地铁区间隧道爆破施工控制

刘振华（中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京　101100）



地铁区间隧道爆破施工控制

刘振华
（中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京101100）

摘要在地铁区间隧道下穿地上建筑物的工程中，地铁的施工技术和对地上建筑物影响的控制是施工难点。本文以广州市轨道交通13号线首期工程（鱼珠至象颈岭段）施工五标夏园站—南岗站区间工程为背景，通过采取控制爆破技术、超前支护、监控量测、信息化施工等措施，地铁工程安全施工并且严格控制了地上建筑物沉降量，可为类似工程提供借鉴和参考。

关键词地铁；隧道；下穿；爆破；控制

1　工程概况

广州市轨道交通13号线首期工程（鱼珠至象颈岭段）施工五标夏园站—南岗站区间工程，区间西南起于夏园站，东至南岗站。线路大体上沿黄浦东路敷设，途经金竹山路、丹水坑路、亨元路等路口，黄埔东路现状为双向6车道，交通繁忙；区间沿线主要建筑物有新港铁路支线、开发大道立交、领好广场、沙涌人行天桥、沙步天桥等。

区间右线起止里程为YDK47 + 703. 886—YDK50 + 197. 603，全长2 493. 177 m；左线起止里程为ZDK47 +703. 870—ZDK50 + 147. 154，全长2 443. 284 m，本区间采用盾构法施工。其中ZDK47 + 988. 313—ZDK48 + 250. 000，ZDK48 + 450. 000—ZDK49 + 022. 046，YDK48 +395. 500—YDK48 + 887. 674段隧道穿越中、微风化花岗岩层，采用矿山法开挖，盾构空推拼装管片施工。区间隧道为圆形断面，其中矿山法隧道内净空尺寸为6 400 mm，盾构法隧道内净空尺寸为5 400 mm。

2　工程难点

夏园站—南岗站区间线路由夏园站向东延伸，区间两侧地面建筑物主要为一些临街商铺。根据现场调查汇总，共调查建筑物58处，其中房屋54栋，立交桥1处，人行天桥2处，铁路支线1处。调查结果显示需重点保护对象10处，分别为新港铁路支线、开发大道立交、生活区42#楼、生活区4#楼、领好广场、砂涌人行天桥、沙步人行天桥、鸿森大夏、众顺五金机电办公室、黄埔东路3690#居民楼，见表1。皆因离线路太近（最小平距1. 5 m）或基础太差（松木桩），受施工的影响较大，施工前应加强爆破施工控制措施，并进行跟踪注浆和监测。

3施工控制技术分析

3. 1爆破控制技术

爆破方案主要依据相关设计文件及规范要求，并结合该工程现场实际情况及以往类似工程施工经验进行设计。施工过程中严格控制爆破参数，每次爆破后应根据岩性变化并结合现场爆破效果及时进行总结、分析，适当调整孔距、孔深、布孔数、装药量等设计参数，确保满足现场施工要求。

区间中部共计约1 276 m隧道穿越中、微风化花岗岩层，岩层等级为Ⅱ—Ⅴ级，强度较高，采用矿山法开挖，盾构空推拼装管片施工。

矿山法隧道根据不同的地质条件考虑2种衬砌类型，即B型和C型。其中B型断面开挖直径6 900 mm，主要适用于Ⅱ，Ⅲ级围岩，采用短台阶法施工；C型断面开挖直径7 000 mm，主要适用于Ⅳ，Ⅴ级围岩，采用环形台阶法施工。

3. 1. 1B型断面隧道爆破方案

采用短台阶法爆破施工，将隧道分为上、下2个台阶。根据围岩稳定程度，上、下台阶分段位起爆，其中上台阶断面进尺应超前下台阶断面3～5 m，围岩稳固的取大值，围岩不稳固的取小值。

爆破掘进施工，选用YT28凿岩机钻孔，炮孔直径40～42 mm，上下断面均采用1～12段非电微差起爆技术进行起爆。通过控制每次爆破规模和每个循环的爆破进尺，利用微差起爆技术，控制同段最大药量，达到控制爆破震动的目的。

