地铁工程暗挖钻爆时减震控制

李钢

（中铁十六局集团地铁工程有限公司，北京市 100000）

0　引言

在我国社会经济的快速发展下，地铁工程也得到了快速的发展。由于地铁工程所处的施工环境建筑物密集，在使用爆破法进行开挖施工时，产生的地震波会对地表建筑物产生非常大的影响。为了保证施工安全，需要采用爆破减震控制技术来对隧道爆破开挖进行控制，降低钻爆过程中对建筑物产生的影响。

1　工程概况

青岛地铁1号线全长59.95 km，线路起于黄岛区峨眉山路站，止于城阳区东郭庄。全线沿黄岛长江路、滨海大道向北过海至主城区的团岛，沿费县路、胶州路、延安路、和兴路、人民路、四流路、重庆路、凤岗路、中城路、S209至城阳东郭庄，全部为地下线，最高运行速度100 km/h。二标段线路全长29.072 km，线路自贵州路站—青岛站—青岛北站，瑞汽区间大断面—春阳路（不含正春区间），共计19站19区间，二标03工区施工任务为中山路站、江苏路站、广饶路站的土建施工工程。该标段地处青岛市北区闹市区，周边环境复杂，紧邻居民楼和商业设施，因此在钻爆施工时的减震控制就尤为重要，这本身也是施工过程中的一大难点。本文以此工程为例，对地铁工程暗挖钻爆过程中减震控制措施进行探讨。

2　爆破减震控制的重要性

在人群密集、建筑群落多的城市进行隧道爆破操作时，需要充分重视施工对周围环境、道路和建筑物的影响，主要包含以下几方面的内容：

（1）在进行隧道开挖过程中，会使地表发生沉降从而对建筑物的稳定性产生影响。

（2）由于在建筑林立的城市进行爆破，会产生一定的震动，从而对建筑物产生影响。

在此区域进行施工时，由于爆破源距离地面建筑物的距离较近，则爆破产生的震动对建筑物的影响更加显著，过强的震动会使建筑物墙体发生开裂、涂料脱落、门窗破裂等现象，更为严重的则会影响建筑物的安全和稳定性，引发工程纠纷。随着社会的不断发展，居民的维权意识逐渐增强，对爆破国内工程的安全性和可控性提出了更高的要求[1]。在浅埋暗挖隧道施工过程中，采用保守的爆破震动控制方式，能够有效地控制爆破所产生的震动，但是会大大增加施工的成本，降低施工效率。因此在城市进行浅埋暗挖隧道施工过程中进行爆破工作，需要不断增强爆破对周围环境、建筑影响的可控性。

3　爆破设计与施工

3.1　爆破概述

该地区隧道为典型的城市浅埋暗挖隧道，地理环境直接决定了施工方法，因此在该工程施工过程中，需要密切关注和控制爆破震动。爆破引起的震动程度越小，则对地面建筑、围岩的影响程度就越小，并且还能对地表沉降进行有效控制。该区间隧道与建筑群距离较近，并且存在大量的管线，因此为了有效降低爆破所产生的震动，保证地标建筑物的安全性，需要最大限度地减少爆破次数，严格按照施工要求来进行操作，并且采用上断面短进尺、下断面深进尺的方式来进行隧道的掘进工作。

3.2　爆破震动控制因素分析

（1）当单独隧道段进行爆破时所使用的爆药量和齐发爆破过程中每个孔装入的药量相同时，齐发所产生的能量大，并且震动效果较弱，避免出现震波叠加的现象。

（2）增加间隔时间能够有效减弱爆破地震强度。当间隔时间延长后，爆破所产生的震动强度会到达极限，再延长间隔时间后，震动效果会增加，然后固定在某一个数值。

（3）当爆药量一定时，其他因素不变时，爆破的段数越多，在等距离上质点的震动速度最小，由此可以判断，其震动强度较小[2]。

（4）在进行爆破方案和爆破参数选择过程中，需要通过调整爆破参数来对爆破所产生的震动进行有效的控制。

3.3　爆破器材的选择

为了便于进行装药和提高防水效果，在隧道区间需要使用光面爆破直径小、爆速低的乳化炸药。

为了提高爆破的效果，并且确保爆破的安全性，需要在隧道采用非电毫秒雷管起爆系统来进行操作。通过导爆延期雷管来对起爆的顺序进行控制，这是目前隧道中使用最为广泛的起爆方法。

