高軍會

1 工程概況

某地鐵工程施工標段包括曉—昌區(qū)間(八號線)、昌—江區(qū)間(二號線)隧道以及昌崗站(換乘車站)。在昌崗站建成并投入使用之前，曉港站和江南西站同為原二號線運營線的車站，本單位工程建成后，區(qū)間將通過昌崗站拆解后，形成新的二號線和八號線，原有直接聯(lián)系兩個車站的運營隧道部分將作為應急聯(lián)絡通道使用，如圖1所示。

施工前四個預留接口的長度約為23 m～38.8 m，且預留端頭距離運營線路最小距離為5.75 m～11.3 m。

新舊隧道接頭部位地質(zhì)部分為中風化和微風化層砂礫巖，其余部分為強風化砂礫巖。

2 施工方案

2.1 施工需要解決的問題

1)新建隧道與既有運行線路具體位置關系不明的情況下施工，可能導致嚴重安全及質(zhì)量事故的發(fā)生，我項目將承擔巨大的經(jīng)濟損失。2)新建隧道與既有運營隧道交叉口過渡段，橫向距離很小，如果開挖爆破不合理，將給既有隧道結構造成極大破壞。3)隧道施工地面建筑多為磚混結構的老式建筑，結構抗震能力比較低，施工將給此部分建筑物居民的生命財產(chǎn)安全造成很大影響。4)新建隧道施工期間，地鐵將正常運營，其運營時間為6：00～23：00，而爆破施工只能在白天進行。

2.2 方案制定前的調(diào)查工作

1)查閱既有線隧道相應位置的竣工圖紙，更全面的掌握了新建隧道與既有隧道的位置關系，同時也清楚了預留接口隧道的結構施工情況;2)對既有線結構的調(diào)查，確認了相鄰的運營線隧道的結構現(xiàn)狀;3)對周邊地面建筑物布設沉降觀測點，并設置爆破震動觀測點。

2.3 施工方案的確定

2.3.1 整體施工方案

隧道開挖至接近貫通前20 m后，按照貫通開挖爆破方案開始實施，盡量采用人工和機械開挖施工。隧道貫通階段開挖采取超短臺階法開挖，循環(huán)進尺1 m，并在上臺階實施超前鉆孔探測，確認貫通距離;初期支護按照超前小導管和掛網(wǎng)錨噴支護相結合的方案實施，每循環(huán)開挖爆破完成后，及時支護并噴錨封閉。

2.3.2 爆破施工方案

依據(jù)施工規(guī)范，鑒于實際地質(zhì)情況，采取密炮眼、小藥量、弱爆破的爆破開挖方法，控制爆破震速，最大程度的減小爆破施工對運營線路以及地面建筑物的影響。

1)控制最大一段爆破裝藥量和單孔裝藥量。單段最大爆破裝藥量是控制爆破地震動強度的關鍵。以地面建筑物基礎底部至爆源中心的距離R為安全控制半徑，選用質(zhì)點振速限值［v］= 1.0 cm/s為控制標準，根據(jù)薩道夫斯基的爆破震動速度公式反算得到各開挖部分允許的最大一段爆破裝藥量，即通過式Q=R3(［v］/K)3/a計算。其中，Q為同段最大藥量，kg;R為安全允許距離，m;v為質(zhì)點振動安全允許速度，cm/s;K，a分別為與爆破點至計算保護對象間的地形、地質(zhì)條件有關的場地系數(shù)和衰減指數(shù)。根據(jù)循環(huán)進尺1 m計算最大一段裝藥量為1.2 kg，同時，根據(jù)微分原理，炮孔按淺、密原則布置，控制單孔藥量，使一次爆破的藥量均勻地分布在被爆巖體中。

2)選擇合理的段間隔時差。根據(jù)炮孔的類型和巖石特性，段間隔時差多在50 ms～200 ms之間選取。主要考慮減震和降低爆堆厚度時取大值。本工程施工爆破控制的首要問題就是震動，因此，選擇爆破段間隔時差時我們就選擇200 ms附近的值。同時，為避免振動強度的疊加作用，在線網(wǎng)布置時1段～5段雷管跳段使用(見圖2，上斷面炮孔布置及起爆順序圖)。在雷管段數(shù)不足的情況下，采用減少單段雷管一次共同作用的炸藥量來進行控制。

3)選擇合理的掏槽形式。一般情況下，掏槽爆破的震動強度比其他部位炮眼爆破時都要大。因此選擇合理的掏槽形式及掏槽孔的位置，是本次隧道掘進中控制爆破震動的關鍵。根據(jù)隧道的地質(zhì)條件、掘進方法以及機械設備和工人的技術水平，結合直眼掏槽及斜眼掏槽優(yōu)缺點，我們采用了垂直復式大直徑中空楔形掏槽。掏槽孔的位置布置在離拱頂較遠的上斷面下部。

4)選用合理的周邊孔爆破形式。由于隧道上方為抗震性差的樓房、周邊需保護的對象(包括地鐵隧道和車輛)距離較近，所以施工采用預裂爆破，預裂孔間距為35 cm，這樣既可以最大限度減少對圍巖的破壞，又可以達到減震的目的。預裂孔采取非電毫秒雷管微差方式進行起爆，從而進一步減弱爆破地震效應，減小爆破地震動強度。