上半断面打3排周边孔，最外侧1排周边孔不装药，孔间距450 mm，作为减震孔。剩余2排进行预裂爆破，孔间距650 mm，孔排距550 mm，形成减震槽后，再进行上断面的装药爆破。

上、下半断面炮眼均分3次爆破：先爆掏槽孔及掏槽下方3个辅助孔，再爆剩余辅助孔，最后爆所有周边孔。为达到爆破减震效果采用雷管起爆多分段方法：掏槽孔每孔1段，辅助孔2～3个孔1段，周边孔3～4个孔1段。炮孔布置示意如图1。

表1　区间地面建（构）筑物与隧道的关系

图1　B型断面隧道炮孔布置示意（单位：mm）

3. 1. 2C型断面隧道爆破方案

采用环形台阶开挖法，将隧道分为3个断面（见图2），施工时形成台阶状，如岩层不太硬，首先开挖断面1并完成拱圈衬砌工作，再进行第2及第3部分开挖，然后施作边墙衬砌。凿岩机类型、炮孔尺寸和起爆技术同B型断面。

图2　C型断面爆破步序示意

断面1打减震孔，孔间距100 mm分3次爆破：先爆掏槽孔及掏槽左右3个辅助孔，再爆剩余辅助孔，最后爆所有周边孔。为达到爆破减震效果采用雷管起爆多分段方法：掏槽孔每孔1段，辅助孔2～3个孔1段，周边孔3～4个孔1段。C型断面减震孔示意如图3。

隧道其他部位的炮眼应尽量按照浅、密原则布置，一次爆破的深度不宜过大，炸药尽可能均匀地分布在布置较密的炮眼中，这样可以避免装药过于集中。周边炮眼要按照光面爆破设计，炮眼间距E = 500 mm、最小抵抗线W = 600 mm。周边眼装药集中度小于0. 3 kg/m，必要时在2个装药孔间打空眼以减震。周边眼还应采用小直径药卷不耦合装药或间隔装药结构，在施工条件允许的情况下，尽量采用预留光面层的光面爆破技术。

掏槽孔一般布置在开挖面中央偏下，并比其它炮孔深200 mm左右。侧边孔和顶孔一般布置在掘进断面轮廓线上，孔底应超出设计轮廓线100 mm左右。底孔孔口要高出底板设计水平150 mm左右，孔底应达到底板水平下100～200 mm，孔深宜与掏槽孔相同，以防欠挖，孔距和抵抗线与辅助孔相同。

从能量均匀分布的观点和本工程的实际要求，隧道爆破时周边孔间距取400～600 mm，最小抵抗线取500～600 mm；辅助孔间距取500～800 mm，排距取600～800 mm；掏槽孔间距取500～600 mm。布孔方式及相关爆破参数如图4所示。

图3　C型断面减震孔示意（单位：mm）

图4　C型断面隧道炮孔布置示意（单位：mm）

3. 2初期支护设计

3. 2. 1超前支护

矿山法隧道施工时根据现场实际地质和水文条件，开挖前进行超前小导管注浆加固地层，稳定围岩。超前小导管采用直径为42 mm的超前小导管，小导管长3 500 mm，壁厚4 mm，环向间距400 mm，纵向间距2. 4 m，拱顶120°范围和靠桩侧隧道边墙布置，外插角7°～10°。小导管尾端置于格栅钢架腹部，并制作成钢花管。当围岩软弱或破碎时应通过小导管向地层注浆，浆液采用水泥浆液，注浆技术参数根据有关规范、规定及细则的要求选取，并通过现场试验确定。

3. 2. 2系统锚杆

根据设计文件要求，系统锚杆采用φ22砂浆锚杆，边墙设置。锚杆长3. 0 m，环向间距1 000 mm，纵向间距800 mm，呈梅花形布置。

3. 2. 3格栅钢架

格栅钢架全环设置，纵向间距800 mm。钢架利用系统径向锚杆定位，安设过程中当钢架和喷层之间有较大间隙时应设骑马垫块，垫块按每单元3处计。每榀格栅钢架分为6个单元，单元之间采用钢架与∠125 ×80×8角钢焊接后再用螺栓连接。格栅主筋采用φ20钢筋，钢筋网纵向、环向均采用φ8钢筋，构成200 mm×200 mm网格，全断面单层设置。连接筋采用φ18钢筋，环向间距1. 0 m，内外交错布置。钢筋网与锚杆连接牢固，钢筋网喷混凝土保护层厚度不小于20 mm。锁脚锚杆采用长3 m的φ25砂浆锚杆，每榀设置2根。

