浅谈城市暗挖隧道下穿精密仪器厂房爆破振速控制技术

摘要：文章研究了周边环境对爆破振速要求较高的情况下，如何对爆破振速进行控制，同时对爆破振速控制效果进行跟踪分析，并结合华成路站施工通道旁穿某精密仪器厂房仪器设备对爆破振动要求较高的实际情况，一般爆破施工方案爆破振速将远远超标，综合施工安全、质量、节点工期目标及投资等进行比选，最终选择采用增设减振孔的措施。

关键词：城市暗挖隧道；爆破振速控制技术；精密仪器；减振孔；爆破施工方案 文献标识码：A

中图分类号：U455 文章编号：1009-2374（2015）12-0116-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.12.058

1 概述

近年来，城市轨道交通建设如火如荼，暗挖隧道采用TBM、盾构施工的情况越来越多，但由于TBM、盾构施工成本较高，在隧道开挖规模较小的时候比较普遍的做法仍然是采用钻爆法施工。在暗挖隧道下穿重要建筑物及部分对爆破振速要求较高的区域时，国内目前较常用的施工方法是采用非爆破施工技术完成下穿。但受工期压力大等影响，本例如果采用非爆破手段开挖，工期节点目标将无法实现，因此采用爆破配合技术控制措施方法。针对特定的条件进行专门研究是非常有必要的，本例主要是通过增设减振孔等技术手段实现隧道安全通过精密仪器厂房，确保爆破振速得到有效的控制。

2 工程概况

重庆轨道交通华成路站施工通道明槽段及洞口设置于普什机械厂东侧建设雅马哈储备用地空地上，沿道路敷设进洞，部分地段下穿普什机械厂围墙及市政道路，采用直墙拱形结构，标准段宽6.0m，高5.5m，施工通道总长为593.6m。主通道长571.519m，结合车站出入口结构接入车站站厅层位置，其中明挖段长81.737m，暗挖段长489.782m。支通道长22.081m，接入车站底部。通道埋深4～20m。施工通道在AK0+457.682～AK0+315.3段旁穿重庆普什机械厂，据调查厂区内模具生产区精密仪器较多，对抗振的要求非常高，机密仪器区集中在施工通道右侧水平距离约40m处。施工通道穿越岩层主要有砂岩及砂泥岩互层，均为IV级围岩。

3 方案选定

为了确保华成路站施工通道在AK0+457.682～AK0+315.3段顺利通过精密仪器厂房，避免施工通道爆破振速过大，对厂房内精密仪器造成损害，将增设减振孔和采用非爆开挖两种方案进行分析比选。

3.1 方案一：增设减振孔

优点：每25m施工一组减振孔，其余时间不影响隧道正常施工，对工期影响较小；控制措施到位，爆破方案合理的情况下能够满足精密仪器厂房对爆破振速的要求。

缺点：仍然是采用爆破开挖，爆破振动不可避免；若爆破方案不合理或者施工过程中不严格按照方案执行都可能出现爆破振速超标的情况。

3.2 方案二：非爆开挖

优点：非爆开挖（静态爆破、机械切割等）完全没有爆破振动，即使采用机械切割，其振动速度也远远小于爆破开挖的振动速度，对厂房内的精密仪器基本没有影响。

缺点：非爆开挖成本非常高；施工进度极慢，远远不能满足本工程的节点目标要求。

通过对两种方案的对比分析，最终决定在确保工期，同时降低施工成本的前提下，对施工通道旁穿精密仪器厂房段（AK0+457.682～AK0+315.3）采取增设减振孔控制爆破振速的措施进行开挖。

4 施工方案实施

4.1 施工工艺流程

4.2 减振孔施工

在施工通道开挖线环向设置两排减振孔，减振孔的排距、间距均为30cm，孔径为Φ150mm，减小爆破对周边岩层的扰动。在隧道断面的中心位置也设置2个孔径为Φ150mm的减振孔，为爆破掏槽时增加临空面，减小爆破掏槽的振动速度。减振孔每25m为一组，采用潜孔钻机施工。减振孔布置位置详见图3减振孔施工示意图。

