第４５卷第１期 ２０１８年１月 市政工程 Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 建筑技术开发 Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ 地铁区间穿越构筑物爆破施工研究 曲晓辉 （大连地铁有限公司，辽宁大连１１６０００） ［摘要］目前国内出现了很多种不同的地铁施工工艺，主要有明挖法和暗挖法，很多城市均采取了暗挖的施工方法，这样 既可以不用封闭交通，也达到了维护城市形象的要求，其中暗挖又有盾构法和钻爆法，就工程实际中钻爆法下穿区间构筑物爆 破施工进行研究。 ［关键词】地铁施工；爆破控制；参数设置 ［中图分类号］Ｕ４５５ ［文献标志码］Ａ ［文章编号］１００１—５２３Ｘ（２０１８）叭一００６６－０２ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｂｌａｓｔｉｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｂｗａｙ Ｓｅｃｔｉｏｎ Ｃｒｏｓｓｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｑｕ Ｘｉａｏ—ｈｕｉ ［Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅｒｅ ａｌｅ ｍａｎｙ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｓｕｂｗａｙ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ｗｈｉｃｈ ｍａｉｎｌｙ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ， ｏｐｅｎ—ｃｕｔ ａｎｄ ｓｕｂ—ｓｕｒｆａｃｅｄ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ．Ｍａｎｙ ｃｉｔｉｅｓ ｈａｖｅ ａｄｏｐｔｅｄ也ｅ ｌａｔｔｅｒ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｔｈａｔ ｉｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｔｒａｆｆｉｃ ｃａｎ ｂｅ ｍｉｎｉｍｉｚｅｄ，ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ａｌｓｏ ａｃｈｅｉｖｅ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｔｙ’ｓ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｍａｇｅ．Ｓｕｂ—ｓｕｒｆａｃｅｄ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｌｓｏ ｃａｔｅｇｏｒｉｓｅｄ ｉｎｔｏ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ。ｓｈｉｅｌｄ－ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ａｎｄ”ｄｒｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ”．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｉｎｔｅｒｖａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｈｅ ｅｎｇｉｔｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ． 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｓｕｂｗａｙ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｂｌａｓｔｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓｅｔｔｉｎｇ 大连地铁一期暗挖区间较多，且作为海滨城市，地下水 丰富，地势起伏变化大，地质复杂，针对以上情况，本文以 人民广场站至联合路站区间成功穿越东北桥匝道和优豪斯商 住楼爆破设计为例，采用暗挖钻爆法施工的成功经验，经过 跟踪与验证，主要介绍如下。 ｌ工程概况 工工艺、工期、工程造价、工程质量等各方面因素，需充分 结合该工程的周边环境，其中不能仅考虑工程的施工场地条 件、工程地质和水文地质条件，还应区别山岭隧道等其他工程， 充分考虑项目周边的地下管线的走向、结构、周边人造结构 的变迁及交通出行等因素，通过对技术、经济、环保及使用 功能等方面综合比较来确定，认真研究整条线路。 ４钻爆设计 区间隧道根据围岩级别及结构顶板覆土厚度全部采用钻 爆法施工，施工中严格遵循“管超前、强支护、短开挖、弱爆破、 快封闭、勤量测”的原则，严格控制循环进尺和爆破震动对 管线和建筑物的扰动。根据断面宽度，机械资源配置的作业 空间和工程安全管理等因素出发，不同情况选用不同的工 法。用全断面法开挖的方法或长台阶法，断面净空内较为破 碎的采用综合台阶法施工，大断面埋深较小且岩石完整性较 差时，采用浅埋暗挖法（具体为ＣＤ法、ＣＲＤ法、双侧壁导 坑法等）。 ４．１相关参数的确定 本工程爆破施工中爆破参数设计的总体设计思想是核心 掏槽、破岩石采用控制爆破，周边光面爆破，掏槽采用复合 式楔形掏槽的爆破技术。该方案可最大程度地维护围岩自身 的稳定性。同时，该区间周边人工建构筑物较多，以尽可能 减轻对周边建筑物及围岩的扰动，且达到良好的轮廓成形。 确保施工安全及工程进度相协调的双重目的。 人民广场至联合路区间设计里程为右线里程ＤＫ９＋４１９．７６８ ￣ＤＫ１０＋５２６．１２６，右线长１ １０６．３５８ｍ，左线长１ １０１．８２３ｍ，含 短链４．５３５ｍ。本区间线路从长春路站内里程ＣＫ９＋３８９．５７８处以 ３００ｍ半径右转，沿珠江路向西北走行，在里程ＣＫ９＋８５９．０８４ 处以４００ｍ半径右转，下穿中山公园，在里程ＣＫ１０＋１５０．７２６ 处左转，直到联合路。线路纵断呈“ｖ”形，隧道最大覆土厚 度３９．５９ｍ，最小覆土厚１７．５９ｍ，本区间主要沿中山路、珠江 路敷设，地下管线密集，区间两侧建筑林立，线路邻近的重 要建构筑物有万达国际影城、优豪斯商住楼、东北桥主桥及 匝道桥墩桩基等。区间线路下穿沙河口区文化宫、大连市少 年宫。 ２工程地质 本工程地处大连地区，该区域山地丘陵多，区问全部位 于中风化板岩地层内，围岩等级为Ⅳ级地貌，为坡残积台地， 表覆第四系全新素填土层，局部含杂填素土。其下为第四系 全新统坡洪积粉质粘土，下伏震旦系五行山群长岭子组全一 中等风化板岩，节理裂隙发育，岩体较破碎，中风化板岩为 １．１炮眼直径的选择 Ⅳ级围岩。地下水类型主要为基岩裂隙水，主要赋存于强一 ４．中风化岩层中，水量少一中等，略具承压性。 根据工程实际情况及工人施工水平，结合现场机具条件， ３研究背景 最终确定选用直径４２ｉｎｎｌ的炮眼。 钻爆法施工优点是对地质条件适应性强，开挖成本低， ４．１．２爆破器材选择 但是其缺点是对炸药的用量要求计算精确，对围岩的岩性判 选用低密度，低爆速，低猛度的２号岩石乳化炸药，药卷 断准确度高，钻爆控制技术难度高等。如因城市地铁线路均 直径３２ｍｍ，雷管选用塑料导爆管非电毫秒雷管起爆，段间隔 规划在人员分布密集，建（构）筑物、管线众多，道路上方 时差控制为１００ｍｓ。 车流量大的地方，所以在进行爆破施工时，会因爆破震动对 ４．１．３炮眼数量的计算 围岩本身的作用而导致发生路面沉降，洞内塌方，建筑物或 炮眼数量的计算主要根据开挖断面面积，结合炮眼参数、 管线开裂等事情。对此，研究城市爆破的目的就是将以上情 炸药参数等性能指标，根据经验公式进行计算，计算完成后， 况的发生减到最小程度，寻求安全与经济的最佳点，考虑施 结合现场实际情况，同时根据同类工程积累的数据和经验进 行设定，同时炮眼的实际数量，在施工现场应用时，还应根 收稿日期：２０１７－１０－１２ 据现场实际揭示的地质条件进行调整。 作者简介：曲晓辉（１９７８一），男，辽宁营口人，高级工程师，主要 ４．１．４掏槽方式 研究方向为地下工程建设管理及工程技术。 本工程爆破方案，掏槽方式采取中空孔减振掏槽方式， ·６６· 建筑技术开发 市政工程 第４５卷第ｌ期 ２０１８年１月 Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ 分级复式楔形掏槽法，斜孔逐级递减方式，三级掏槽，该掏 面或不安全方向的振动衰减传播规律，回归计算爆破振动传 槽方式可充分利用楔形掏槽的易抛掷和复式楔形掏槽的减弱 播公式，估算开挖爆破最大允许药量与安全距离，为确定爆 夹制作用，改善临空面条件来最大限度地减轻振动。 破施工方案与爆破参数提供依据。 ４．１．５周边眼参数的选择 （２）通过爆破振动监测与试验，评价爆破施工方案和爆 光面爆破中，周边眼的作用可完整形成区间开挖断面形 破参数的合理性，为控制与优化爆破施工参数提供依据。 状。周边眼的打设质量决定开挖进尺，爆破质量，区间隧道 （３）通过爆破振动监测，测定开挖爆破作业对震动敏感 的超欠挖控制。在隧道施工中，其对工程石方开挖的快速掘进， 建（构）筑物、岩土体的振动影响程度，并根据相关规范及 经济、安全方面都有着重要作用。本工程中，周边眼的参数 设计标准，对其安全性作出评估，并为控制或调整爆破参数 根据规范中的参数要求并结合围岩等因素的实际需要，初期 提供依据。 选定周边眼间距为５５ ｃｍ，后调整为６０ｃｍ。 ６结论 ４．１．