轨道交通隧道施工中的爆破控制技术

韩臻 朱林

摘 要：文章以广州轨道交通4号线轨道爆破控制为例，对轨道交通隧道施工中爆破控制技术实施进行分析，并对其爆破控制技术应用效果进行了跟踪监测，从而保证了爆破施工的安全进行。

关键词：轨道交通 隧道施工 爆破控制

在轨道交通隧道施工中应用爆破控制技术，不仅可促使每一个炮孔具备侧向自由面及延迟起爆时间，提高工程质量，而且可以对爆破药量及炮眼间距离进行控制，降低工程安全风险。同时，通过对单次爆破量的控制，可最大限度提高炸药利用效率，提高工程效益。因此，对轨道交通隧道施工中爆破控制技术的应用进行适当分析具有非常重要的作用。

1.爆破控制技术概述

爆破控制技术主要是采用分埋深段的方式，在各段实施不同的爆破控制方式，最大限度降低爆破影响，保证施工进度及成本。一般对于埋深15.0m以下的隧道施工，主要采用台阶法。台阶法单孔起爆控制的方式，可以最大限度降低爆破施工对周边环境的干扰。

2.爆破控制技术在轨道交通隧道施工中的应用

2.1工程概况

广州轨道交通4号线土建工程正线线路长2338.0m，主要包括一站两区东出入场、西出入场两线。东西出入场线线路长度分别为261.90m、1250.0m。其中在广州轨道交通4号線金州站、金隆站区间，由于地质因素，需要进行一段暗挖双洞单线隧道挖设，该单线隧道长度为300.0m。根据地质勘察内容，得出实际施工中常规开挖技术无法保证施工质量，现决定采用爆破技术进行隧道开挖。

2.2爆破控制方案设计

（1）爆破区域环境分析。该隧道工程爆破区域主要集中在施工竖井西部DK24+143.65-DK24+443.65段，隧道顶部没有建筑；DK24+463.65位置距离隧道23m位置具有一建于20世纪90年代的砖砌民房。同时在DK24+600-DK24+800段隧道顶部具有若干座3层民房；DK24+780附近隧道顶部具有2栋建于20世纪80年代的仪器厂，均为天然浅基础砖混结构。本次爆破实验位于DK24+460位置，隧道穿越地层为中风化砂岩，隧道埋深为18m。

（2）爆破控制标准设计。依据国际规范《爆破安全规程》（GB 6722-2014）关于爆破对不同类型建筑构造物振动影响的相关内容，确定该隧道爆破施工模式下，普通砖砌方安全质点振动速度为2.8cm/s。考虑到爆破区域内多处建筑建于上世纪末，为避免原有建筑失稳，可设置局部地段控制标准为：普通砖砌房质点振动速度应<1.45cm/s。

（3）炮孔设计及施工。在炮孔设计与布置过程中，工程设计人员应掏槽眼→周边眼→后底板眼→内圈眼→二台眼→掘进眼的顺序，进行合理布置。同时控制各炮孔间距离。如控制内圈眼间距为周边眼间距的1.5倍等，保证控制效果。

为最大限度控制爆破对周边建筑物振动影响，本次隧道采用上下台阶法进行开挖，结合现场施工勘测数据，拟采用轻质气腿式凿岩机进行钻孔，炮孔直径为41.0mm。结合以往爆破施工经验，周边孔最小抵抗线光面爆破层厚度应为周边孔间距的1.2倍左右，即0.45m；在钻孔施工阶段，孔口距设计轮廓线为0.15m；掏槽眼孔间距取500mm。同时为保证爆破后开挖深度均一，拟设置掏槽眼深度深于其他炮孔0.3m；后底板炮孔取900mm，排距取800mm，爆破设计每循环进尺1.8m设置一个炮孔。具体炮孔设计方案见表1。

2.3爆破控制方案实施

（1）在爆破材料选择阶段，施工人员可根据各爆孔面层性质差异，选择不同类型的炸药。如在软岩光面掏槽眼、掘进眼爆破炸药选择时，需选择乳化炸药；而在后底板眼、内圈眼及周边眼爆破炸药选择阶段，则需要选择综合性能较佳的光爆炸药。

