简述地铁隧道矿山法控制爆破技术

张明

摘 要 某地铁矿山法暗挖隧地处城市核心区，下穿高速，沿线重要建筑物众多，隧道埋深较浅，围岩岩性较差，如何设计爆破开挖方案，从而控制好爆破震动的不利效应十分重要，本文结合工程具体实例，主要分析地铁隧道矿山法控制爆破技术方法。

关键词 地铁隧道;爆破技术

1 工程概况

某地铁中间风井区间矿山法隧道，下穿高速，沿线重要建筑物众多。围岩级别以Ⅱ～Ⅲ级为主，位于中～微风化花岗岩层中，拱顶埋深约9.8～23.6m。地下水类型主要为基岩裂隙水，主要含水层为强、中风化岩带基岩风化裂隙水，地层分布连续，厚度较大，属弱～中等透水性地层，并具微承压性。场地地下水埋深0.80m～5.80m，稳定水位标高为3.89～11.70m。

2 竖井施工

2.1 施工方案

爆破器材采用直径32mm的2号岩石乳化炸药，1～15奇数段位非电毫秒雷管连接爆破网络，电毫秒雷管引爆爆破网络，采用专用起爆器起爆方式。采用YT-28风枪钻孔，孔径为42mm，掏槽孔为4孔楔形掏槽，孔深控制在1.2m，倾角70°，炮眼间距、排距控制在0.8～0.9m;周边孔及辅助孔深度控制在1.0m，炮眼间距0.5m，排距0.6m。爆破开挖时，首先按照方案制定的方式分三次爆破。

设计掏槽眼为楔形多级掏槽，由中向两侧逐渐过渡成垂直炮眼。采用反向装药的形式，雷管“对号入座”药卷入孔后用PVC管将其推至炮眼最底端。炸药使用2号岩石乳化炸药，起爆网络采用1～15的奇数段非电毫秒雷管分段延期起爆，起爆方式为起爆器连接电毫秒雷管起爆。装药完毕后用炮泥填塞密实，填塞长度不得小于20cm。装药完毕后按照技术交底的要求连接网络，15～20根导爆管扎成一束，由2发电毫秒雷管反向绑扎引爆。在装药的过程中技术员旁站做好现场爆破施工记录，用于指导爆破参数的调整。

2.2 施工要点

（1）振动控制。爆破施工前期，爆破参数的设计仅限于理论，炸药单耗较少（0.74kg/m?），爆出的石渣多为直径大于50cm的岩块;解决措施：据爆破振速的监测，竖井爆破时周边建筑物震速均小于1cm/s，故对爆破参数进行调整，辅助孔及周边孔的单孔装药量调整至（0.45kg），炸药单耗为（0.9kg/m?）。

参数调整完成后爆破后石渣直径有了明显改善。

（2）炮孔利用率低。炮孔利用率较低，1.0m深的辅助眼及周边眼，爆破进尺仅为0.8m。解决措施：根据现场情况，加深掏槽眼的深度为1.4m，辅助眼及周边眼1.2m，增大单孔药量（0.45kg），提高掏槽效果。调整后炮眼爆破进尺能达到1.1m以上。

（3）爆破防护。1#竖井采用钢板井口覆盖防护效果较好，但24#风井井口较大，无法使用钢板覆盖在井口。解决措施：24#风井基坑爆破在13m以下，现场采用布鲁克网将整个基坑进行覆盖。布鲁克网固定在第三道支撑上面。装药完毕后用沙袋盖住炮眼，用钢板盖在沙袋上方，布鲁克网分两层，可防护2cm直径以上石块，效果好。

3 横通道施工

3.1 施工方案

横通道位于微风化混合花岗岩层中，岩层整体性好，节理较为发育。横通道尺寸为6.3m×5.0m，施工流程同竖井。

按照设计及方案的要求，横通道前期的马头门施工为台阶法钻爆施工，上台阶先行进尺5m，在爆破下台阶，上台阶每循环进尺控制在1.0m，下台阶每循环进尺控制在2.0m。待掌子面进尺大致相同后，开始全断面爆破掘进，全断面爆破进尺控制在1.0m。

