地铁暗挖大断面隧道侧穿运营铁路车站爆破施工技术浅谈

朱帆

摘   要：铁路长期以来在中国交通运输体系中一直起着骨干作用，作为中国经济、人民生活的重要纽带。地铁作为能够提供便利快捷的交通、缓解交通压力的重要途径，是常见的城市新兴建设的基础交通设施之一。修建地铁如何保证相邻既有铁路的安全，是地铁工程需要解决的一大问题。本文简要分析了暗挖大断面隧道侧穿既有铁路站施工技术，为后续对涉铁施工的研究者提供参考。

关键词：既有铁路  地铁施工  大断面爆破  超前支护技术

中图分类号：U445.4                                文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）06（b）-0040-02

地铁是常见的城市基础交通设施之一，随着经济水平的发展，城市生活节奏加快，人民对生活水平的要求也逐渐提高，越来越多的城市开始修建地铁，以提供便利的交通方式、缓解交通压力。地铁线路中不可避免的涉及到既有运营铁路的施工，因此实际修建过程中，在保证避免影响既有铁路设施运营安全稳定性的前提下，同时维持地铁施工的安全、质量和施工进度，是地铁施工过程需要解决的问题。

1  工程案例概况

本文通过青岛地铁1号线的工程案例，分析说明暗挖大断面隧道侧穿既有铁路的工程难点和解决这些问题的措施与技术。

青岛市地铁1号线西镇站至青岛站区间的单洞双线大断面隧道（后文简略为“西青区间大断面”）需要侧穿既有胶济铁路的青岛站及相关运营设施。西青区间大断面隧道拱顶埋深约12m，距离铁路站房63m，站内停车线88m。西青区间大断面先经TBM掘进过后再行爆破扩挖，前期TBM掘进揭露洞身围岩为中风化～微风化花岗岩，拱顶围岩较差，围岩破碎，局部有煌斑岩。西青区间大断面隧道与既有铁路位置关系如图1所示。

2  工程难点

该区间隧道开挖工程属于I级风险，难点如下：

地质风险：区间隧道开挖跨度14.1m，隧道埋深约12m。隧道开挖断面较大，覆岩较薄，综合围岩分级Ⅵ级，暗挖施工易发生坍塌、地层变形过大等事故。

环境风险：修建的暗挖大断面隧道与运营的青岛火车站距离近，施工时不能影响青岛站火车站的运营，施工难度大。隧道爆破开挖时既要严格控制爆破振速，又要满足既有铁路设施的变形量控制，对施工技术要求较高。

3  侧穿既有铁路施工技术措施

大断面隧道侧穿施工面临诸多难点时，采取基于监测数据动态施工参数调整、水压控制爆破施工技术、超前注浆加固技术等措施进行控制。

（1）控制爆破施工技术。

为减小爆破施工对既有运营铁路线的影响，对西青区间大断面隧道采用控制爆破技术，主要包括：水压爆破技术、孔外延时爆破技术。

水压爆破技术是采用特制水袋跟炸药间隔装填炮泥封孔的装药结构技术，在装药过程中，往炮眼中按照设计计算的特定位置加入专用设备加工成的“水袋”，再加入炸药，最后炮眼口部利用炮泥堵塞。水压爆破的显著特点是：降低炸药用量、减弱爆破振动、降低爆破粉尘浓度、缩短通风时间、缓冲爆破压力、减小围岩扰动，改善围岩爆破效果。西青区间大断面格栅间距0.5m，上台阶设计进尺0.6m，下台阶设计进尺1.2m，装药结构如图2、图3所示。

孔外延时技术是利用孔内孔外雷管起爆间隔叠加效果以达到一次起爆所有炮孔单孔单响起爆效果的一种连线起爆方式。在进行爆破设计时对孔内孔外雷管延时毫秒数进行设计计算，并保证雷管连接完成后单孔单响，且相邻炮孔单孔起爆间隔大于50ms，从而减少爆轰波叠加引起的爆破振动。孔外延时技术特点是：可以进行全断面微差爆破，可以完成任意需要的延时效果，提前进行连线设计，联网时不易联混。上台阶孔外延时爆破网络如图4所示。

（2）超前注浆加固技术。为保证隧道及运营铁路线安全，正式爆破开挖作业前，先对开挖地段超前加固。超前加固主要采用隧道内超前大管棚加固及地面超前加固注浆。超前大管棚采用激光导向一次成孔下管，注浆后与初支格栅形成受力体系。地面注浆加固采用膜袋封孔，后退式注浆，加固拱顶上方3m，浆液采用双液浆避免浆液扩散距离过大对既有车站造成影响。

（3）基于监测数据动态施工参数调整。

铁路运营设施的安全性要求较高，因此施工时为保障既有铁路线路及相关设施的安全，需要严格控制变形量等诸多参数。为此在施工过程中要对既有铁路结构进行全天24h无间断的自动化监测，对参数进行分析，以指导施工。爆破开挖过程中注意时刻监控监测数据，及时调整爆破参数、装药结构、装药量等以达到最佳控制变形量的最优开挖进度的临界参数值。初期支护完成后，二次衬砌施工前需拆除临时支撑，整个过程存在受力转换，整个过程必须进行24h自动化监测，根据动态分析进行支撑拆除分段、拆撑长度的确定。

除上述三个方面的控制外，施工过程中还充分利用TBM掘进的先行隧道作为临空面，剥落式从上往下依次起爆，减小对大断面拱部围岩的扰动;爆破设计时采用分部、分臺阶开挖，遵循“多分段、少装药“的原则，用足雷管段位，降低单段起爆药量;采用光面爆破技术，进行减振方案设计，采取减振措施，减少对保留围岩的扰动，减少超欠挖，增强围岩的自承力;严控超前支护注浆质量，确保超前支护到位，从而最大限度降低对既有铁路车站的影响。

4  结语

为缓解城市交通压力、满足居民工作和生活需求，越来越多的地铁开始兴建。在地铁工程中有较多的下穿施工，需要进行诸多的技术控制措施，以降低暗挖区间施工与既有结构运营的安全风险。通过大量施工项目，我国也总结了许多工程经验，积累了控制爆破、自动化监测、孔外延时爆破等关键技术，有效降低了施工过程对既有设施的影响，保障了施工过程的安全稳定性。

参考文献

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