李鋼

（中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司，北京市 100000）

0　引言

在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展下，地鐵工程也得到了快速的發(fā)展。由于地鐵工程所處的施工環(huán)境建筑物密集，在使用爆破法進(jìn)行開(kāi)挖施工時(shí)，產(chǎn)生的地震波會(huì)對(duì)地表建筑物產(chǎn)生非常大的影響。為了保證施工安全，需要采用爆破減震控制技術(shù)來(lái)對(duì)隧道爆破開(kāi)挖進(jìn)行控制，降低鉆爆過(guò)程中對(duì)建筑物產(chǎn)生的影響。

1　工程概況

青島地鐵1號(hào)線全長(zhǎng)59.95 km，線路起于黃島區(qū)峨眉山路站，止于城陽(yáng)區(qū)東郭莊。全線沿黃島長(zhǎng)江路、濱海大道向北過(guò)海至主城區(qū)的團(tuán)島，沿費(fèi)縣路、膠州路、延安路、和興路、人民路、四流路、重慶路、鳳崗路、中城路、S209至城陽(yáng)東郭莊，全部為地下線，最高運(yùn)行速度100 km/h。二標(biāo)段線路全長(zhǎng)29.072 km，線路自貴州路站—青島站—青島北站，瑞汽區(qū)間大斷面—春陽(yáng)路（不含正春區(qū)間），共計(jì)19站19區(qū)間，二標(biāo)03工區(qū)施工任務(wù)為中山路站、江蘇路站、廣饒路站的土建施工工程。該標(biāo)段地處青島市北區(qū)鬧市區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，緊鄰居民樓和商業(yè)設(shè)施，因此在鉆爆施工時(shí)的減震控制就尤為重要，這本身也是施工過(guò)程中的一大難點(diǎn)。本文以此工程為例，對(duì)地鐵工程暗挖鉆爆過(guò)程中減震控制措施進(jìn)行探討。

2　爆破減震控制的重要性

在人群密集、建筑群落多的城市進(jìn)行隧道爆破操作時(shí)，需要充分重視施工對(duì)周圍環(huán)境、道路和建筑物的影響，主要包含以下幾方面的內(nèi)容：

（1）在進(jìn)行隧道開(kāi)挖過(guò)程中，會(huì)使地表發(fā)生沉降從而對(duì)建筑物的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

（2）由于在建筑林立的城市進(jìn)行爆破，會(huì)產(chǎn)生一定的震動(dòng)，從而對(duì)建筑物產(chǎn)生影響。

在此區(qū)域進(jìn)行施工時(shí)，由于爆破源距離地面建筑物的距離較近，則爆破產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)建筑物的影響更加顯著，過(guò)強(qiáng)的震動(dòng)會(huì)使建筑物墻體發(fā)生開(kāi)裂、涂料脫落、門窗破裂等現(xiàn)象，更為嚴(yán)重的則會(huì)影響建筑物的安全和穩(wěn)定性，引發(fā)工程糾紛。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，居民的維權(quán)意識(shí)逐漸增強(qiáng)，對(duì)爆破國(guó)內(nèi)工程的安全性和可控性提出了更高的要求[1]。在淺埋暗挖隧道施工過(guò)程中，采用保守的爆破震動(dòng)控制方式，能夠有效地控制爆破所產(chǎn)生的震動(dòng)，但是會(huì)大大增加施工的成本，降低施工效率。因此在城市進(jìn)行淺埋暗挖隧道施工過(guò)程中進(jìn)行爆破工作，需要不斷增強(qiáng)爆破對(duì)周圍環(huán)境、建筑影響的可控性。

3　爆破設(shè)計(jì)與施工

3.1　爆破概述

該地區(qū)隧道為典型的城市淺埋暗挖隧道，地理環(huán)境直接決定了施工方法，因此在該工程施工過(guò)程中，需要密切關(guān)注和控制爆破震動(dòng)。爆破引起的震動(dòng)程度越小，則對(duì)地面建筑、圍巖的影響程度就越小，并且還能對(duì)地表沉降進(jìn)行有效控制。該區(qū)間隧道與建筑群距離較近，并且存在大量的管線，因此為了有效降低爆破所產(chǎn)生的震動(dòng)，保證地標(biāo)建筑物的安全性，需要最大限度地減少爆破次數(shù)，嚴(yán)格按照施工要求來(lái)進(jìn)行操作，并且采用上斷面短進(jìn)尺、下斷面深進(jìn)尺的方式來(lái)進(jìn)行隧道的掘進(jìn)工作。