因临空面的限制，掏槽眼同样采用多级楔形掏槽的方式，置于掌子面中央偏下的部位，并比其他炮孔深20cm左右。底板孔口要高出底板设计水平15cm左右，控制底板孔外差角为15°，确保孔底应低于底板水平10cm～20cm，孔深宜与掏槽孔相同，以防欠挖。周边孔间距取45cm，最小抵抗线取50cm;辅助孔间距取55cm，排距取55cm;掏槽孔间距取50cm，排距取50cm。

3.2 施工要点

（1）爆破振速控制。1#豎井横通道拱顶岩层覆盖较厚，且离周边建筑较近，建筑物基础直接坐落在岩层上面，隧道爆破时，单段装药量较大，振动波衰减少，测得爆破振速值大。

（2）解决措施。①将全断面法改为台阶法。全断面法单段最大药量为3.5kg，将台阶法单段最大药量调整为2.5kg，经现场试验，爆破振速仍然超标。②降低单孔药量。采用单段单爆技术，分多次起爆，降低爆破振速。单段单爆技术即指，某个区域采用不同段位的雷管连接网络，降低振动的峰值。根据单段单爆的方式设置爆破网络，共需要分6次起爆（单段最大药量为1.8kg）。优点：爆破振速明显降低到安全允许爆破振速以内。缺点：爆破耗时较长工作效率低下，每天难以完成一个循环，且工人作业强度加大。③增加雷管段位。采用孔外延迟技术，降低爆破振速，缩短爆破时间。因第一种方式爆破耗时较长等因素，经会议讨论，要求爆破公司提供1～15共15个段位的雷管，采用孔外延迟技术，做到1次完成爆破，缩短爆破时间，提高整体工作效率。优点：降低了爆破震动，缩短了爆破时间，提高了工作效率。缺点：对炮眼数量、位置要求较高。一次装药段位较多，需多个爆破员辅助装药。由于增加孔外延迟造成网络连接复杂，且段位较多每段间隔时间减小，爆破时孔外延迟雷管连接容易损坏，易造成局部盲炮。

针对爆破振速大的问题，现场采取增加雷管段位的方法，采用孔外延迟技术连接爆破网络。针对容易产生盲炮：一方面爆破完成后加强盲炮排查，另一方面合理的布置孔外延迟导爆管位置，防止导爆管被爆破产生的飞石打断。

4 正线施工

4.1 施工方案

1#竖井由于下穿房屋多，爆破振速控制为要点，因场地、设计要求等限制，故四个掌子面采用台阶法进行施工。24#风井埋深较大，隧道正线基本布设在公路下方，没有下穿的建筑，场地较大，故两个掌子面采用全断面进行施工[1]。具体施工流程同竖井、横通道爆破施工基本一致。隧道正线爆破继续采用孔外延迟爆破技术，爆破振速控制较好[2]。

4.2 施工要点

正线隧道采用孔外延迟技术，周边建筑物震速均得到了较好的控制，但是仍存在其他问题，主要如下：

（1）钻孔平台。台阶法施工使用的钻孔台架是用扣件式钢管脚手架+钢筋网片组合而成，台架搭设较为费时、费工，台架稳定性较差，长时间使用易变形。

项目部及施工队伍重新设计了一套方钢组合式钻孔台架，台架易于搭设，较为省时，省工台架稳定性较好

（2）超欠挖控制。隧道正线爆破振速已控制较好，但隧道超挖现象控制较差。

项目部重新调整了爆破参数，将周边眼的间距从40cm缩短到35cm。经现场验证，爆破效果较好，隧道轮廓线较为圆顺，炮眼残孔率显著提高，欠挖控制较好。

5 结束语

近一年的爆破施工，完成了竖井、风井、横通道、隧道正线530m的钻爆开挖，积累了大量的隧道爆破施工经验，总结的经验归类为以下几点：

参考文献

[1] 陈仕琳.轨道交通工程中岩溶地段隧道的爆破施工技术分析[J].建筑技术开发，2019（03）：88-89.

[2] 袁良远，唐春海，朱加雄，等.高速公路隧道下穿既有铁路隧道控制爆破技术[J].工程爆破，2016（01）：64-67.