爆破技术在地铁盾构区间障碍物处理中的应用

□文 /尹文平

1 工程概况

天津地铁某盾构区间需从已建成的文化中心-1层地下空间下方穿过。地下空间下方有11根立柱桩位于地铁线路上，盾构施工前对其进行爆破处理，以便盾构施工顺利穿越。其中7根立柱桩位于右线盾构区域，2根位于左线盾构区域。盾构与立柱桩平面位置关系见图1。立柱桩分为φ1 600mm和φ1 200mm两种尺寸。立柱桩上部为C30混凝土钻孔桩内插H型钢，下部为C30素混凝土。拟实施爆破的部位为立柱桩的下部素混凝土部分，见图2。

图1 盾构区间与立柱桩平面位置关系

图2 盾构区间与立柱桩平面位置关系

2 工程重难点

2.1 确保钻孔精度

每根立柱桩需钻孔1～2个。孔位放线要精确，钻孔倾斜度控制在1/200，钻孔的深度误差控制在100mm以内。在每根立柱桩旁设置1个卸压孔。搜集立柱桩施工资料，钻孔前充分考虑立柱桩施工时的倾斜度。

2.2 爆破设计合理

确保爆破装置设计合理，装药到位。雷管炸药防水抗压、网路可靠、注意殉爆。爆破施工后立柱桩碎块直径＜15 cm，以便于后期盾构施工时盾构机顺利排渣。避免哑炮，在爆破实施后不留隐患。

2.3 保证周边环境和构筑物安全

应充分考虑爆破瞬间压力释放、爆破后形成空腔地下空间结构、周边地面管线、建构筑物的影响。

3 爆破施工工艺

3.1 立柱桩爆破孔位布置

1）直径1 200mm立柱桩。炮孔直径为110mm，每个柱上布置1个孔。孔深为18～20 m，泄压孔直径为110mm，每个桩周边布置1个泄气孔，见图3。

图3 φ1 200mm立柱桩炮孔布置

2）直径1 600mm立柱桩。炮孔直径为110mm，每个柱上布置2个孔。孔深为18～20 m，泄压孔直径为110mm，每个桩周边布置1个泄气孔，见图4。

图4 φ1 600mm立柱桩炮孔布置

3.2 立柱桩钻孔施工

人工在底板孔位处凿除φ200mm的圆形凹槽，深度为30mm。然后采用φ160mm金刚石取芯钻钻孔，底板留100mm不钻透。每个钻孔安装套管，套管用DN135mm钢管加工，套管头部加工250mm长的鱼鳞扣。在套管尾端连接孔口密封装置。钻孔时，压紧孔口密封装置，打开孔口阀门。

3.3 药孔参数、单孔药量计算

2根φ1 200mm立柱桩，每根钻1个炮孔，深度18.5～19 m，炸药单耗2.5 kg（乳化炸药），单孔药量取25 kg（分9段装药）。

9根φ1 600mm立柱桩，每根钻2个炮孔，深度18.5～19m，炸药单耗2.5 kg（乳化炸药），单孔药量取21 kg（分7段装药）。

采用分节装药，将炸药固定PVC管上，将导爆管引出地面起爆，每个起爆药包内放置一段导爆索提高起爆能力，使炸药完全爆炸。

3.4 立柱桩爆破网路设计

立柱桩逐桩起爆，桩间延期0.5 s；每个桩设计1～2孔，每个孔7个药包;自上而下采用ms4段毫秒雷管延期；每个药包采用3枚ms12延期导爆管雷管，雷管脚线均为25 m，延伸到地下室顶部。

药包之间采用麻袋、沙包缠裹在PVC管上用于阻隔各药包之间可能产生的殉爆每个起爆药包内防止一段导爆索可以提高雷管的起爆能力，促使炸药完全爆炸。保证炸药单耗3 kg/m3，提高炸药破碎半径。

分节装药，药包分布均匀，防止局部大块。炮孔质量，尽量不出现偏孔现象，成孔后对炮孔进行测斜，根据测量结果对相应的爆破参数进行微调，以达到最好的爆破效果。

3.5 立柱桩碎块粒径控制

保证炸药单耗3 kg/m3，提高炸药破碎半径。分节装药，药包分布均匀，防止局部大块。炮孔质量，尽量不出现偏孔现象，成孔后对炮孔进行测斜，根据测量结果对相应的爆破参数进行微调，以达到最好的爆破效果。

3.6 爆破振动控制

影响爆破振动的因素有介质、爆区距保护对象的距离、单段最大起爆药量。对于地下空间底板，规范要求振动速度控制值为7～12 cm/s。

根据爆破振动速度计算公式

式中：Q为最大段起爆药量；K、α是与地形条件有关的系数和衰减系数；K′为控制爆破修正系数；R为爆心与建筑物之间的距离；V为质点垂直震动速度。

在本工程中，距离地下空间底板为8 m，因此在此处取值为 Q=3 kg，R=8 m，α=1.68，K=50，K′=1.1，计算得V=2.81 cm/s，满足规范要求。

3.7 灌浆封孔施工

爆破完成后，对爆破区域进行注浆，一方面对碎块进行适当胶结，有利于盾构切削破碎，另一方面对爆破裂隙进行填充，封堵承压水的渗流，防止盾构穿越时螺旋机喷涌。

注浆采用压力灌浆，在爆破管顶部安装球阀以及注浆管，通过预埋管向爆破区域注浆，注浆压力应略大于承压水头，爆破孔注浆以压力控制为主，引气孔注浆以注浆量控制为主。

注浆浆液为水泥、粉煤灰和膨润土混合浆液，强度控制在M10砂浆强度以下。压力灌浆完成后，拆除孔口密封装置，拆除上节套筒和多余的泄气管和引爆管。安装下节套管上端的密封盲板，用微膨胀细石混凝土浇筑恢复地下空间底板。

4 结语

爆破处理盾构区间障碍物技术相对于拔桩等障碍物处理方法具有施工时间短，成本低的特点，为类似盾构障碍物处理积累了经验。