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摘要：近年来为了缓解交通压力，国内大中城市掀起了地铁交通建设的热潮，城市地铁交通线路大部分下穿城市主干道，且一般设计为浅埋。城市地下隧道在施工过程中经常会遇到较硬的岩层地段，需要采取爆破开挖的方法。在距离地面只有几米的地下进行爆破作业，尤其是建筑密集的环境下，需要严格控制爆破振动。为保障爆破作业的施工安全，降低爆破对隧道的影响，需要在设计及施工时对方案不断地进行优化和改进。
关键词：城市隧道；爆破开挖；技术
近几年来为减少交通压力，在国内各大中城市开始了地铁建设的热潮，而城市地铁的交通线路大多数下穿城市的主干道，并且一般设计是浅埋。在施工过程中城市地下隧道常常会遇到坚硬的岩层段，这就需要利用爆破挖掘的方法。在距地面仅有几米的地下实行爆破作业，特别是在建筑密集的条件下，更需要严格的控制爆破的振动。为了保证爆破作业施工的安全，减少爆破对隧道产生的影响，需要在设计以及施工时不断地改进和优化方案。
1 工程概况
在武汉市交通轨道二号线的一期工程中宝通寺站Ⅲ号、Ⅳ号出人口处的过街段通道的爆破工程处于武珞路的地下，为东西走向。而Ⅲ号出人口则在车站的东北角，Ⅳ号的出入口位于车站的西北角，暗挖段的主要围岩级别是Ⅳ。本工程的Ⅲ、Ⅳ号出人口处过街段使用暗挖法来爆破掘进。依据通道的结构设计要求，在Ⅲ号暗挖段的结构埋深为4.5～5.0m，总长为31、97m，爆破净空高为5、84m，宽为8、96m。在Ⅳ号出入口的暗挖段埋深为4、0m，总长为57、77m，爆破净空高为6、14m，宽为6、46m。
2 开挖总体方案设计
因为过街通道建设于城市主干道下，上部车辆流通量较大，建筑物分布密集，施工管理人员必须要制定科学、合理的开挖方案，这样才能保证爆破开挖施工技术应用专业性、规范性，避免对周围环境造成较深影响。
为了大幅度降低爆破开挖施工对周围环境可能造成的不良影响。在隧道开挖施工工作实践中，爆破操作人员需要控制装药量，应用微差爆破技术，落实台阶爆破施工方式。在爆破中对进尺循环进行严格控制，避免爆破振动对道路以及周围建筑物运行造成不良影响。对爆破开挖施工管理，需要采用动态化控制原则。施工管理人员需要依据爆破施工检测结果，以及周围建筑物、管道工程运行情况检查结果，对爆破施工有针对性的进行改良和优化。为了提高爆破安全，强化爆破施工质量，爆破人员需要将进尺控制在105 米以下。不仅需要保证岩石破碎，同时还能降爆破带来的不良影响降到最低。
3 爆破振动监测及方案优化
3.1 爆破条件与监测方案
为了确保隧道出口段施工安全，隧道拱部采用超前小导管支护、墙部为中空注浆锚杆、初衬为钢格栅结构支护设计；台阶法施工，上、下台阶间距为2～5倍洞径；上台阶采用楔形掏槽掘进爆破，下台阶采用水平孔拉槽爆破，爆破时采用毫秒延期爆破技术控制爆破振动对初衬结构以及地表的影响；浅埋段掘进循环进尺控制在1.0～1.5m。振动监测以采集掘进爆破时地表和隧道出口段钢筋混凝土套拱结构上的垂直振动速度为主，以洞内衬砌振速监测为辅。振动监测采用TC–4850爆破振动记录仪和速度传感器。通过对不同部位振动速度的监测来调整、优化爆破参数。现场监测以掌子面为中心，重点监控隧道出口开挖段、洞身开挖浅埋段爆破振动及其变化规律。
3.2 爆破过程分析
一般情况下，对于隧道爆破的减振优化，主要从改变爆破形式，增加段别，减少最大单响装药量等方面考虑。尤其是当开挖掘进面通过地下管线所在位置的下方时，更应当严格控制爆破参数，降低爆破振动对管线的影响。由萨道夫斯基经验公式可以知道，振动与最大单响药量成正比，因此控制用药量是控制振动强度最有效的措施。将一次爆破总药量分成多段毫秒雷管延时起爆，这样在总药量不变的情况下，最大振动速度可以得到相应程度的降低。在抬炮爆破时，应当更加细化雷管的段别布置。每个断面分为左、中、右三个区域，每个区域从上到下依次增加雷管段位。起爆顺序依照先中间、后两边的方案进行，保证单孔单响。
3.3 爆破结果和控制措施
1）充分利用同段雷管起爆延时的分散性
隧道掘进，通常设计段位较高的雷管起爆辅助孔和周边孔，此时临空面较好，同时，高段位雷管起爆延时分散性大，设计中适当增加同段位爆破的炮孔数，不会显著加大爆破振动强度，同时又有利于爆破施工，改善爆破效果。隧道施工环境复杂时（如下穿重要建筑物，临近既有隧道等），选择高精度的数码电子雷管，可实现延期时间的精确设置，充分发挥电子雷管错峰降振的技术优势，达到控制爆破振动峰值、提高爆破效率的目的。
2）爆破振动监测与参数优化
浅埋隧道开挖，应对爆破施工全过程进行振动观测，同时配合隧道常规项目的监测（如地表沉降、洞周收敛、拱顶下沉等），全面监控隧道爆破开挖及其振动效应，不断调整和优化爆破参数。监测的重点应放在成形浅埋隧道的地表、衬砌结构、浅埋洞口段套拱及其与围岩交界处等。
3）选择合理的掏槽结构形式
振动监测结果表明，在隧道各部分炮孔单响药量大致相同的条件下，掏槽孔爆破引起的振动显著增强。分析原因：掏槽区爆破，围岩夹制作用显著，因而产生的振动强烈。为此提出复式楔形掏槽结构形式，即将大楔形掏槽结构改为复式小楔形掏槽结构，一方面使各掏槽炮孔装药量减小，另一方面前一级掏槽爆破为后一级掏槽提供爆破临空面，爆破振动强度和岩体破碎效果得到改善，同时循环进尺亦有所提高。
总之，开挖城市地铁的过街通道，当遭遇坚硬岩石时，假如开挖区处于闹市，周边环境复杂，这就需要制定更加安全的设计方案，同时绝对控制单段的起爆药量。开挖较长及较宽的地下过街通道，应该实施多断面依次开挖，避免在同一时段对同一大断面进行爆破开挖，以降低隧道施工的风险。开挖城市地下隧道，影响因素十分复杂，在根据设计方案进行施工的同时，应监测相关的数据，特别是爆破振动时的数据，以便不断改进优化方案，提高隧道施工的安全性。
参考文献：
[1] 蒋培,段卫东,韩传伟. 城市浅埋隧道爆破开挖施工技术研究[J]. 爆破,2014,01:75-78+123.
[2] 刘民. 浅埋隧道爆破开挖与监控技术研究[D]. 北京工业大学,2012.
[3] 巨宏伟. 论述城市浅埋隧道爆破开挖施工技术[J]. 四川水泥,2016,09:207.
论文作者:郭军浩
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/15
标签：隧道论文; 药量论文; 雷管论文; 城市论文; 进尺论文; 结构论文; 地下论文; 《基层建设》2017年6期论文;