3. 2. 4喷射混凝土

初期支护混凝土采用C25早强混凝土，厚度为250 mm，格栅钢架主筋保护层厚度40 mm，全环支护。

3. 2. 5背后注浆

初期支护闭合成环一定长度后，对初衬背后压注水泥浆。注浆管采用φ42钢花管，壁厚3. 5 mm，长1 000 mm，拱顶120°范围预埋。钢花管间距1 000 mm呈梅花形布置。开挖后地下水出露较多地段、初衬及回填注浆后仍有渗漏水地段以及围岩破碎地段，应视具体情况向衬砌背后更深层围岩进行注浆。

3. 3监测控制信息化施工

在本标段隧洞的开挖支护过程中，将不可避免地会对黄埔东路路面、地下管线、其它建筑物等造成一定的影响。为了保证施工期间道路正常通行，分析了解地层、支护及隧洞结构的安全稳定性，了解工程施工对周围环境的影响程度，确保黄埔东路、地面建筑物及地下管线的正常使用，应在施工的全过程中进行全面、系统的监测。主要监测内容包括黄埔东路路面等下沉及变形情况，爆破施工中围岩与结构的受力变形情况，并确定其稳定性。监测掌握工程施工对地下管线、建筑物等周围环境条件的影响程度，并确保其处于安全的工作状态，及时反馈信息，组织信息化施工。本工程地表监测点按照纵向每10 m布设1组，横向按隧洞中心线地面投影位置布点，两侧每5 m布设1个。

4　结语

隧道下穿既有建筑物，为保证建筑物正常使用，减少施工对其造成的影响，应该采取有效的施工措施，并对较弱的结构进行加固。同时在施工过程中要安排合理的施工顺序，并进行施工监控量测，根据实际施工进程及时反馈信息，修改施工参数，组织信息化施工，从而保证施工安全和工程质量。

本工程通过对隧道爆破开挖进行控制分析，针对不同级别围岩设计不同爆破方式和爆破参数，从而减小爆破震动对既有建筑物的影响。采用超前小导管注浆加固地层、系统锚杆、格栅钢架、喷射混凝土和背后注浆初期支护设计，加固了围岩并控制和减小了既有建筑物的沉降，确保了上部建筑物的安全。对整个施工过程采用信息化的监控量测技术，掌握爆破施工中围岩、结构受力变形情况和建筑物沉降，及时反馈信息，组织信息化施工，有效地降低了爆破开挖对隧道围岩和上部建筑物的影响。本工程成功的施工经验可为类似地铁隧道工程施工提供借鉴。

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（责任审编赵其文）

Controlling Blasting in Construction of Metro Running Tunnel

LIU Zhenhua
（Beijing Metro Engineering Construction Co.，Ltd.，China Railway 16 Bureau Group，Beijing 101100，China）

AbstractDuring the construction engineering of metro running tunnel passing underneath the buildings on the ground，the metro construction technology and control of the impact on the ground buildings are the construction difficulties. T aking Xiayuan station-Nangang station five section engineering construction of the first period engineering（from Yuzhu to Xiangjingling）in Guangzhou metro line No. 13 as the background，the safety of metro engineering construction was ensured and the settlement of ground buildings was strictly controlled by adopting such measures as control blasting，advanced supporting，monitoring，measurement and information construction，which could provide a reference for the similar projects.

Key wordsM etro；T unnel；Pass underneath；Blast；Control

中图分类号U455. 41

文献标识码A

DOI:10. 3969 /j. issn. 1003-1995. 2016. 06. 16

文章编号：1003-1995（2016）06-0058-04

收稿日期：2016-02-20；修回日期：2016-03-25

作者简介：刘振华（1973—），男，高级工程师，硕士。