光面爆破在地鐵區(qū)間施工中的應(yīng)用

王鐵

（青島地鐵集團(tuán)有限公司　山東　青島　266000）

光面爆破在地鐵區(qū)間施工中的應(yīng)用

王鐵

（青島地鐵集團(tuán)有限公司山東青島266000）

青島地鐵一期工程3號(hào)線寧化區(qū)間開挖應(yīng)用光面爆破技術(shù)，有效控制隧道的超欠挖，減少了爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)，加快了掘進(jìn)速度，控制施工成本，取得較理想的爆破效果。

地鐵；光面爆破

1　工程概況

1.1工程簡(jiǎn)介

寧夏路站～敦化路站區(qū)間工程：區(qū)間起訖里程：K9+516.979～K10+138.867，本區(qū)間的中部沒有施工豎井。區(qū)間隧道只能以兩端的車站作為施工通道。區(qū)間隧道采用馬蹄形斷面，斷面內(nèi)凈空寬5.1m，軌面以上高4.68m。地面標(biāo)高19.95～39.90m。全區(qū)間線路大部分在微風(fēng)化巖層中穿過，地層條件相對(duì)較好。區(qū)間隧道覆土厚度12.83～17.65m。

1.2圍巖情況

根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)位置圖及線路縱斷面，本擬建區(qū)間隧道洞身處于地下水水位以下。圍巖以Ⅲ、Ⅳ為主。

2　光面爆破

2.1光爆總體方案

隧道按礦山法組織施工，Ⅳ級(jí)圍巖隧道施工中應(yīng)嚴(yán)格遵循“強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的施工原則，結(jié)合周邊環(huán)境，合理的確定爆破參數(shù)：采用上下臺(tái)階法開挖，爆破上臺(tái)階每循環(huán)進(jìn)尺2m；下臺(tái)階每循環(huán)2.5m，上下臺(tái)階縱向距離4～6m。

爆破設(shè)計(jì)控制關(guān)鍵點(diǎn)：

（1）采用控制爆破技術(shù)，降低爆破振動(dòng)大小，防止因震動(dòng)較大而對(duì)地下各種管線及周邊建筑物產(chǎn)生破壞性影響。

（2）控制對(duì)初支震動(dòng)影響。

2.2爆破基本原則

（1）盡可能采用預(yù)留光爆層爆破技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光面爆破開挖，減少超挖量，減小圍巖松馳圈。

（2）根據(jù)所獲得的監(jiān)測(cè)結(jié)果，及時(shí)反饋信息，調(diào)整爆破參數(shù)，進(jìn)行信息化鉆爆設(shè)計(jì)與施工。

（3）多打眼、少裝藥，多分段，嚴(yán)格控制爆破振動(dòng)速度，以振動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，調(diào)整單段最大裝藥量。

2.3光面爆破的主要內(nèi)容

2.3.1爆破器材選型

根據(jù)隧道所穿越圍巖的堅(jiān)固性系數(shù)f以及巖石縱波波速等，選用威力適中、匹配性好、防水性能好、易于切割分裝成小卷的2#巖石乳化炸藥，Ⅱ系列非電毫秒微差導(dǎo)爆管。

2.3.2孔位布置

（1）布置原則

使炮眼均勻布置在被爆巖體中，并考慮光面層厚度均勻和起爆順序。掏槽眼周圍的輔助眼與槽腔的距離不宜過大，以不大于槽腔直徑為宜。輔助眼彼此間的眼距可為距槽腔距離的1～1.5倍?？刂浦苓呇鄣挚咕€的兩圈眼眼距不宜過大，一般為周邊眼抵抗線的大小或稍大于抵抗線。具體布置參見圖2上臺(tái)階布孔圖，圖3下臺(tái)階布孔圖。

圖1

圖2　上臺(tái)階布孔圖

圖3　下臺(tái)階布孔圖

（2）測(cè)量控制

每次布孔前，測(cè)量人員需對(duì)掌子面進(jìn)行放樣測(cè)量。按照?qǐng)D紙及施工方案確定數(shù)據(jù)，精確計(jì)算出每循環(huán)掌子面各炮眼位置關(guān)系，并使用噴漆將放樣點(diǎn)位準(zhǔn)確的標(biāo)記在掌子面。

