盾构法隧道工程爆破技术分析

陶红杰

（中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司， 北京 101100）

1 项目概况

橫琴隧道1 号工作井～湾仔北站区间位于珠海市市区南湾大道，本段线路周边存在民房、厂房、学校、高端酒店、写字楼等建筑。盾构隧道左线DK2+748.926～DK3+986.200，全长1.237km，右线YDK2+764.071～YDK3+994.380，全长1.230km，双洞单线，采用盾构法施工。盾构区间分别设置半径R=400m、R=500m 及R=800m转弯段，区间盾构段纵断面为下坡，最大坡度为15.7‰，隧道顶覆土厚度6.1m～16.5m。右线YDK3+500～3+540、YDK3+575～3+635、YDK3+671～3+673 段为新勘探增加的上软下硬不良地质段。

2 预裂爆破试验

为保证爆破期间周边建筑物安全及岩层爆破效果，在正式爆破前，需要做好预裂爆破试验，确保后期爆破作业能够顺利进行，以下主要就针对预裂爆破试验相关进行分析：

2.1 试验区间段

1.选取右线里程YDK+513.7～526.0 作为试验A 区，孔网参数为0.6m×0.6m，梅花形布置。

2.选取右线里程YDK+575.0～673.0 作为试验B 区，孔网参数为0.7m×0.7m，梅花形布置。

2.2 爆破装药参数

1.A 区取YDK+522.4～524.4 为分析对象，共布置有4 排共58 个爆破孔，平均岩厚7.4m。

图1 A、B 区爆破布孔图

2.B 区取YDK+618.4～620.8 为分析对象，布置有4 排共46 个爆破孔，平均岩厚7.2m。

3.A、B 区设计相同的炸药单耗2.3kg/m3，装药形式为单孔多药包间隔装药，分段采用单药包单段方式。施工参数如下表示：

表1 装药参数对照

2.3 爆破效果

A 区爆破效果取芯照片(爆破效果较好，岩体破碎度高)

图2 A 区爆破效果

B 区爆破效果取芯照片(爆破效果一般，破碎度不均匀，个别芯样超出控制值，盾构出渣有隐患)

图3 B 区爆破效果

2.4 震动测试结果

表1 A 区震动测试结果

表2 B 区震动测试结果

通过上述试验结果，结合工程实际情况，由于爆破区域距离周边建筑较近，最近距离小于10m，通过爆破控制技术难以控制每次爆破振速均在安全允许范围内，因此最佳措施是将爆破区域同建筑隔离开，目前最好的措施就是设置减震孔。

根据多个项目的钻孔施工经验，当孔间距小于30cm 时，钻孔难度非常大，成孔率低，因此减震孔应可以按30cm 梅花形布置。而单排减震孔的纵向隔断面积仅达到1/3，减震效果较软，因此应设置双排减震孔，使减震面积达到2/3 甚至更高。

3 盾构法隧道工程爆破技术分析

本工程隧道上方为南湾南路，路面为双向6 车道，考虑进行道路导改后具备地面处理条件。对已探明的不良地质段首先采用地面加密钻孔补勘，补勘钻孔20m、10m、5m 逐步加密，确定软硬不均地层分界线精确位置。

3.1 施工准备

1）施工现场围蔽，围蔽范围为盾构开挖边线外1 米，个别位置根据交管部门要求倒边围蔽。2）本工程爆破区域YDK3+507-3+540 位于交通繁忙地段，在做好正常作业时的人员和设备准备的同时，要对每日的设备吊装转运、泥浆清运、材料运输、成孔保护、移动照明做充分的考虑。（3）考虑到周边环境复杂，路面为珠海市交通主干道，周边居民楼较多，楼层较高，有学校、高大挡墙等，爆破施工须严格控制爆破震动。采取减小爆破孔间距，按照0.6m×0.6m 布置，减少炸药量，同时在爆破区域外侧布设两排0.3m×0.3m 减震孔的方法减弱爆破产生的震动，减小对周边环境的影响和安全风险；同时在每4 个爆破孔中心布设一个空孔（辅助孔），以提供爆破临空面，保证岩石破碎效果。(4)施工放线采用与盾构施工相同坐标系的控制点数据，地面放线前对周边控制点进行复测，保证测量和放线位置的准确可靠。

3.2 钻孔定位

钻孔定位南方S86TRTK 系统、TS15 全站仪配合进行平面定位，要求实测孔位与设计孔位偏差不超3cm。钻孔施工前首先需对每个钻孔点位进行人工探孔，机具采用洛阳铲，深度2.5-3m。根据现场控制网复测提供的基准点引至施工区附近，使用水准仪进行标高控制和校核。钻孔过程中没2m 进行垂直度偏差检查，防止偏差过大。

3.3 钻孔验收

钻孔完成后，由现场工程师进行验收。同时记录详细的钻孔参数，包括编号、里程、钻孔直径、孔距、岩面标高、终孔深度等。

3.4 装药与警戒

为了现场机械设备及施工人员的安全，装药爆区范围内必须初步警戒，做好现场人员及设备物资等清理工作。

钻孔完成后，按如下程序操作：1）检查钻孔深度；2）按设计及规范要求加工起爆体和炸药；3）检查炸药是否到达孔底；4）填塞炮孔上部；5）联网并经反复检查后无误开始警戒。

3.5 安全警戒与起爆

建立以爆点为中心，爆破半径100 米的警戒圈，设置警戒标志；设立爆破警戒指挥系统，用无线电对讲机和移动电话作为联系方式，保证信息联系畅通，确保爆破安全万无一失。

3.6 封孔

爆破施工完毕后，施工场地会留有残孔，孔内有剩余的PVC 套管。需要用瓜米石干拌水泥对爆破孔进行密封堵塞，并辅以注浆填充措施，以避免盾构通过爆破区域时发生无法保压、地面冒浆等事故。为保持盾构机通过爆破处理孤石区域时土压的稳定，在爆破处理（孤石或上软下硬地层）完成后，需将盾构机即将通过的影响区域进行静压浆处理，本方案采用袖阀管桩或者双液注浆进行施工。

4 结语

在完成爆破后，根据相关施工经验，本工程中选取每9 平米爆破区域布置一组取芯孔来检验效果。同时，根据取芯情况调整取芯参数，确认预裂爆破效果。经检查爆破效果良好，岩石破碎程度满足盾构施工要求，地面未发生冒浆等现象，爆破完成后岩体碎石可顺利通过刀盘开口进入土仓，并能通过螺旋机，进而提高施工效率，缩短施工工期。