5)起爆網(wǎng)路設計。掘進爆破根據(jù)工程實際采用塑料導爆管非電微差起爆網(wǎng)路。上斷面分Ⅰ，Ⅱ兩區(qū)爆破，Ⅰ區(qū)爆破完畢再Ⅱ區(qū)裝藥爆破;下斷面根據(jù)實際情況一次起爆或分兩次起爆。

2.3.3 爆破施工管理

由于爆破噪聲及震動會影響居民生活，根據(jù)公安部門及城市管理部門規(guī)定，施工將爆破時間嚴格控制在9：30～20：00之間。爆破只能在地鐵運營的間隙中進行，由業(yè)主進行協(xié)調(diào)，聯(lián)系地鐵運營部門，安排專人駐站聯(lián)絡，及時通知爆破時間，以確保在爆破的時候避開運營列車。

2.3.4 測量與監(jiān)測

為保證區(qū)間隧道與既有線預留接口正確對接，保證隧道的貫通精度，在測量方面主要采取以下措施進行控制：

1)將施工使用的控制點與既有線施工控制點進行聯(lián)測。

2)利用既有線區(qū)間隧道內(nèi)竣工控制點對既有線線路中線的坐標和高程進行復核。

3)對隧道貫通橫向誤差分析。

在隧道貫通以前，隧道施工控制點布設為支導線，隨著支導線長度的增加，端點橫向誤差也會逐漸增大。導線端點橫向誤差采用以下公式計算：

其中，s為導線邊長;mβ為測角中誤差;n為支導線邊數(shù);ρ= 206 265。

如：曉—昌區(qū)間隧道距既有線最遠距離約150 m，則與既有線接口處的橫向誤差估計為：

4)在既有隧道距離接口20 m范圍內(nèi)設置拱頂下沉點和收斂監(jiān)測點，拱頂下沉點每隔10 m布置一個斷面，每個斷面布置1點～3點;收斂監(jiān)測點每隔10 m布置一個斷面，每個斷面布置4個收斂點;在距離既有隧道接口20 m時開始對既有隧道拱頂和斷面尺寸進行監(jiān)測，確保既有隧道安全。

5)根據(jù)新建隧道到既有隧道接口的距離，提前在既有隧道接口處地面布置爆破監(jiān)測點，先觀測記錄1次～2次爆破震速，取得爆破震速初始值，后期對隧道爆破進行定期震速監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整爆破裝藥量，將爆破震速控制在1.0 cm/s以內(nèi)。

在兩個區(qū)間隧道施工中，通過采取以上測量控制措施，控制隧道施工精度，保證了新建隧道與既有隧道的安全和順利貫通。

2.4 施工主要安全控制措施

因臨近已建成通車線路，為確保行駛車輛的正常運行和乘客及施工人員安全，保證工程順利施工，應做好安全保障和應急準備，所以我們將安全控制重點放在下面幾點：

1)距離接口處最后2 m巖層使用機械破除，不再爆破。2)嚴格控制爆破裝藥量，保證既有隧道結構安全。3)派專人駐站實時聯(lián)絡，及時通知爆破時間，保證列車通過間隙進行起爆。4)人員配備滿足施工需要：現(xiàn)場施工班長、技術人員、測量人員、試驗工程師、質(zhì)檢工程師、安全工程師、監(jiān)測工程師、爆破工程師，實行崗位安全責任制，人員分工明確。

由于制定了周全的安全預防和控制措施，通過施工過程的細致的安全工作，從而保證了施工的順利完成。

3 技術及安全措施實施效果

1)工作協(xié)調(diào)到位保證了施工順利進行。新線施工難免影響既有線的運營，但是我項目部通過多方面積極的工作協(xié)調(diào)，利用可用的條件，將這種影響降低到列車安全運營容許的范圍內(nèi)，從而確保了施工的正常進行。

2)爆破施工控制效果良好，兼顧了施工和安全需要。新線施工從土體開挖到結構施作，其原巖應力場要經(jīng)過多次變化，各施工步序間要進行多次應力傳遞與轉(zhuǎn)換。所以，在施工過程中，我們從爆破方案方面多考慮，修正原爆破方案，盡量降低爆破震速，確保了列車安全、正常運營，也保障了周邊居民的正常生活。

3)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)指導施工順利完成。監(jiān)控量測是聯(lián)系既有線安全運營和新線施工的紐帶，使兩者成為一個有機的整體。施工過程中我項目部加大了對新線的監(jiān)控測量頻率，對既有線路在施工安全影響范圍內(nèi)的結構進行布點，觀察分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)修正施工方案，進而指導開挖爆破，保證了隧道的順利貫通。

4 結語

城市地鐵施工涉及面很廣，影響因素很多，暗挖隧道施工的關鍵是監(jiān)控量測、安全及質(zhì)量的控制及協(xié)調(diào)、科學合理的方案以及人員的系統(tǒng)配備。面對復雜的施工環(huán)境，通過統(tǒng)籌考慮，在確保工程進度、質(zhì)量、安全的前提下，兼顧了周邊居民的利益以及地鐵的安全和正常運行，方案實施效果良好，為類似工程的施工提供了一種較好的借鑒經(jīng)驗。

［1］ GB 6722-2003.78-80，爆破安全規(guī)程［S］.

［2］ 劉殿中.工程爆破實用手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1991：50-56.

［3］ 張佩昊，張富田，李 贊.微差爆破技術在廣州地鐵施工中的應用［J］.都市快軌交通，2006(3)：70-73.

［4］ 中國力學爆破委員會.爆破工程［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1992.