3.2　爆破震動(dòng)控制因素分析

（1）當(dāng)單獨(dú)隧道段進(jìn)行爆破時(shí)所使用的爆藥量和齊發(fā)爆破過(guò)程中每個(gè)孔裝入的藥量相同時(shí)，齊發(fā)所產(chǎn)生的能量大，并且震動(dòng)效果較弱，避免出現(xiàn)震波疊加的現(xiàn)象。

（2）增加間隔時(shí)間能夠有效減弱爆破地震強(qiáng)度。當(dāng)間隔時(shí)間延長(zhǎng)后，爆破所產(chǎn)生的震動(dòng)強(qiáng)度會(huì)到達(dá)極限，再延長(zhǎng)間隔時(shí)間后，震動(dòng)效果會(huì)增加，然后固定在某一個(gè)數(shù)值。

（3）當(dāng)爆藥量一定時(shí)，其他因素不變時(shí)，爆破的段數(shù)越多，在等距離上質(zhì)點(diǎn)的震動(dòng)速度最小，由此可以判斷，其震動(dòng)強(qiáng)度較小[2]。

（4）在進(jìn)行爆破方案和爆破參數(shù)選擇過(guò)程中，需要通過(guò)調(diào)整爆破參數(shù)來(lái)對(duì)爆破所產(chǎn)生的震動(dòng)進(jìn)行有效的控制。

3.3　爆破器材的選擇

為了便于進(jìn)行裝藥和提高防水效果，在隧道區(qū)間需要使用光面爆破直徑小、爆速低的乳化炸藥。

為了提高爆破的效果，并且確保爆破的安全性，需要在隧道采用非電毫秒雷管起爆系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行操作。通過(guò)導(dǎo)爆延期雷管來(lái)對(duì)起爆的順序進(jìn)行控制，這是目前隧道中使用最為廣泛的起爆方法。

3.4　爆破參數(shù)的確定

對(duì)周邊孔之間的距離E和最小抵抗線W進(jìn)行確定，確定周邊孔密集系數(shù)M，確定裝藥量Q；確定出不耦合系數(shù)T，對(duì)光面爆破孔的布置和數(shù)量進(jìn)行計(jì)算。在進(jìn)行爆破操作之前，需要對(duì)光爆參數(shù)進(jìn)行確定，這樣才能獲得更好的光面爆破效果。由于地質(zhì)條件和施工條件的不同，在進(jìn)行光爆參數(shù)進(jìn)行選擇過(guò)程中，首先需要憑借經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行參數(shù)的初步選定，然后再借助現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)對(duì)其最終的參數(shù)進(jìn)行確定。最后按照試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)參數(shù)來(lái)進(jìn)行正常的爆破參數(shù)設(shè)定[3]。

3.5　大斷面臺(tái)階法

在進(jìn)行隧道爆破設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要采用以光面爆破方式為主，預(yù)裂爆破技術(shù)輔助的方式進(jìn)行操作。爆破示意圖如圖1所示。按照隧道的開(kāi)挖速率來(lái)進(jìn)行爆破操作，上臺(tái)級(jí)高度為2.8 m，采用光面爆破的方式來(lái)進(jìn)行操作，每向前進(jìn)尺0.7 m，需要預(yù)留一部分土量，這樣才能有效減少爆破產(chǎn)生的震動(dòng)量；中臺(tái)階高度為3.0 m，每進(jìn)尺2～3 m，預(yù)留一部分土量，等待左右兩側(cè)完成爆破且支護(hù)搭建完成后，再采用普通爆破法進(jìn)行操作。下臺(tái)階由于具有一定的臨空面，可以采用預(yù)裂爆破的方法來(lái)進(jìn)行操作，并且能夠有效減少爆破所產(chǎn)生的震動(dòng)效果。

圖1　爆破示意圖（單位：cm）

3.6　軟弱圍巖隧道爆破

在設(shè)計(jì)輪廓線上設(shè)置一排密孔，孔內(nèi)不進(jìn)行炸藥的裝入，靠近密孔還存在一排孔為減弱加密炮孔，其裝藥量為正常藥量的一半，內(nèi)側(cè)的輔助孔和掏槽孔為正常裝藥孔道，各個(gè)裝藥孔同時(shí)進(jìn)行起爆操作。在軟弱圍巖進(jìn)行爆破操作時(shí)，按照上、下臺(tái)階分別爆破的方式來(lái)進(jìn)行施工操作。