4.2.1 测量放样：按设计要求，测量人员在掌子面上准确画出本循环需施设的减振孔孔位。

4.2.2 搭钻孔平台，安装钻机：钻机平台设置在核心土上，钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位。钻机要求与已设定好的孔口方向平行，必须精确核定钻机位置。用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。

4.2.3 钻孔：为了确保孔洞设计直径，钻头直径采用Φ150mm。岩质较好的可以一次成孔；钻进时产生坍孔、卡钻，需补注浆后再钻进。钻机开钻时，可低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量，并及时处理钻进过程中出现的事故。钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。认真做好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述，为开挖洞身做地质预探预报，作为指导洞身开挖的依据。

4.2.4 清孔验孔：用地质岩芯钻杆配合钻头（Φ150mm）进行来回扫孔，清除浮渣至孔底，确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔。用高压气从孔底向孔口清理钻渣。用经纬仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。

4.2.5 隧道出碴：采用装载机装入出碴车运至弃渣场。

4.3 爆破施工

施工通道旁穿精密仪器厂房段采用上下台阶法开挖，以创造多临空面条件，每部分又分多段位起爆，以控制爆破规模和循环进尺，达到控制质点振动速度的目的。炮眼按浅密原则布置，控制单眼装药量，使有限的装药量均匀地分布在被爆破体中，采用非电毫秒不对称起爆网路降低隧道爆破振动强度，详见图4施工通道炮眼布置示意图：

掏槽眼位尽量布置在开挖部位的底部，以加大掏槽部位爆源至地面爆破振速控制点的距离，减小掏槽爆破对周围结构物的振动影响，详见图5斜孔掏槽孔位布置示意图。隧道辅助眼部分的爆破以松动爆破为主，降低爆破振动。

4.4 爆破振动监控量测

采用TC-4850爆破测振仪对爆破振动速度进行监测，监测点选择在厂房内离爆破点最近的仪器处，爆破前对测振仪进行调试，爆破发生时由TC-4859爆破测振仪的传感器拾起地振动，转化为电信号，经放大器放大、滤波等处理后，输入计算机TC-4850爆破测振仪软件包进行存储分析，输出振动波形，同时输出CH1（X坐标方向）、CH2（Y坐标方向）、CH3（Z坐标方向）3个通道（方向）的振动波速。

根据爆破实时监测结果数据显示，在增设减振孔前其爆破振动最大值基本上都超过1cm/s，而增设减振孔后，爆破振动最大值基本上保持在0.5cm/s左右，爆破振速得到了有效的控制。

5 结语

根据华成路站施工通道爆破作业点与厂内精密仪器直线距离不足50m，精密仪器对爆破振速的要求非常高，且项目工期特别紧不宜采用非爆开挖。通过方案比选，最终选择能保证节点工期目标，同时爆破振速能得到有效控制的增设减振孔的措施，保证了厂房内精密仪器的安全，创造了良好的经济效益及社会效益，得到参与各方一致好评。因此，在今后遇此类暗挖结构施工时，通过对比分析，调整施工技术措施，既可以确保施工安全、质量、进度，又可以实现对结构物的保护。希望通过此方法实施，能为今后类似工程提供一些借鉴和参考。

参考文献

[1] 刘招伟，方俊波.复杂环境条件下地下工程微振爆破施工技术探讨[J].隧道建设，2003，23（4）.

[2] 罗厚金，方俊波.青岛胶州湾海底隧道陆域段近距下穿地表建筑物爆破振动控制技术[J].隧道建设，2011，31（3）.

[3] 王梦恕，洪开荣.中国隧道及地下工程修建技术[M].北京：人民交通出版社，2010.

[4] 中华人民共和国铁道部.铁路隧道监控量测技术规程（TB 10121-2007，J 721-2007）[S].北京：中国铁道出版社，2007.

作者简介：曾文斌（1982-），男，中铁隧道集团一处有限公司注册一级建造师，工程师，研究方向：土木工程。

（责任编辑：蒋建华）