浅谈地铁暗挖隧道爆破施工监测技术

陈义丰

深圳市市政设计研究院有限公司 广东深圳 518000

1 工程概述

某市轨道交通工程矿山法隧道，有18号线左线、右线、22号线左线、右线、陇枕出场线、入场线共6条线路并行，线路大致呈南北走向，最小线间距6m，线路平面最小曲线半径为600m，线路最大纵坡4.6‰。本区间矿山法隧道设置3个单洞双线隧道。

2 地铁暗挖隧道爆破施工监测技术措施

2.1 施工方案

本文主要就1#施工横通道暗挖爆破进行研讨，横通道采用台阶法开挖，台阶长度3-5m，上下台阶总长度以10-15m为宜。隧道开挖方式采用矿山法开挖的方式，上台阶将渣拔到中下台阶，下台阶出碴利用装载机或者挖掘机装碴，汽车运碴至竖井用提升斗运至堆土场[1]。

2.2 炮眼布置

横通道高12.86m，宽8.7m。横通道采用矿山法爆破，采用上下台阶隧道爆破。每榀进尺为0.5m，爆破时采用每次进2-4榀。掏槽区炮眼深度控制在1.3-2.5m左右。辅助孔采用梅花状均匀布孔。周边孔间距取400-600mm，最小抵抗线取400-600mm；辅助孔间距取600-1000mm；掏槽孔间距取1200-2500mm，掏槽孔斜度为60°-75°。具体参数在试爆后作进一步调整。爆破时先爆破上台阶，再爆破中台阶，最后爆破下台阶。

2.3 装药结构

为避免散杂电流影响，选用国产Ⅱ系列15段非电毫秒雷管；结合炮孔直径和防水要求选用准32的乳化炸药。均采用反向不耦合连续装药，横通道的周边孔、隧道的周边孔采用空气不耦合间隔装药，为了确保爆破效果炮孔的填塞长度一般不得小于炮孔长度的1/3，堵塞材料：浅孔台阶爆破采用米石堵塞，横通道、隧道掘进爆破采用炮泥堵塞。

2.4 爆破起爆网路

设计爆破网络为孔内微差，导爆管雷管一般跳段（奇数段位）使用，使段间间隔时间大于50ms，防止地震波相叠加而产生较大的振动。起爆采用非电雷管起爆，爆破网路联接和起爆方式如图3所示。

2.5 爆破安全设计

2.5.1爆破振动有害效应控制及预防措施

（1）合理选取爆破参数，布置钻孔孔距、排距，钻孔方向和钻孔深度。

（2）严格控制单孔装药量、禁止超装药量，大量爆破施工前先进行试爆，以此调整合适的单孔装药量和炸药单耗。

（3）扩大安全警戒范围，保证人员、机械撤离到安全区域。

（4）采用毫秒延时起爆网路，控制最大单孔起爆药量，合理布置起爆点和传爆方向。

2.5.2爆破后排险措施

爆破施工全部完成后先由挖掘机进入掌子面，对因爆破松动容易掉落而未掉落的岩石进行清理，排除安全隐患。立架工人施工前由专人对整个作业面进行排查，对易掉落的岩石及时进行清除，保证施工安全[2]。

2.6 加强光面爆破技术水平

据有关资料统计，光面爆破与普通爆破相比，超挖量由原来的15%-20%降低到4%-7%，既减少了后续工序的工作量，又降低了施工成本，加快了施工进度。所以加强光面爆破技术水平是提升开挖质量的关键因素。开挖前根据围岩的实际情况制定合理的爆破设计方案。光面爆破分区起爆顺序为：掏槽孔→辅助孔→周边孔→底板孔。爆破方式采用多段毫秒串联由内向外一次起爆。炸药选用2号岩石乳化炸药，该炸药爆速值高、炮烟少、抗水性强具有良好的爆炸性能。导爆器材选用非电毫秒导爆管雷管，该种雷管安全可靠，光爆孔采用间断轴向不耦合装药技术，不耦合系数控制在1.5-2.0范围内。

2.7 水平位移监测

①对于地铁水平位移的监测，一般采用极坐标法以及小角度观测法，可以采用后方交会以及导线测量等方法；②在采用小角度监测法时，必须设置观测墩，利用强制对中监测方式实施监测；③前方交会观测法，应该选择距离较远的稳定性目标，将其作为定向点，并且要求交会长度大于定向点与观测点之间的距离。

2.8 隧道爆破振动监测

隧道爆破振动监测是为了实时监测某位置处质点的振动响应，分析爆破地震波在介质中能量分布规律，防止和减小爆破振动对周边结构的破坏。利用测试系统中的拾振器1，2，3分别测量振动速度的水平径向分量Vr、水平切向分量Vτ和垂直分量Vz。可采用TC-4850爆破测振仪监测爆破振动速度，振动传感器应垂直于隧道竖直方向，平行于隧道轴线方向且垂直于隧道墙壁[3]。

2.9 沉降监测

由于隧道爆破施工环境比较特殊，可以采用三角高程测量方法进行监测，三角高程测量是通过观测控制点与监测点之间的水平距离和天顶距（或高度角α）求定两点间高差的方法。它观测方法简单，受地形条件限制小，是测定大地控制点高程的基本方法。在测站上安置全站仪，量取仪器高iA；在目标点上安置标杆、觇牌或固定棱镜，量取觇标高VB。测定两点间的水平距离，根据三角学原理按下式求得两点间的高差为：

h=S×tgα+仪器高-觇标高

再经过计算得出监测点高程，对比高程可以计算出沉降变化量。

3 结语

为了实现信息化施工，以保证施工安全及施工质量，施工期间需进行监控量测。通过监测收集必要的变形、受力数据，绘制各种时态关系图，进行数据处理或回归分析，对周边建（构）筑的安全做出综合判断，并及时反馈于施工中，调整施工措施，使施工安全进入信息化控制中。这一系列的施工安排是有效的、安全的方法，但是还要进一步的研究，在施工生产过程中，不断的进行完善和提高。