６装药量的计算及分配 爆破施工的危害主要是以振动波的形式产生的，在掌子 本工程装药量的计算主要考虑了同段最大装药量是振动 面爆破施工时，其传导到周边周边围岩，进而影响周边的建 速度的主导因素，由于城市地铁周边环境因素较为复杂的原 因，施工中必须控制同段最大装药量。 ４．１．７装药结构 本工程采取了连续装药结构，把药卷一个紧接一个地装 入炮眼，直至把该炮眼需用量装完。 ４．１．８起爆方法和顺序 为取得安全与经济的效果，采用导爆管起爆法，顺序为 先掏槽眼，后辅助眼，再周边眼。 ４．２施工工艺及顺序 ４．２．１钻爆施工工艺 施工准备一测量放线一钻孔一清孔一装药一连接起爆网 络一起爆。 ４．２．２起爆顺序 合理安排起爆顺序，按掏槽眼一掘进眼一周边眼一底板 眼顺序起爆，根据多次试爆研究发现，改变起爆网络以减小 单段起爆药量，可达到比较理想的效果。 ４．２．３起爆网络 工程采用非电毫秒雷管微差起爆，微差时间约５０ｍｓ，电 雷管传爆，起爆器起爆。第一次掏槽爆破采用孔内微差，选 用不同段位的毫秒雷管进行逐级，不同次序的起爆，第二次 爆破采用孔内微差和孔外微差结合的方法进行起爆，最后将 全部导爆管进行捆束后扎成一体连线，最后用电雷管逐级进 行起爆。 ４．２．４振速监测 离爆源最近的建筑物分部布置于爆破位置正上方各个不 同点位。切实突出以人为本的宗旨，避免发生重大安全事故 损失和为类似安全风险较大的工程提供经验参考的角度来看， 具有一定的指导意义。同时，为更准确地指导爆破施工的安 全性，采用地质雷达来超前探测地表下围岩有无水、防空洞、 岩性的变化，方便准确进行爆破设计参数的合理调整。 ５爆破振动 ５．１爆破振速监测的原则 根据爆破安全规程中的安全振动速度规定，同时为科学 调整爆破参数，达到安全施工的目的，在每次爆破前均进行 预置测点震动速度监测，测点设置距离爆源约３０ｍ的不同位 置，设置１，－４点，根据监测的爆破相关数据及时调整爆破方 案，确保周边建筑物及管线安全，以达到安全、快速施工的 原则。 ５．２理论爆破震速计算 根据爆破震动主要对周边建筑物可能产生影响，《爆破安 全规程》中的计算方法，计算得出：根据实际经验和理论分析， 采用合适的炸药和一定的炮孔直径，作用在周围岩体上的应 力值与爆轰压力值相近，围岩中不产生破碎圈，对周围围岩 不会造成危害。同时，由于一次钻孔深度在１ｍ左右，装药量 有限，不会因震动造成围岩的不稳定。 ５．３爆破振动检测的意义 （１）通过爆破振动监测与试验，获取爆破振动沿不利断 筑物，并造成整体性破坏。 因此，必须在施工过程中控制爆破振速，即控制振动波 来减小噪声和对建筑物的影响。在制订一套爆破控制实施方 案后，需对现场进行几次试验以验证方案在施工过程中的可 操作性。 爆破效果分析：在进行掏槽松动爆破后，通过现场观察 效果较好，达到预期目的，对建筑物的扰动可控。通过对区 间隧道的爆破设计，得出要想获得较理想的爆破效果，就必 须做到以下几点要求。 （１）精心组织，合理安排，以形成有条不紊的作业秩序， 避免旖工过程中因人员安排不当造成作业混乱，工序衔接不 顺畅的现象。 （２）严格遵守《民用爆炸物品安全管理条例》的规定， 按照ＧＢ ６７２２－－２０１４《爆破安全规程》进行爆破施工。严格按 公安机关批准的作业时间内进行爆破作业。爆破物品的存储、 运输、使用严格按地方公安局关于对爆炸物品的有关规定执 行，爆炸物品管理员负责对爆破物品的专门管理。施工时由 专人领取，领取使用应进行登记，未用完的及时退库，现场 不存放、不遗留爆炸物品，确保药品安全。 （３）所有爆破孔必须按照设计要求并在现场爆破工程师 指导下进行装药、堵塞。按设计要求做好隧道爆破的警戒和 防护工作。在装药堵塞和防护过程中，严禁拉、踩压传爆线。 须谨慎小心，防止损坏起爆线路。 （４）严格控制钻眼质量。爆破施工对于隧道施工来讲， 关键的着力点在于爆破施工质量，钻眼对于爆破施工的全过 程来讲，掏槽眼决定爆破松动过程和进尺，周边眼决定光爆 的质量，影响隧道净空尺寸和断面的超、欠挖控制等。 （５）盲炮（瞎炮）的处理是本文中强调的又一项重要内容， 处理不当将出现较为严重的安全事故。若出现盲炮，应立即 通知爆破工程师到现场指导处理，对于起爆线路完好的可重 新连线起爆，不能重新起爆的抗水炸药可采用打平行眼的方 法进行引爆。 正是有了以上的成功经验，该方案研究的成功为同类工 程地质的安全施工提供有力数据，也对同类工程的施工有着 重要的参考和指导意义。 参考文献 ［１］１方俊波，崔天麟．浅埋地铁区间爆破震动对地表建筑物的影响［Ｊ］． 现代隧道技术，２０００（５）：２８＿３１． ［２】冯叔瑜，王中黔．城市地铁爆破震动控制问题［Ｊ】．中国铁路，２０００ （６）：３２－３４． 【３】刘维宁，张弥，邝明．城市地下工程环境影响的控制理论及其应 用［Ｊ］．土木工程学报，１９９７，３０（５）：６６－７５． ［４】李梓源，王海亮．基于围岩损伤机理对地铁爆破参数的研究［Ｊ］．铁 道标准设计，２０１７，６１（２）：８４＿８８． 【５］吴贤国，姜洲，张立茂，等．地铁施工临近建（构）筑物安全管理 及评价标准［Ｊ】．建筑技术，２０１６，４７（６）：５２１－５２４． ·６７·