（3）掏槽炮眼

隧道爆破開挖的關(guān)鍵是掏槽，掏槽成功與否直接影響爆破效果，并且掏槽的深度亦直接影響隧道掘進(jìn)的循環(huán)進(jìn)尺。同時(shí)，許多爆破震動(dòng)實(shí)測(cè)證明：掏槽時(shí)爆破震動(dòng)速度最大?？刂谱√筒郾普饎?dòng)，則能控制住整個(gè)工作上的爆破震動(dòng)。故根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，采用能較易獲得有效進(jìn)尺且減震效果良好的掏槽區(qū)域中部淺孔先行弱爆技術(shù)。

（4）周邊炮眼

周邊眼爆破參數(shù)的確定采用理論計(jì)算方法、工程類比法與現(xiàn)場(chǎng)試爆相結(jié)合，在保證爆破振動(dòng)速度符合安全規(guī)定的前提下，提高隧道開挖成型質(zhì)量和施工進(jìn)度。

間距：根據(jù)公式E=（8～12）d（d為炮眼直徑，一般在38～42mm時(shí)間）計(jì)算，炮眼間距在280～504mm之間，取450～500mm。抵抗線：W=（1.0～1.5）E（E為炮眼間距），周邊眼爆破參數(shù)可參照表1周邊眼參數(shù)表進(jìn)行選擇。

表1　周邊眼參數(shù)表

（5）輔助炮眼

確定抵抗線W：抵抗線通常均小于炮眼深度，否則各個(gè)炮眼將成為分別獨(dú)立的漏斗爆破，達(dá)不到理想的爆破效果。當(dāng)炮眼直徑在38～42mm的之間時(shí)，抵抗線W與炮眼深度有如下關(guān)系式：

在炮眼較深時(shí)，或堅(jiān)硬難爆的巖體中，應(yīng)取較小的系數(shù)，反之則取較大的系數(shù)。

炮眼深度L：為降低爆破地震動(dòng)強(qiáng)度，循環(huán)進(jìn)尺根據(jù)開挖部位不同來(lái)確定，輔助炮眼深度取L根據(jù)循環(huán)進(jìn)尺來(lái)確定。炮孔底部超鉆長(zhǎng)度0.2～0.3W，當(dāng)L偏小時(shí)，取0.2，當(dāng)L偏大時(shí)，取0.3。

2.3.3爆破起爆網(wǎng)絡(luò)

各段毫秒微差雷管腳線集束于工作面中央懸掛（當(dāng)采用孔外微差時(shí)，尤其孔外過渡雷管放在兩個(gè)拱角部位避免飛石對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響），用電雷管引爆?？變?nèi)微差低段雷管一般跳段使用，使各相鄰段間隔時(shí)間大于50～100ms，以改善爆破效果和防止地震波疊加而產(chǎn)生較大的地震動(dòng)。當(dāng)需要時(shí)，為了確保周邊眼同時(shí)起爆，保證光爆效果，將周邊眼起爆放在最后。

2.3.4單孔裝藥量的計(jì)算

隧道爆破，炮眼所在的部位不同，作用是不同的。掏槽眼要求拋擲；掘進(jìn)眼只要求松動(dòng)，而在掏槽部位的兩側(cè)與其上、下部位各部分的炮眼要求又不一樣，側(cè)部要求松動(dòng)，上部要求弱松動(dòng)，下部要求加強(qiáng)松動(dòng)，周邊眼則要求光面爆破，底板眼則要求用拋擲爆破的藥量，否則可能底板爆破失敗。所以各部位炮眼的裝藥量是不同的。具體見表2爆破炮眼藥量分配表。