（2）在具体施工阶段，施工人员可以横通道为入手点，逐步向正洞掘进。即在进入正洞前期，施工人员需以一定角度向上、外部逐步扩展，直至挖掘至断面尺寸。而在进入正洞后，施工人员可将开挖面划分为上、下两个台阶。其中上台阶为3个分部，下台阶为两个分部。

在具体施工阶段，施工人员可综合利用中隔壁法+临时支护方式，进行断面开挖。在上断面施工完毕后，为保证施工效果，施工人员可在开挖断面进行中壁临时支护作业。即以17.5×17.5cm为标准，采用厚18cmC20网喷混凝土，进行1.72m格栅钢架的制作。同时依据无临空导坑的方式进行上下台阶逐层掏槽爆破。其中在第一次爆破施工阶段，地下管线爆破量程为0-2V，灵敏度为0.312，最大值为0.945cm/s，时间为0.072s，最大加速度为0.212m/s2，最大位移为0.153mm；而在第二次爆破施工阶段，地下管线爆破量程为0-2V，灵敏度为0.312，最大值为0.066cm/s，时间为0.095s，最大加速度为0.232m/ s2，最大位移为0.353mm；在第三次爆破时，地下管线爆破量程为0.1V，灵敏度为0.312，最大值为0.122cm/ s，时间为0.265s，最大加速度为0.131m/s2，最大位移为0.359mm。

在施工过程中，为避免已制作中壁临时支护损坏，施工人员可采用预留光爆层光面爆破的方式，在爆掏槽眼之后，逐次起爆周边眼、后底板眼、内圈眼及二台眼。本次工程预留光爆眼直径为48mm，孔深为87cm，孔间距为28cm，层厚为38cm，周边孔密集系数为0.74，线装药密度为0.23kg/ m，钻孔外插角为7°，可保证眼口、开挖轮廓线间距离在1023cm以上，保证眼底与开挖轮廓线持平。

（3）在预留光爆层设计完毕后，施工人员可利用非电导爆管系统根据不同起爆级别进行依次起爆。一般1、3、5、7、9、11、13、18几个级别爆孔起爆时间间隔应在55ms以上。

3.轨道交通隧道施工中的爆破控制效果监测

3.1轨道交通隧道施工中爆破控制监测

依据振动速度理论，结合《爆破安全规程》（GB 6722-2014）的相关内容，爆破控制技术实施效果主要以爆破质点振动速度为控制标准，爆破质点振动速度计算公式为：质点振动速度=（最大一段用药量1/3/爆破源中心至振动速度控制点距离）爆破振动衰减指数。

若设定本工程爆破振动衰减指数为1.66，最大一段用药量为990kg，爆炸源中心至振动速度控制点距离为23m。代入质点振动速度计算公式，可得出该轨道交通隧道工程爆破控制质点振动速度为2.25cm/s。与《爆破安全规程》（GB 6722-2014）相符。据此，施工人员可对后续爆破施工效果进行检测。针对轨道交通隧道开挖施工情况，由于施工区域内距离建筑最近距离为23m。因此，施工人员可以爆破周边23m位置砖砌民房为监测要点，设置两个监测点。随后利用DSVM-5C型振动测试仪，对爆破质点振动速度进行检测。

3.2轨道交通隧道施工中爆破控制监测效果分析

轨道交通隧道施工中爆破控制质点振动速度监测值见表2。

依据表2数据，可得出通过爆破控制技术应用，可控制质点振动速度在1.54cm/s以下。整体质点振动速度峰值均在低段位，最大限度降低了岩石夹制作用，具有良好的抗震效果。同时后期隧道开挖轮廓基本圆顺，隧道开挖面平整度较高。

4.结束语

综上所述，采用爆炸控制技术，可控制轨道交通隧道周边超欠挖距离在10.0cm以内，地表测得最大质点振动速度在1.54cm/s以下，保证了隧道开挖轮廓完整性及支护效果，确保爆破施工安全进行。

参考文献：

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[2]陈小红，许力强，邓骋，等.地铁隧道掘进爆破对人行天桥影响研究[J].施工技术， 2017 （17）： 114-117.