中国水利水电第七工程局有限公司 四川成都 610081
摘要：在经济全球化的大趋势下，我国经济得到空前的发展，尤其是对于交通而言，地铁矿山法隧道下穿小区爆破控制技术的出现，使得我国交通运输迈上新台阶。然而，地铁矿山法隧道下穿小区爆破控制技术在应用的过程中，极容易造成噪音干扰，甚至还会对周边的建筑物、环境等造成一定的干扰。因此，为了解决这种现状，本文就西丽湖站作为研究对象，对其使用的矿山法隧道下穿小区爆破控制技术进行详细的探究和分析，为我国交通行业的进一步提供理论性的指导。
关键词：地铁；矿山法；隧道下穿；爆破；控制技术
一、项目工程概述
西丽湖站位于深圳市南山区野生动物园南侧、西湖林语名苑北侧的丽水路上，呈东西走向。车站北侧为深圳市野生动物园，南侧为深圳大学城清华大学园区、西湖林语名苑小区，与清华大学园区最近距离12m，离西湖林语名苑最近距离11.8m。车站为明挖地下岛式车站，标准段设计为地下单柱双跨或双柱三跨的矩形框架結构，全长565.8m（含站后折返线）。结构围护主要选用Φ1200@1350（Φ1000@1200）钻孔灌注桩＋Φ600旋喷桩桩间止水的围护结构形式，在与西湖林语名苑小区及动物园管理处临近处，围护结构选用整体性和止水性较好的地下连续墙（800mm厚），局部基岩凸起段采用吊脚桩+锚喷支护，如图1西丽湖站平面示意图。
图1 西丽湖站平面示意图
基坑石方主要集中在车站西端盾构始发井及其后120m区段，为中～微风化花岗岩层，岩石区域面积约5000平方，沿丽水路自西向东长200m，南北宽19.4m，石方开挖深度15～5米，需开挖的微风化花岗岩约3万方。岩体呈块状、巨块状，节理裂隙较发育，岩石抗压强度在85～119Mpa，属坚硬岩，岩体质量等级为Ⅳ级。
二、项目工程施工的难点和重点
2.1与既有建筑物的影响
车站主体部分长295.45m，宽19.4m，最大开挖深度19.1m，属于深基坑土石方开挖，隧道主要是从密集型的建筑区下方穿过，并且该地区的房屋基础主要由天然扩大基础和桩基础这两种类型，其中，隧道下穿上方的桩基础最小净距离达到了5.8米，而隧道下穿侧面的桩基础最小净距离仅仅只有1.2米。另外，该地段图层覆盖厚度约有10-20米不等，建筑群建设时间久、耗损较为显著，一旦施行地铁矿山法隧道下穿小区爆破控制技术，极有可能造成原有建筑物结构开裂，或者是建筑物倒塌的事故。
2.2外部环境
第一，前期征地等相关问题，导致车站土石方开挖工期紧张，石方月爆破开挖指标需达8000m3/月以上，才能确保盾构始发场地及工期目标，在复杂爆破作业环境条件下，施工难度大。第二，爆破区西湖林语名苑小区及商铺，距离盾构始发井最近约12～13m，且临近有混凝土连续墙及支挡结构，盾构始发井西侧附近道路车辆及人流量较大且不能阻断交通，对爆破震动及飞石、爆破冲击波及噪声、爆破烟尘等控制要求严格。
三、地铁矿山法隧道下穿小区爆破控制技术具体的施工方法
3.1钻爆技术
昌沙区间隧道的开挖，需要依靠爆破的开挖，但是，爆破的过程中，需要对这几个技术要点进行分析。即第一，钻爆开挖时，需要尽可能的控制爆破震动引起的上方软弱土层的坍塌，进而危及到地表建筑物的稳定性和施工的安全性；第二，暗挖隧道期间，由于上下重叠之间的间距过于窄小，在进行开挖环节时，爆破震动极容易对先有的隧道造成影响，严重的，极有可能造成一定的破坏；第三，隧道本身就埋藏较浅，与表层建筑物的距离非常近，钻爆的方式对建筑物造成破坏是必然的。借此，就具体的应对措施进行阐述。如图2西丽湖站明挖基坑硬岩爆破控制施工工艺流程。