周邊眼及掏槽眼裝藥參數(shù)在以上敘述中已確定。輔助炮眼的裝藥量均可按以下公式計(jì)算：

表2　爆破炮眼藥量分配表

表3　炮眼部位系數(shù)表

2.3.5炮眼堵塞

堵塞作用使炸藥在受約束條件下作充分爆破應(yīng)力提高能量利用率，因此堵塞材料采用炮泥（組分：砂：土：水=3：1：1）。堵塞質(zhì)量要求密實(shí)，不能有空隙和間斷，堵塞長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定。

2.4安全校核

爆破振動(dòng)的大小從工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，上臺(tái)階比下臺(tái)階爆破振動(dòng)大，并且上臺(tái)階爆破振動(dòng)的最大幅值往往來(lái)至于掏槽眼爆破單段藥量。所以這里計(jì)算爆破振動(dòng)時(shí)候采用掏槽孔單段最大藥量計(jì)算。依據(jù)設(shè)計(jì)爆破控制指標(biāo)，安全振動(dòng)速度需控制在2.0cm/s以內(nèi)。

2.5爆破效果檢測(cè)及爆破優(yōu)化

2.5.1爆破效果檢查

每次爆破后，對(duì)爆破效果進(jìn)行仔細(xì)檢查，分析爆破參數(shù)的合理性，以確定出符合本巖層最佳爆破參數(shù)，從以下各方面進(jìn)行檢查，核定及分析：

（1）通過測(cè)量人員使用全站儀、激光斷面儀等及時(shí)測(cè)量超欠挖情況，由激光斷面儀內(nèi)業(yè)軟件整理成果，并通過對(duì)成果的研究分析，確定下一循環(huán)爆破參數(shù)。

（2）爆破進(jìn)尺是否達(dá)到爆破設(shè)計(jì)要求。

（3）爆出石碴是否適合裝碴要求。

（4）開挖輪廓圓順、開挖面平整。

（5）炮眼痕跡保存率不小于85%，并在開挖輪廓面上均勻分布。

（6）兩次爆破臺(tái)階銜接不大于15cm。

2.5.2爆破優(yōu)化

根據(jù)每次爆破后檢查情況，分析原因及時(shí)修正爆破參數(shù)，提高爆破效果、改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

（1）根據(jù)巖層節(jié)理裂隙發(fā)育巖性軟硬情況，修正眼距、裝藥量，特別是周邊眼的有關(guān)參數(shù)；

（2）根據(jù)爆破后石碴的塊度修正參數(shù)、石碴塊度偏小，說明炮眼布置偏密，塊度過大說明炮眼偏疏，單孔用藥量偏大；

（3）根據(jù)爆破振速監(jiān)測(cè)，調(diào)整同段起爆最大藥量及雷管段數(shù)；

（4）根據(jù)開挖面凹凸情況修正鉆眼深度，爆破眼底基本上落在同一斷面上。

3　監(jiān)控量測(cè)

為了確保施工所產(chǎn)生的振動(dòng)不影響周圍環(huán)境，施工期間尤其是鉆爆時(shí)，進(jìn)行爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)調(diào)整鉆爆參數(shù)減輕振動(dòng)、確保結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。主要對(duì)爆破震動(dòng)和噪聲進(jìn)行嚴(yán)格控制施工，采用減震降噪控制爆破技術(shù)并進(jìn)行爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)。

4　結(jié)束語(yǔ)

光面爆破的目的是減少超挖，降低爆破對(duì)圍巖的損傷，由于巖石性質(zhì)不同及爆破過程相對(duì)較為復(fù)雜，在施工中，應(yīng)及時(shí)分析被爆巖石的地質(zhì)條件，并參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)，確定出科學(xué)合理的光面爆破參數(shù)，以達(dá)到理想的爆破效果。

[1]馬乃耀.爆破施工技術(shù).北京：中國(guó)鐵道出版社，1985.

[2]羅偉，朱傳云，祝啟虎.隧道光面爆破中炮孔堵塞長(zhǎng)度的數(shù)值分析.巖土工程，2008，9.

U231

A

1673-0038（2015）30-0303-03

2015-7-12

王鐵（1980-），男，遼寧錦州人，工程師，本科，從事高速公路、鐵路、地鐵建設(shè)、施工技術(shù)研究及管理工作。