浅谈无感爆破在地铁隧道施工中的应用

王有权

（中铁三局集团有限公司，辽宁 大连 116000）

大连地铁红旗西路站至南松路站区间是地铁2号线的控制性工程。红南区间设计范围包括区间正线、出入段线、施工竖井、通风竖井、联络通道、迂回风道等土建工程，左线全长2 164.076 m，右线全长2 157.649 m。其中，区间穿越福山居民房段隧道（红旗西路站一端）采用单臂掘进机开挖，左右线各190 m，其余区段均采用矿山法施工。为避免扰民事件的发生，大连地铁指挥部要求穿越楼房段上台阶采用掘进机开挖，下台阶采用无感爆破施工。严格控制爆破振动，不追求爆破效果，把安全与扰民问题放在首位。本文以此为例，对无感爆破在地铁隧道施工中的应用作以简要论述。

1 无感爆破定义

根据爆破地震烈度表（5.3），当地震烈度属于I级，爆破振速≤0.2 cm/s时，只有仪器才能记录到振动，而人是感觉不到的，故称为无感爆破。

2 无感爆破设计

穿越楼房段隧道断面为近似半径3.35的圆，无感爆破施工下台阶高度为2.3 m，开挖面积为10.76 m2。

由于无感爆破的振速要求小于等于0.2 cm/s，而爆破最大振速决定于最大单段药量。无感爆破设计的核心理念为采取分区分段的爆破方法做到单孔起爆，即最大单段药量就是单孔装药量。利用萨道夫斯基公式计算爆破最大一段装药量。

（1）爆源与需要保护的建筑物之间的距离 R是已知的，可以用萨道夫斯基公式，求算掏槽部分延时爆破最大一段装药量：

式中，R：爆源与需要保护的建筑物之间的距离R，取22.347 m；

Q：延时爆破最大一段装药量；

V：保护对象所在地质点振动安全允许速度，本设计取 0.20 cm/s；

K、α：与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，《爆破安全规程》GB6722－2003规定选取下表，本次检算时围岩为IV级围岩，主要为中风化板岩夹石英岩，考虑K取200，α取1.8。考虑到已有两个临空面，爆破振动有50%的衰减系数，所以K可以进一步取100。

表1

经过计算下台阶掏槽部分最大一段装药量为0.35 kg。

（2）下台阶主要爆破参数：（每循环进尺为1.0 m）

周边眼：炮眼深度为1.2 m，间距58 cm，单耗q＝0.30 kg/孔；

辅助眼：炮眼深度为1.2 m，孔距75 cm，排距55 cm，单耗q＝0.30 kg/孔。

（3）炮孔布置：按上述参数，进行炮孔布置，针对下台阶炮孔布置见图1。

图1

（4）每孔配置Ms雷管段别见图2，图中的阿拉伯数字代表Ms的段别数。

图2

（5）爆孔分区图，为很好的实现单孔起爆，并充分利用现有的Ms3～Ms13奇数段别雷管，需要分区，见图3。

图3

（6）起爆网络，为很好的实现单孔起爆，利用现有的Ms3～Ms13奇数段别雷管，连接起爆网络见图4。

（7）起爆延时图及其起爆顺序图，见图5。

（8）炮眼参数表，见表2。

（9）装药结构。周边眼与辅助眼均采用连续装药，封堵0.8 m。

3 无感爆破施工

建立完善爆破安全管理运行机制和管理程序，确保有效运行。爆破施工时实行定人定岗制度，从布眼、钻孔、装药到爆破网络联接层层把关，全过程监控，严格按照无感爆破方案施工。

无感爆破施工工艺流程，见图6。

3.1 测量放线

施工前由测量人员在掌子面画开挖轮廓线，并按照炮眼布置图把炮孔位置用红漆标识清楚。

3.2 打设炮眼

采用钻头直径为38 mm的风动凿岩机钻孔，所有炮孔直径都以40 mm计。炮眼深度为1.2 m，打设位置及间距符合要求。

3.3 装药与填塞

采用直径为32 mm的2号岩石乳化炸药连续装药，每孔装药0.3 kg。炮泥封堵长度为0.8 m。

3.4 联接起爆网络

按照起爆网络图，利用Ms3～Ms13奇数段别雷管联接，并在孔外采用3段和5段雷管分区分段联接，达到一个孔一个孔起爆的目的。

3.5 起爆

爆破时实行统一指挥。起爆前一切准备工作就绪后发出预备起爆信号，所有作业人员撤至爆破飞石安全距离以外。

爆破员接到起爆命令后，发出起爆警号，至少再等待5 s方可起爆。

起爆后指挥员派爆破员到现场检查爆破情况，确认完全准爆后，由指挥员发出解除警戒信号，警戒人员撤回，恢复正常工作次序。

3.6 振速监测

项目部监测人员提前半小时通知第三方监测单位和爆破监测单位的监测人员到位，安放爆破监测仪器于掌子面正上方的建筑物附近（一般不少于3台测振仪）。爆破后半小时，监测人员将爆破监测数据及测点布放位置从网上传到爆破工程师的邮箱里。爆破工程师查看爆破振速是否满足无感爆破的要求（≤0.2 cm/s），若超出无感振速的要求则分析原因并决定是否需要调整无感爆破设计参数。

表2 下台阶炮眼参数表

图4

图5

图6 无感爆破施工工艺流程

4 注意事项

（1）加强爆破管理，严格按照大连市火工品管理制度执行。

（2）加强技术培训与指导。爆破工程师检查一炮一交底，并根据检测的爆破振动速度反馈施工，及时优化和调整爆破参数，确保爆破振动速度控制在允许值内。

（3）控制炮眼打设的外插角在1～3°之内以便控制超欠挖。装药前将炮孔内的石屑、杂物用水冲净。

（4）无感爆破振动速度要求为0.2 cm/s。而爆破最大振速决定于最大单段装药量，因此必须严格控制最大段装药量，严防工人为取得较大的爆破进尺而私自加大装药量。装药时用木质炮棍将药卷轻轻推入，不得冲撞或捣实，各药卷必须彼此密接。

（5）必须严格执行分区分段爆破，每个区段分别由不同段别的雷管连接，达到单孔起爆的要求，降低爆破振速至无感状态。

（6）加强堵塞质量，提高炸药利用率。使用具有高阻力和良好塑性的湿润黏土炮泥将剩余炮孔长度全部封闭。这种黏土炮泥遇水膨胀，封堵效果良好，能充分破碎岩石，减少装药量，降低爆破振动速度，减少对围岩的扰动，缩小围岩松动圈，提高施工安全性。

（7）孔外雷管一定要埋入渣土中，严禁临空放炮，减少爆破噪声。

（8）在距离爆破掌子面一定距离，采用草帘或者门帘挂在洞内，阻挡冲击波，降低噪声，或者在门帘位置安装喷射水枪，两道水雾交叉喷射，也可降低噪声。

5 结束语

总之，无感爆破施工改变了传统矿山法爆破施工方式，采用分区分段的方式实现了单孔起爆，从而降低了爆破振动速度，避免了传统矿山法爆破施工时对地面建筑物的变形影响和周边居民的干扰。对类似工况（穿越建筑物和大型构筑物）有一定的借鉴意义。