摘要：本文以深圳地鐵龍崗線石-購、購-福區間為例, 介紹了城市中心區復雜環境條件下淺埋隧道開挖控制爆破施工方法。在爆破設計中, 根據爆破點周圍不同的外部環境, 采取了不同的爆破參數, 并采用了一系列綜合減震措施, 開挖爆破對隧道及基坑周圍建筑物的影響降低到很小程度。監測結果表明, 爆破震動控制較好, 周邊建筑物沒有受到影響。

　　關鍵詞: 城市中心區,復雜環境,控制爆破

　　1.前言

　　城市隧道(主要是地鐵工程及各類市政地下工程)施工往往處于建筑物、道路和地下管線等設施的密集區，主要體現在周邊及拱頂上方建(構)筑物密集、距離近、人車流量大、隧道埋深淺等。從而導致城市隧道建設中各種工程環境公害問題日益突出。因而在城市隧道施工中，必須保證施工對于已有的設施所造成的影響危害在允許的范圍內。

　　本文以深圳地鐵龍崗線石廈站-購物公園站、購物公園站-福田站區間暗挖隧道土石方開挖控制爆破為例, 介紹了城市復雜環境下控制爆破技術, 可供類似工程參考。

　　2.工程概況

　　本暗挖段隧道位于石廈站-購物公園站區間，靠近石廈站北端頭里程為Z(Y)CK4+381.53(381.53)～Z(Y)CK4+570(601)。

　　區間隧道緊鄰深圳福田區政府，周邊商鋪林立，高層建筑密集，暗挖段隧道按復合式襯砌設計，按噴錨構筑法施工，先期施工初期支護，待盾構機空推過后，拼裝鋼筋砼襯砌管片。隧道斷面為圓形，初期支護采用噴射砼、鋼筋網、錨桿和格柵鋼架。輔助支護采用深孔預注漿和超前小導管。

　　3.控制爆破設計

　　3.1爆破開挖施工

　　本區間隧道洞身穿越處主要為強、中、微風化巖層，存在上軟下硬現象，隧道開挖上部較軟圍巖采用人工風鎬開挖配合機械為主，下部微風化地層以微差光面爆破為主。但鉆爆開挖必須考慮以下技術要點：

　　1)鉆爆開挖時，要防止爆破震動引起上方軟弱地層的坍塌，危及施工安全和地面安全。

　　2)隧道埋深淺，距離建筑物過近，鉆爆施工易對地面建筑物及地下建、構筑物產生震動影響，甚至破壞。

　　為避免震動對地面建筑物的危害，采用減震、光面爆破。爆破作業遵循淺孔密布的原則：少裝藥，短進尺，多循環、分臺階開挖。左右線隧道同時施工時，嚴格控制光爆層的厚度、炮眼間距和裝藥量，盡可能的減少對地表建筑和周邊地層的擾動。并且先行施工一條隧道，后行施工隧道爆破開挖時，盡可能的減少對先行隧道已成結構的擾動。

　　故減震爆破方案如下：

　　1)臺階法開挖爆破

　　當圍巖結構為上斷面松軟下斷面堅硬時，上斷面采用人工開挖，開挖出上臺階臨空面，下斷面采用微差光面爆破開挖。

　　每次爆破進尺不超過1m，掏槽區炮眼深度控制在1.2m左右，臺階法施工每次爆破進尺控制在0.8m左右。控制單段藥量，控制爆破規模以達到控制質點振速的目的。

　　2)預留光面層的光面爆破

　　本段暗挖隧道處于居民鬧市區，對振速有嚴格要求，為了控制振速及保證成形質量，采用預留光爆層實現光面爆破技術。

　　3)光面爆破結合松動爆破

　　為減輕震動及噪音，上半斷面采用機械配合人工開挖，下半斷面采用微差光面爆破結合松動爆破的減震爆破開挖形式。

　　3.2 鉆爆設計

　　根據圍巖條件選用乳化炸藥，周邊眼采用專用光爆藥卷。起爆采用非電毫秒雷管微差起爆方式，掏槽眼采用正向起爆，其余孔采用反向起爆。雷管跳段使用，周邊眼采用空氣間隔不耦合裝藥結構，用竹片綁扎方式實現，其余炮眼采用連續裝藥結構，所有炮孔均用炮泥填塞。

　　3.3微差光面爆破施工設計

　　本設計僅為原則性要求，具體爆破設計參數以被公安部門批準的爆破施工方案為施工依據。爆破方案按專項施工方案的編制要求和審批程序進行。

　　3.3.1爆破施工設計依據

　　(1)工程地質與水文地質;

　　(2)施工周圍環境及施工作業條件;

　　(3)開挖施工方法、掘進速度、施工能力及施工機具;

　　(4)開挖質量要求;

　　(5)巖石的特性及巖石的抗爆性、可鉆性;

　　(6)炸藥品種及其他火工品的品種和技術參數;

　　(7)國家標準：爆破安全規程(GB6722-2003);

　　3.3.2施工參數

　　⑴開挖方式：礦山法隧道單線A型、B型斷面均采用短臺階法開挖。

　　⑵開挖面積

　　1單線A型斷面面積：約39.81m2;

