地鐵爆破方案優(yōu)化設(shè)計(jì)控制超欠挖及振速的研究

摘 要：地鐵采用礦山法施工過程中，爆破振速控制和爆破效果直接與爆破設(shè)計(jì)方案相關(guān)。本文通過青島地鐵人民廣場站到衡山路站的區(qū)間施工案例，從設(shè)計(jì)方案、炮孔施工方面分析解決爆破超欠挖及爆破振速的控制。

關(guān)鍵詞：地鐵;爆破;振速;控制

中圖分類號：U455.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）13-0094-03

1工程概況

人民廣場站～衡山路站由人民廣場出發(fā)，沿長江東路向東敷設(shè)，下穿丁家河橋，途徑青島理工大學(xué)、長江新苑、福瀛天麓湖等建（構(gòu)）筑物。區(qū)間起止點(diǎn)里程YSK14+

488.550～YSK15+991.440，全長1502.89m。區(qū)間采用TBM和礦山法施工，靠近衡山路站312.14m為站前折返線，為單洞四線隧道，采用礦山法施工;其余為單洞單線隧道，采用TBM施工。拱頂埋深7.4m～38m，主要穿越底層為微風(fēng)化花崗巖，人衡區(qū)間折返線設(shè)置1座臨時(shí)施工斜井。

人衡區(qū)間折返線斷面寬20.9m，高12.4m，埋深30m，采用拱蓋法施工，斷面圖見圖2。人衡區(qū)間折返線結(jié)構(gòu)輪廓線與福瀛天麓湖銷售中心水平距離約12.7m，與鳳儀帝景售樓處水平距離17.9m（見圖1）。

人衡區(qū)間折返線上半斷面采用CD法進(jìn)行施工，分為1、2部，采用全斷面法進(jìn)行施工，下半斷面3、4部采用全斷面進(jìn)行施工，見圖2。圍巖等級Ⅲ～Ⅵ級，硬度不均。爆破振速要求小于1.5cm/s。爆破的掏槽采用多級楔形掏槽方式施工。

2鉆爆施工問題

2.1存在的問題

根據(jù)人衡區(qū)間折返線1、2部的爆破施工及爆破振動監(jiān)測情況，發(fā)現(xiàn)存在的爆破施工問題主要有：（1）爆破后總出現(xiàn)超欠挖情況，需要補(bǔ)炮;（2）前期監(jiān)測振速范圍一般為0.45cm/s～0.7cm/s，后期監(jiān)測振速均在0.65cm/s以上，最高時(shí)達(dá)到1.44cm/s，爆破施工部位見圖3。

超欠挖現(xiàn)場查看情況：（1）超欠挖部位多數(shù)在掏槽眼部位和掏槽眼上部位置;（2）爆破后殘余炮孔深度在0.5m～1m;（3）超欠挖部位的二級掏槽眼與一級掏槽眼的夾角約25°～35°;（4）掏槽眼上部的輔助眼角度與掌子面角度夾角約75°～95°，見圖4。

2.2問題分析

超欠挖原因分析爆破參數(shù)設(shè)計(jì)不合理：（1）掏槽眼一二級掏槽孔角度偏大;（2）掏槽眼上部的輔助眼角度與掌子面角度夾角角度偏大[1]。

爆破振動速度的大小與炸藥量、介質(zhì)性質(zhì)、地形條件和爆破方法有關(guān)[2]?，F(xiàn)場振速升高原因分析：（1）掏槽眼沒有掏開;（2）通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，振速峰值在7段位置，7段最大起爆藥量較大，應(yīng)做調(diào)整;（3）通過施工方和第三方同一部位監(jiān)測數(shù)據(jù)間差值范圍（0.4cm/s～0.9cm/s）來分析，有可能存在地面監(jiān)測儀器擺放位置不合理造成一定的誤差（誤差原因影響因素較多，不作為主要原因）。

3現(xiàn)場實(shí)際爆破參數(shù)

人衡區(qū)間折返線1、2部的掏槽眼布置形式相同，輔助眼、周邊眼、底板眼布置方式也基本一致，因此選擇以1部爆破參數(shù)進(jìn)行對比分析，人衡區(qū)間折返線1部原爆破設(shè)計(jì)參數(shù)見圖5、表1。

4優(yōu)化后爆破參數(shù)

人衡區(qū)間折返線1部優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)參數(shù)見圖6、表2;起爆網(wǎng)路圖見圖7。

5爆破效果對比分析

優(yōu)化后方案與原實(shí)際方案相比，總裝藥量由原方案的160.65kg降為148.65kg;優(yōu)化后的炸藥單耗由原來的0.91kg/m3降為0.84kg/m3;炮孔殘留率達(dá)到30%左右超欠挖得到明顯控制。爆破振速基本控制在0.6cm/s以下，爆破效果最好時(shí)振速在0.3cm/s左右，振速明顯下降。

6結(jié)語

本次方案的優(yōu)化主要對掏槽部位進(jìn)行優(yōu)化：（1）將二級掏槽改為三級掏槽，在從一級到三級掏槽眼與掌子面的角度上，逐步擴(kuò)大10°～15°;（2）掏槽眼上部輔助炮孔角度按掏槽眼的二級或三級掏槽眼角度施工炮孔。

根據(jù)本次爆破現(xiàn)場的多次勘察，發(fā)現(xiàn)影響爆破效果的主要因素有：（1）爆破參數(shù)設(shè)計(jì)不合理;（2）鉆孔的精度低，現(xiàn)場管理薄弱。在控制超欠挖中，建立一個(gè)比較完善、統(tǒng)一的質(zhì)量保證體系，對作業(yè)全過程及相關(guān)因素實(shí)行嚴(yán)格科學(xué)的管理是非常重要的[3]。因此通過改進(jìn)技術(shù)，加強(qiáng)施工管理，積極采用新設(shè)備、新工藝是有效控制超欠挖及振速的重要措施。

參考文獻(xiàn)

[1] 牛智成.隧道超欠挖原因分析及控制措施[J].區(qū)域治理，2019

（3）：285-286.

[2] 張海亮.隧道開挖爆破振速控制研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019

（5）：120-121.

[3] 劉東，高文學(xué)，劉明高.隧道超欠挖成因及其控制技術(shù)[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2007（2）：1468-1471.

Abstract：In the process of subway construction using the mining method， the blasting vibration speed control and blasting effect are directly related to the blasting design scheme. This article analyzes and solves the control of blasting over-under-excavation and blasting vibration speed from the design scheme and blast hole construction through the construction case of the interval between Qingdao Metro People's Square Station and Hengshan Road Station.

Key words：subway;blasting;vibration speed;control

收稿日期：2020-05-09

作者簡介：孫豹（1985—），男，河北辛集人，本科，采礦工程師，研究方向：礦山開采圍巖運(yùn)動機(jī)理、地下空間爆破振動控制等。