浅析隧道盾构施工中基岩爆破技术

2021-11-04刘涵

绿色环保建材 2021年9期

刘涵

上海隧道工程有限公司

1 引言

在盾构法隧道施工过程中，经常会遇到随机分布的基岩突起情况，基岩突起则往往上软下硬[1]。在这类地层中掘进困难，易产生卡刀、斜刀、掉刀、刀具偏磨等，极大地增加了施工中的不确定性，进而影响施工进度，有的甚至因施工无法进展而不得不变更设计，花费成本较高，经济效益差[2]。为较好地解决这一隧道盾构施工过程中的技术难题，根据岩体侵入隧道的厚度、位置、形态及周边地质环境等因素选择基岩突起爆破处理方案，可十分有效地破除突起基岩，加快施工进度[3]。

2 工程概况

妈湾跨海通道(月亮湾大道沿江高速)工程位于深圳市西部，途径前海妈湾及宝安大铲湾两区域。1标段工程前海侧明挖隧道主体结构路线全长820m。主线闭合框架长约573m，U槽长220m，从起点桩号K1+460至桩号K2+085范围内为左右线并线形式，桩号K2+085处开始左右线分离，在终点处K2+150与盾构井后配套台车扩大段顺接。主线在前海段共设置S1~S4共四条匝道，S1及S2匝道为远期预留进出口匝道，S3及S4匝道为主线进出口匝道，与听海大道（现状航海路）相接，四条匝道与主线交叉布置，闭合框架全长1491.2m，U槽长320m。

本爆破工程基坑安全等级为一级，基坑深度范围存在填石、淤泥、砂层和黏性土。地下连续墙厚度为1.2m，共75幅，墙深随地质条件和开挖深度渐变，槽段间接头大盾构始发接收位置采用铣接法接头，其他位置采用H型钢接头。在主线基坑K2+160~K2+260坑底范围内受F1断层影响，存在碎裂岩，渗透系数大，采用帷幕灌浆法进行灌浆处理，处理厚度为坑底以下约25m，处理宽度约16m~24m。

3 爆破方案设计

3.1 爆破技术方案选择

基坑内岩体爆破，主要考虑爆破飞石、爆破振动对站点内其他施工人员、施工机械设备和周边建（构）筑物影响，采取浅孔台阶松动爆破技术、静态破碎技术、机械配合的开挖法。岩层分布如图1所示，支撑位置的岩体爆破采用超前、分段爆破与孔口覆盖的方式，爆破至支撑底以下0.5m，将支撑下碎石整平，浇筑垫层，施工混凝土支撑，避免支撑结构与下部岩层直接接触，减少下层爆破对临近支撑的影响。下层岩土，须在上一层支撑强度达到设计要求后，方可进行爆破施工。

图1 岩层分布三维模型图

3.2 基坑爆破网络设计

根据爆破点离被保护物距离，在确保安全的条件下，采用不同段别的毫秒导爆管雷管入孔分段起爆，可采取V型或排间等多种起爆顺序，如图2、图3所示，孔与孔之间用四通联接。

图2 孔内毫秒延时微差V型起爆顺序示意图

当爆破点离被保护的建筑物较近时，孔内装入高段别毫秒导爆管雷管，孔外采取3MS和5MS毫秒导爆管雷管串并联接力的起爆方式，控制爆破振动，如图4所示。

图4 孔外毫秒延时逐孔起爆网路示意图

4 爆破施工关键措施

爆破施工首先需要做好不同工作之间的衔接，施工流程如图5所示。

图5 施工流程图

要在上道工序（支撑梁施工及上层土方清挖）完成并提供足够施工场地后开始爆破施工的循环作业。现就爆破施工中一些关键技术节点进行分析介绍。

4.1 技术交底

要通过技术交底使每个作业人员都清楚爆破的范围，钻孔的方向、孔距、排距和深度等钻爆参数，边缘部分炮孔药包的最小抗线，钻孔中注意的问题等内容，确保爆破质量和效果。

4.2 炮孔定位

按照钻孔的深度准备钻杆，每个炮孔开钻前要保证开口位置合理，与相邻四周炮孔的距离应保证孔距和排距的要求，避免炮孔的距离过大或过小，发现位置不合理时及时纠正。

4.3 钻孔施工

施工时应先清理浮石，保证作业中的安全。清理炮位，开钻前应先将炮孔附近的浮石、碎石碴等清理干净，直至方便开钻的硬底，避免开口不便或卡钻、堵孔等情况发生。开口深度1cm后及时调整钻机和人员的位置，保证钻孔角度符合设计要求。

4.4 炮孔装药

浅孔爆破装药前，先用炮棍插入孔内，检查孔内积水情况及炮孔深度；检查孔距、排距和前排孔的抵抗线（底盘抵抗线和最小抵抗线），为最后调整核实装药量提供依据，用压气管通入孔底，将孔内的钻屑和水吹出。

5 爆破施工安全技术要点

本工程有施工环境复杂、爆破作业类型多等特点，工程开始前的筹备阶段需与各施工方、周边单位进行充分沟通、协调，爆破前应张贴爆破通告，并通知周边单位，爆破警戒时必须信号明显、警戒到位。严格按照审批后的爆破方案进行施工，严格控制装药量等爆破参数，当地质环境和爆破作业种类改变时需进行试炮，并根据试炮和优化调整后的参数指导爆破作业；合理安排施工，认真、谨慎施工，做好工作面清挖及布孔、钻孔、装药、连线、警戒、起爆、爆后通风、爆后检查等工序。基坑控制爆破契合基坑支撑施工安排，控制浅孔台阶深度在5m以内，松动后的大块可用炮机解小。

基坑爆破开挖需采用浅孔台阶松动爆破方式进行分层、分段爆破开挖，合理设计单次起爆药量，以降低爆破振动，监测的爆破振动数据大于预警值时，需采取减振措施，如降低一次爆破作业总装药量、降低最大单响药量、布设减振孔等。在采取以上措施后仍不能有效控制爆破振动速度时，则建议采取非爆破方式进行开挖。爆破飞石的防护，根据类似工程经验，露天基坑爆破时，基坑底炮孔口采用沙袋、橡胶板、地毯等可以防止大部分的爆破飞石。此外，爆破前可对基坑口局部重点区域进行加强覆盖，可以有效阻隔爆破飞石飞出基坑外。