　　單線B型斷面面積：約41.16m2

　　⑶隧道預留變形量：按設計給定值。

　　⑷巖石的抗爆性:極難爆(中風化、微風化花崗巖為主)。

　　⑸裝碴方式:小型挖掘機裝碴。

　　⑹破碎塊徑:粒徑最大尺寸不大于30cm。

　　⑺循環進尺的確定

　　循環進尺根據圍巖特性、開挖斷面、支護形式、格柵鋼架間距、施工方法、施工機具、出碴能力等綜合進行考慮確定為0.6～1.6m。開始施工時，采用0.8m的循環進尺,根據監控量測的情況進行循環進尺的調整。

　　3.3.3爆破參數的確定

　　(1)藥卷直徑選擇：周邊眼采用Φ20藥卷，其它炮眼采用Φ32藥卷。

　　(2)炮眼直徑的確定

　　為避免發生管道效應導致藥卷拒爆，藥卷直徑應與炮眼直徑相匹配。采用不耦合系數λ來控制藥卷直徑，不耦合系數λ=D/Φ，隧道穿越較硬地層有中等風化、微風化花崗巖飽和單軸極限抗壓強度為34～81MPa屬于硬巖，不耦合系數λ控制在1.1-1.4之間,且要求藥卷直徑不小于該炸藥卷的臨界直徑。實際爆破設計時，周邊眼可采用較大的λ值，掏槽眼和輔助炮眼采用λ=1.3,周邊眼采用λ=1.6。確定掏槽眼和輔助眼直徑為42mm，周邊眼直徑為32mm。

　　(3)炮眼布置

　　炮眼布置原則如下：

　　1掏槽眼布置在開挖斷面的上中部，采用斜眼掏槽。斜眼掏槽的炮眼方向，在巖層層理或節理明顯時，不得與其平行，應呈一定的角度并盡量與其垂直。

　　2周邊眼沿設計開挖輪廓線布置，以保證開挖斷面符合設計要求。

　　3輔助炮眼交錯均勻布置在周邊眼與掏槽眼之間，以保證破碎石塊滿足裝碴要求。

　　4周邊眼與輔助炮眼的眼底應在同一垂直面上，以保證開挖面平整，掏槽炮眼比周邊炮眼和輔助炮眼深20cm。

　　5炮眼布置數量根據開挖斷面的大小、形狀而定。

　　(4)允許用藥量按下式確定

　　Qm=R3*(Vrp/K)3/a

　　式中:Qm—一般允許用藥量(kg);

　　Vrp—振速安全控制標準,取值2.0cm/s;

　　R—爆源中心到振速控制點的距離(m);

　　K—與爆破技術、地震波傳播途徑介質的性質有關的系數;取值K=160

　　a—爆破振動衰減指數;取a=1.70;

　　(5)掏槽眼爆破參數

　　①孔深:h=1.2m;

　　②孔徑:d=40mm;

　　③裝藥集中度:q=0.5kg/m;

　　④孔距:a=0.4m;

　　⑤裝藥不耦合系數:λ=2.0

　　⑺輔助眼爆破參數

　　1孔深:h=1.0m;

　　2孔徑:d=40mm;

　　3單位耗藥量:0.8～1.0kg/m3;

　　4排距:b=0.6m;

　　5孔距:a=0.7m;

　　6裝藥不偶合系數:λ=2.0

　　⑻周邊眼

　　1孔深:h=1.2m;

　　4.爆破施工工藝

　　4.1鉆眼過程對圍巖情況的判別

　　鉆眼時，根據鉆進速度，手感和沖洗液濁度，可以初步推斷前方圍巖的情況，鉆進速度快，持鉆手感輕，沖洗液混濁，表明巖石強度變軟，圍巖變差;反之，鉆進速度慢，持鉆手感較重，沖洗液變清，表明巖石強度變硬，圍巖變好。有變化時應及時向施工負責人和技術負責人報告以便及時調整施工方法和采取必要措施。

　　4.2炮眼清孔

　　使用鋼筋彎制的炮勺和小于炮眼直徑的高壓風管輸入高壓風將炮眼內的石屑刮出和吹凈。

　　4.3裝藥

　　1裝藥前，應先檢查爆破作業面圍巖和附近支護是否牢靠，必要時應先進行加固，并將開挖面5m范圍內的雜物、石塊清理干凈;炮眼內的泥漿應吹洗干凈;剛打好的炮眼，不得立即裝藥，如遇照明不足，有流泥未經處理，有大量涌水時嚴禁裝藥。

　　②裝藥分片分組按炮眼設計圖確定的藥量自上而下進行，雷管要對號入眼。③嚴禁使用金屬器具裝藥，應使用木、竹棍輕輕送入炮眼，不得沖擊，不得擠壓引線。

　　4.4聯結起爆網絡

　　①聯結起爆網絡在工作面所有不用的機具材料撤離后方可開始。

　　②起爆網絡采用復式網絡，以保證起爆的可靠性和準確性。網絡聯結好后，要有專人負責檢查。

　　4.5瞎炮處理

　　發生拒爆和瞎炮情況時，應由爆破安全員和專職爆破工查明原因。并按隧道爆破安全規程有關規定進行處理。

　　5.結論和建議

　　在城市復雜環境下進行爆破作業, 爆破作業范圍大, 且每個區域的周邊環境條件可能不一致, 應根據各爆破區域周邊環境條件的差異分別采用各自的爆破參數, 并嚴格進行爆破作業和管理,完全能夠實現安全、經濟、快速的目標。

　　參考文獻:

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