地铁爆破方案优化设计控制超欠挖及振速的研究

摘 要：地铁采用矿山法施工过程中，爆破振速控制和爆破效果直接與爆破设计方案相关。本文通过青岛地铁人民广场站到衡山路站的区间施工案例，从设计方案、炮孔施工方面分析解决爆破超欠挖及爆破振速的控制。

关键词：地铁;爆破;振速;控制

中图分类号：U455.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）13-0094-03

1工程概况

人民广场站～衡山路站由人民广场出发，沿长江东路向东敷设，下穿丁家河桥，途径青岛理工大学、长江新苑、福瀛天麓湖等建（构）筑物。区间起止点里程YSK14+

488.550～YSK15+991.440，全长1502.89m。区间采用TBM和矿山法施工，靠近衡山路站312.14m为站前折返线，为单洞四线隧道，采用矿山法施工;其余为单洞单线隧道，采用TBM施工。拱顶埋深7.4m～38m，主要穿越底层为微风化花岗岩，人衡区间折返线设置1座临时施工斜井。

人衡区间折返线断面宽20.9m，高12.4m，埋深30m，采用拱盖法施工，断面图见图2。人衡区间折返线结构轮廓线与福瀛天麓湖销售中心水平距离约12.7m，与凤仪帝景售楼处水平距离17.9m（见图1）。

人衡区间折返线上半断面采用CD法进行施工，分为1、2部，采用全断面法进行施工，下半断面3、4部采用全断面进行施工，见图2。围岩等级Ⅲ～Ⅵ级，硬度不均。爆破振速要求小于1.5cm/s。爆破的掏槽采用多级楔形掏槽方式施工。

2钻爆施工问题

2.1存在的问题

根据人衡区间折返线1、2部的爆破施工及爆破振动监测情况，发现存在的爆破施工问题主要有：（1）爆破后总出现超欠挖情况，需要补炮;（2）前期监测振速范围一般为0.45cm/s～0.7cm/s，后期监测振速均在0.65cm/s以上，最高时达到1.44cm/s，爆破施工部位见图3。

超欠挖现场查看情况：（1）超欠挖部位多数在掏槽眼部位和掏槽眼上部位置;（2）爆破后残余炮孔深度在0.5m～1m;（3）超欠挖部位的二级掏槽眼与一级掏槽眼的夹角约25°～35°;（4）掏槽眼上部的辅助眼角度与掌子面角度夹角约75°～95°，见图4。

2.2问题分析

超欠挖原因分析爆破参数设计不合理：（1）掏槽眼一二级掏槽孔角度偏大;（2）掏槽眼上部的辅助眼角度与掌子面角度夹角角度偏大[1]。

爆破振动速度的大小与炸药量、介质性质、地形条件和爆破方法有关[2]。现场振速升高原因分析：（1）掏槽眼没有掏开;（2）通过对监测数据分析，振速峰值在7段位置，7段最大起爆药量较大，应做调整;（3）通过施工方和第三方同一部位监测数据间差值范围（0.4cm/s～0.9cm/s）来分析，有可能存在地面监测仪器摆放位置不合理造成一定的误差（误差原因影响因素较多，不作为主要原因）。

3现场实际爆破参数

人衡区间折返线1、2部的掏槽眼布置形式相同，辅助眼、周边眼、底板眼布置方式也基本一致，因此选择以1部爆破参数进行对比分析，人衡区间折返线1部原爆破设计参数见图5、表1。

4优化后爆破参数

人衡区间折返线1部优化爆破设计参数见图6、表2;起爆网路图见图7。

5爆破效果对比分析

优化后方案与原实际方案相比，总装药量由原方案的160.65kg降为148.65kg;优化后的炸药单耗由原来的0.91kg/m3降为0.84kg/m3;炮孔残留率达到30%左右超欠挖得到明显控制。爆破振速基本控制在0.6cm/s以下，爆破效果最好时振速在0.3cm/s左右，振速明显下降。

6结语

本次方案的优化主要对掏槽部位进行优化：（1）将二级掏槽改为三级掏槽，在从一级到三级掏槽眼与掌子面的角度上，逐步扩大10°～15°;（2）掏槽眼上部辅助炮孔角度按掏槽眼的二级或三级掏槽眼角度施工炮孔。

根据本次爆破现场的多次勘察，发现影响爆破效果的主要因素有：（1）爆破参数设计不合理;（2）钻孔的精度低，现场管理薄弱。在控制超欠挖中，建立一个比较完善、统一的质量保证体系，对作业全过程及相关因素实行严格科学的管理是非常重要的[3]。因此通过改进技术，加强施工管理，积极采用新设备、新工艺是有效控制超欠挖及振速的重要措施。

参考文献

[1] 牛智成.隧道超欠挖原因分析及控制措施[J].区域治理，2019

（3）：285-286.

[2] 张海亮.隧道开挖爆破振速控制研究[J].科学技术创新，2019

（5）：120-121.

[3] 刘东，高文学，刘明高.隧道超欠挖成因及其控制技术[J].地下空间与工程学报，2007（2）：1468-1471.

Abstract：In the process of subway construction using the mining method， the blasting vibration speed control and blasting effect are directly related to the blasting design scheme. This article analyzes and solves the control of blasting over-under-excavation and blasting vibration speed from the design scheme and blast hole construction through the construction case of the interval between Qingdao Metro People's Square Station and Hengshan Road Station.

Key words：subway;blasting;vibration speed;control

收稿日期：2020-05-09

作者简介：孙豹（1985—），男，河北辛集人，本科，采矿工程师，研究方向：矿山开采围岩运动机理、地下空间爆破振动控制等。