3.4　爆破参数的确定

对周边孔之间的距离E和最小抵抗线W进行确定，确定周边孔密集系数M，确定装药量Q；确定出不耦合系数T，对光面爆破孔的布置和数量进行计算。在进行爆破操作之前，需要对光爆参数进行确定，这样才能获得更好的光面爆破效果。由于地质条件和施工条件的不同，在进行光爆参数进行选择过程中，首先需要凭借经验来进行参数的初步选定，然后再借助现场试验来对其最终的参数进行确定。最后按照试验所得的数据参数来进行正常的爆破参数设定[3]。

3.5　大断面台阶法

在进行隧道爆破设计过程中，主要采用以光面爆破方式为主，预裂爆破技术辅助的方式进行操作。爆破示意图如图1所示。按照隧道的开挖速率来进行爆破操作，上台级高度为2.8 m，采用光面爆破的方式来进行操作，每向前进尺0.7 m，需要预留一部分土量，这样才能有效减少爆破产生的震动量；中台阶高度为3.0 m，每进尺2～3 m，预留一部分土量，等待左右两侧完成爆破且支护搭建完成后，再采用普通爆破法进行操作。下台阶由于具有一定的临空面，可以采用预裂爆破的方法来进行操作，并且能够有效减少爆破所产生的震动效果。

图1　爆破示意图（单位：cm）

3.6　软弱围岩隧道爆破

在设计轮廓线上设置一排密孔，孔内不进行炸药的装入，靠近密孔还存在一排孔为减弱加密炮孔，其装药量为正常药量的一半，内侧的辅助孔和掏槽孔为正常装药孔道，各个装药孔同时进行起爆操作。在软弱围岩进行爆破操作时，按照上、下台阶分别爆破的方式来进行施工操作。

3.7　小间距隧道爆破

首先需对小导管进行注浆操作，这样能够有效增强围岩的稳定性和强度。其次借助微差爆破控制技术，采用分段起爆的方式来进行操作。并且对装药量进行控制，这样不仅能有效降低施工成本，而且还可对爆破效果进行有效控制。采用小段数进行爆破，震动效果较大，对周围建筑物的影响较大；但是采用多段数进行操作时，无法对其爆破效果进行控制。因此需要对分段装药量进行控制，才能有效控制爆破所产生的震动强度。

此外，在爆破物体和保护体之前，需要设置不装药的单排或双排减震孔，这样能够有效降低震动效果。同时需要对一次爆破所使用的炸药量进行控制，采用分次打孔、装药、起爆的方式来进行操作，能够增加临空面[4-5]。

3.8　邻近建筑物、管线减震控制爆破

为了有效降低隧道施工对周围建筑、环境的影响，在实际施工过程中，需要对总装药量进行控制，借助微差爆破技术来采用分台阶的方式进行爆破操作。对于裂缝发育、岩石强度低的地层需要借助小导管对其进行灌浆加固处理，提高其稳定性。在该区间内，震动速度需不大于2～3 cm/s，并且需根据公式对一次最大装药量进行计算，见表1。

表1　隧道过建筑物各种距离条件下的最大装药量

通过对表1的数据进行分析，在距离建筑群落30 m范围内，需要对一次最大装药量进行控制，其数值需不大于14.9 kg。当施工进行到50 m爆破重点控制区域内时，为了提高施工进度，需对单段药量进行增加。对煤气管道影响较大的50 m范围内需要采用小进尺、多孔微差的方式来进行操作，并且对爆破震动进行严格控制，减少对煤气管道的影响。

减少震动强度来控制爆破的操作：对于浅覆地层来讲，需要进行沟槽的开挖，并且在槽中心选用20 m药卷，采用分段起爆的方式来进行操作。在开挖方式选择方面，上半断面采用正台阶法进行施工，高度为3 m，宽度为5.9 m，并且对台阶的长度进行控制。对于软弱围岩来讲，需要采用化整为零的方式来进行施工，能够减少爆破时间，减少药量的使用，降低爆破所产生的震动强度。

4　结语

综上所述，本文以实际工程为例，在对隧道爆破工程的施工特点进行分析的基础上，通过对爆破参数进行调整，设计合理的爆破措施。根据环境不同和地质条件的不同选择了不同的减震措施和爆破方法，不仅保证了建筑物和地面管线的安全，同时也有效保证了隧道工程的施工进度。通过对爆破参数进行调整，达到了爆破震动控制的目的，节省了工程施工成本，取得了良好的社会效益和经济效益。