好第一個(gè)炮孔，插入炮桿作為標(biāo)志孔。施工中要隨時(shí)檢測(cè)巖石性質(zhì)的變化，并觀察爆破效果，并根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，達(dá)到安全爆破的效果。

3　施工中采取的措施

3.1進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)

中深孔爆破技術(shù)運(yùn)用的初始過(guò)程當(dāng)中，必須要求相關(guān)技術(shù)工作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)跟班作業(yè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，改正問(wèn)題，掌握握好所有資料，保證安全。

3.2加強(qiáng)對(duì)施工人員的技術(shù)培訓(xùn)定期進(jìn)行相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)工作，培養(yǎng)工作人員的打眼理論知識(shí)，提升操作工作人員的責(zé)任理念。

3.3加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)督管理

確保每項(xiàng)工作都能遵守規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行打眼之前相關(guān)跟班技術(shù)人員要確定打眼位置。在打眼的時(shí)候一定要保證做好人員的定位、職責(zé)的定位，爆破后要檢驗(yàn)打眼深度和數(shù)目以及打眼的角度，同時(shí)安排安檢人員進(jìn)行匯總報(bào)告打眼具體狀況，隨時(shí)進(jìn)行工程的調(diào)整，促使打眼工作能夠成為一個(gè)動(dòng)態(tài)化的有效管理。

4　結(jié)束語(yǔ)

中深孔爆破技術(shù)與炸藥的功能及裝藥數(shù)量的提升有著非常密切的聯(lián)系。在提升爆破成效的同時(shí)也會(huì)造成爆破周邊區(qū)域的巖層松動(dòng)的現(xiàn)象，破壞整體的結(jié)構(gòu)，不容易控制成型。中深孔爆破技術(shù)不僅能夠很好的提升施工速度，還能夠有效的縮減施工過(guò)程中材料的損耗。唯有科學(xué)合理的運(yùn)用深孔爆破技術(shù)，才能夠確保地鐵盾構(gòu)施工的施工質(zhì)量，為工程企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]張勝龍.復(fù)雜環(huán)境下地鐵明挖深基坑的爆破施工[J].城市軌道交通，2009，6（2）：65～67.

[2]汪旭光.爆破設(shè)計(jì)與施工[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2011.

[3]于亞倫.工程爆破理論與技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004：467～ 472.

U455.43

A

1673-0038（2015）21-0239-02

2015-5-6

龔志凌（1987-），男，助理工程師，本科，任福州地鐵1號(hào)線土建施工03標(biāo)項(xiàng)目黨工委書記。