图2 西丽湖站明挖基坑硬岩爆破控制施工工艺流程
3.1.1爆破器材
此次隧道矿山法施工区域，主要选用的就是国产Ⅱ系列15段非电毫秒雷管，采用软化的方式进行炸药的起爆工作。
3.1.2掏槽方式
此次隧道矿山法施工区域，主要采用的就是楔形掏槽的方式。每次爆破进尺不超过1.00m，台阶法施工每次爆破进尺在0.75m左右。掏槽区炮眼深度控制在0.70m~1.20 m左右，每炮循环进尺控制在0.50m~1.00m左右。控制单段药量和爆破规模以达到控制质点振速的目的。围岩较好的地段，在地面安全有保障的前提下，可以将隧道下断面每 炮循环进尺稍微加大，基本控制在1.00m~1.50m，以确保施工周期稳定。
3.2减震方案
在进行地铁矿山法隧道下穿小区爆破控制技术通常会采用台阶法的方式进行开挖，分别是上下台阶，并且上下台阶都采用了光面爆破技术。另外，对单段的装药量要进行有效的控制，从而达到控制爆破的规模，以及控制原点振动的目的。同时，周边进行光爆孔安装时，要根据设计之间的间距进行相对应的布置，并且还要在施工的过程中，根据爆破的效果进行炮孔之间间距、装药量和爆孔深度等的调整。单段允许药量的限制。根据萨氏公式，以及参数实际的经验性数据K和ɑ，回归之后得出K=120，ɑ=2.0，同时，以质点允许的振速最大值1.5cm/s作为最高的控制标准，在该区间内，隧道埋深度控制在15m左右，并且将这些数据代入公式得出，掏槽区内的最大段的装药量必须要控制在4.7kg的水平上。如联络线里程LLDK0+074.000～LLDK0+084.500（距离水泵房3.8m）、LLDK0+094.500（穿过水泵房3.8m）～LLDK0+107.797（距离结构端墙5.8m）。采用上下台阶短进尺小药量的爆破方案。图3台阶法钻爆示意图和图4第二次起爆网络示意图。
图4 与2号线隧道贯通超前导洞段参数
3.5爆破网络
采用导爆管雷管起爆网路和数码电子雷管起爆网路。导爆管雷管时采用并联网路，要求厂家将雷管段别增加到20段，以利于一个循环能够爆破尽量多的炮孔数。如采用数码电子雷管每个循环爆破的炮孔数不受限止。数码电子雷管的段别时差设定为25ms，实际施工中可根据测震数据进行调整，以达到最佳效果为止。如表2爆破技术综合参数表。
表2 爆破技术综合参数表。
3.6爆破技术措施
在两次的爆破的试验中，均采用了单层橡胶被服防护方法，因为其混杂在爆破石渣内部，所以，导致爆破后清渣的过程造成了极大的困难，借此，采取了取消单层橡胶被服，增加覆渣厚度的办法，并且为了施工强度需要，在每组内分别增加一个微差段别。当然，适当的增加钻孔的深度，可以有效地增大爆破规模及功效。钻爆台阶及爆破网络调整：采用手风钻钻孔，钻孔直径42mm，台阶高度1.8～2.5m。采用孔内微差延时、孔外微差延期的非电顺序起爆网络，每6孔为一组，每组孔内依次装Ms1、Ms3、Ms5、Ms7、Ms9、Ms11段非电导爆管孔内延时，除第一组直接采用电雷管激发外，其它各组之间均采用Ms13段孔外串接延期，依次按照相关顺序起爆。另外，在进行被服结构调整时，采用孔口双层砂袋+2.0m覆渣的覆盖方式，同时为防止覆渣过程中破坏起爆网络，在孔口进行沙袋防护之后，先采用塑料电工扣线槽进行导爆管起爆网络保护，然后再对其进行压渣覆盖。爆破震动强度主要与爆破器材、岩石波阻抗、地形地貌 条件、爆破方式及爆心与震动测点的间距等因素有关，因 此，降低爆破震动将从以下几个方面入手：