3.7　小間距隧道爆破

首先需對(duì)小導(dǎo)管進(jìn)行注漿操作，這樣能夠有效增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。其次借助微差爆破控制技術(shù)，采用分段起爆的方式來(lái)進(jìn)行操作。并且對(duì)裝藥量進(jìn)行控制，這樣不僅能有效降低施工成本，而且還可對(duì)爆破效果進(jìn)行有效控制。采用小段數(shù)進(jìn)行爆破，震動(dòng)效果較大，對(duì)周圍建筑物的影響較大；但是采用多段數(shù)進(jìn)行操作時(shí)，無(wú)法對(duì)其爆破效果進(jìn)行控制。因此需要對(duì)分段裝藥量進(jìn)行控制，才能有效控制爆破所產(chǎn)生的震動(dòng)強(qiáng)度。

此外，在爆破物體和保護(hù)體之前，需要設(shè)置不裝藥的單排或雙排減震孔，這樣能夠有效降低震動(dòng)效果。同時(shí)需要對(duì)一次爆破所使用的炸藥量進(jìn)行控制，采用分次打孔、裝藥、起爆的方式來(lái)進(jìn)行操作，能夠增加臨空面[4-5]。

3.8　鄰近建筑物、管線減震控制爆破

為了有效降低隧道施工對(duì)周圍建筑、環(huán)境的影響，在實(shí)際施工過(guò)程中，需要對(duì)總裝藥量進(jìn)行控制，借助微差爆破技術(shù)來(lái)采用分臺(tái)階的方式進(jìn)行爆破操作。對(duì)于裂縫發(fā)育、巖石強(qiáng)度低的地層需要借助小導(dǎo)管對(duì)其進(jìn)行灌漿加固處理，提高其穩(wěn)定性。在該區(qū)間內(nèi)，震動(dòng)速度需不大于2～3 cm/s，并且需根據(jù)公式對(duì)一次最大裝藥量進(jìn)行計(jì)算，見(jiàn)表1。

表1　隧道過(guò)建筑物各種距離條件下的最大裝藥量

通過(guò)對(duì)表1的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在距離建筑群落30 m范圍內(nèi)，需要對(duì)一次最大裝藥量進(jìn)行控制，其數(shù)值需不大于14.9 kg。當(dāng)施工進(jìn)行到50 m爆破重點(diǎn)控制區(qū)域內(nèi)時(shí)，為了提高施工進(jìn)度，需對(duì)單段藥量進(jìn)行增加。對(duì)煤氣管道影響較大的50 m范圍內(nèi)需要采用小進(jìn)尺、多孔微差的方式來(lái)進(jìn)行操作，并且對(duì)爆破震動(dòng)進(jìn)行嚴(yán)格控制，減少對(duì)煤氣管道的影響。

減少震動(dòng)強(qiáng)度來(lái)控制爆破的操作：對(duì)于淺覆地層來(lái)講，需要進(jìn)行溝槽的開(kāi)挖，并且在槽中心選用20 m藥卷，采用分段起爆的方式來(lái)進(jìn)行操作。在開(kāi)挖方式選擇方面，上半斷面采用正臺(tái)階法進(jìn)行施工，高度為3 m，寬度為5.9 m，并且對(duì)臺(tái)階的長(zhǎng)度進(jìn)行控制。對(duì)于軟弱圍巖來(lái)講，需要采用化整為零的方式來(lái)進(jìn)行施工，能夠減少爆破時(shí)間，減少藥量的使用，降低爆破所產(chǎn)生的震動(dòng)強(qiáng)度。

4　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文以實(shí)際工程為例，在對(duì)隧道爆破工程的施工特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，設(shè)計(jì)合理的爆破措施。根據(jù)環(huán)境不同和地質(zhì)條件的不同選擇了不同的減震措施和爆破方法，不僅保證了建筑物和地面管線的安全，同時(shí)也有效保證了隧道工程的施工進(jìn)度。通過(guò)對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到了爆破震動(dòng)控制的目的，節(jié)省了工程施工成本，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。