3.6.1选择合理的炸药品种
炸药品种与炸药的爆破震动速度有直接影响，根据工 程地质和水文地质条件，本工程施工中采用：在掏槽眼和辅 助眼部位选用防水效果好的乳化炸药，在周边眼部位选用 小直径低爆速的光爆炸药。
3.6.2选择合理的雷管起爆时差
设计爆破网络为孔内微差，孔外同段的非电微差起爆 技术。导爆管一般跳段使用，使段间间隔时间大于50ms，防 止地震波相叠加而产生较大的震动。
3.6.3选择合理的掏槽形式
爆破成功与否的关键在于掏槽的水准，同时掏槽也是 产生最大爆破震动速度的主要震源。为了达到减震的目的，选用楔形+密排监控眼混合掏槽法，即充分利用楔形掏槽的易抛掷和减震作用与贯通掏槽的贯通临空面来最大限度 地减轻地震动。
3.6.4选择合理的钻爆参数
根据开挖断面的大小、部位、工程地质情况、周边环境 条件等，选择合理的炮眼深度、间距、掏槽形式、装药量、起 爆顺序等钻爆参数，炮眼采用线形布孔、线形起爆，注意提 高装药质量和炮口堵塞质量，达到减震和施工效果的预期目的。
3.6.5确定单段最大装药量
单段最大装药量根据爆破振速的大小确定。控制基准 按规范中规定的对地面建筑爆破垂直振速允许值控制，砼或钢筋砼结构：2.5cm/s；一般砖石结构：1.5cm/s；砖砌平房：0.8cm/s~1.0cm/s。针对小卫街~孝陵卫站区间隧道的实际情况，我们制 定的爆破振速基准为：地面建筑物的爆破振速：2.0cm/s；后开挖隧道爆破引起的先开挖隧道衬砌内的爆破振 速：5.0cm/s。
3.6.6最小爆距的确定
为了最大限度地减轻对周围地层的扰动，减少对居民的干扰。结合现有资料，并积极向业主、设计院等单位咨询，并经实地踏勘调查，初步掌握区间隧道重要控制建筑及地 下建筑距隧道的最小距离，并依此来确定最小爆距。以地面建筑物基础底部（或地面）至爆破源中心的距离为安全控制 半径，并以质点垂直振动速度限值作为控制标准，进行反算各部分所允许的单段用药量。
3.6.7段最大装药量的确定
根据萨氏公式V=K（Q 1 /3/R）?，根据爆破规范规定，并 根据施工经验、结合地层地质情况，选取适当K，?值。利用 公式[Vmax]=K（Q 1 /3/R）?，反算出所允许单段最大装药量 Q，并在施工中不断根据监测结果及爆破效果来调整单段 装药量，或根据爆破漏斗试验来调整。控制了掏槽眼爆破振速就比较容易控制其它有更多临 空面区域的爆破振速。在爆破震动监测信息反馈下可适当 增减单段药量。根据萨氏公式V=K（Q 1 /3/R）?，由于?>1，在K，?为 常数，Q值一定的情况下，V!1/R?，故爆破设计时，掏槽区 应尽量设置在底部，以加大掏槽区爆破源距地表的距离，降 低爆破振速。掏槽眼采用分层装药结构以分散装药集中度，减轻震动。
3.6.8起爆顺序
按以下顺序起爆：掏槽眼∀掘进眼∀内圈眼∀上台眼 ∀周边眼∀底板眼。
3.7测点布置
实际爆破施工中，为了建筑物的安全，在上断面爆破时 分别在地表隧道中线，邻线隧道垂直距离最近点，地表建筑 物的基岩分别设置了垂直向测点。
论文作者:王劲超
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/18
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