东洲站25#盾构井隧道爆破分断面施工的相关技术应用

东洲站 25#盾构井隧道爆破分断面施工的相关技术应用

许永祥

广东建科建设咨询有限公司 广东广州 510500

1.引言

钻爆作业是隧道施工控制工期、保证开挖轮廓的关键。在地铁隧道施工建设中，常被当做一种重要工艺而广泛应用。尤其是在城市建设施工中减少交通堵塞、避免占地开挖破坏环境及生态方面尤其显著。缺点就是施工周期较长，不安全因素多。为了扬长避短充分发挥围岩的自承能力，减轻对围岩的振动破坏，隧道采用微振控制爆破技术，实施上下台阶法分断面爆破，并根据围岩情况及时修正爆破参数，达到最佳爆破效果，形成整齐圆顺的开挖断面，减少超欠挖。这方面值得探讨。

2.工程概况

广州市轨道交通十三号线施工八标隶属的25#盾构井~东洲站段矿山法开挖盾构空推段，隧道出25#盾构井后，线路纵断面为单边坡。隧顶覆土18.2~19.5m，隧道主要穿越中微风化混合花岗岩，隧顶主要为中微风化混合花岗岩，局部为强风化混合花岗岩<7z>，地质条件较好，根据设计图纸要求，采用以下3种支护形式，以保证施工安全，区间下穿新塘钢贸城厂房共计9栋、钢贸城内民房3栋，其中矿山法下穿5栋。钢贸城城内厂房为单层工业厂房，钢贸城内民房为3层框架结构。由于钢贸城大部分厂房为当地居民出资建设，时间在10年以上，大部分施工资料已丢失，因此目前掌握的钢贸城内资料均为调访资料。

全断面施工易对隧道支护带来困难，且易对地面建构筑物造成扰动而引起塌方，爆破断面尺寸超标难以控制，以及造成初支断面回填工作量大等缺点，进而影响进度和质量。而作为分断面台阶法作业，可以有效的规避和减少这些不足。并能做到流水和安全作业。进而确保施工质量的提高。下面我们就来分析一下台阶法作业的一些特点。

当前爆破施工孔深、孔距基本按照原方案进行，具体施工参数如下：

矿山法爆破开挖炮孔布置示意图

矿山法隧道上台阶开挖爆破参数表

矿山法隧道下台阶开挖爆破参数表

就前期的爆破情况来看，爆破效果不太理想，常常出现严重的欠挖后根底现象。每次爆破实际进尺1米左右，进度缓慢。因此需要对方案参数进行优化。

3.爆破参数优化

根据《爆破安全规程》并结合开挖的大小、部位、工程地质情况、周边环境条件等，选择合理的炮眼深度、间距、装药量、起爆顺序等钻爆参数，炮眼采用线性布孔、线形起爆，注意提高装药质量和炮口堵塞质量，达到减震、降噪、提效的目的。

3.1隧道岩层状况

隧道岩层实际状况与前期地质勘探情况有一定差别，岩层解理发育情况比较复杂，小范围内岩层走向变化较大，地下水量较小，爆破后围岩稳定性较好。

3.2爆破震动监测结果

爆破震动计算：

根据公式Q=[R（V/K）1/α]3式中：V—质点安全震动速度；K、α—与地质条件有关的系数和地震波衰减指数，根据以往施工经验，取K=180，α=1.7；Q—同段最大药量，Kg;R—爆破点与被保护物的距离，m;根据安全规程，一般混凝土框架结构安全震速为2.5㎝/s，我们取2cm/s进行验算，普通管线安全震速为1㎝/s，依此计算数值如下：

安全震速为2㎝/s的最大单段药量Q的计算值

安全震速为1㎝/s的最大单段药量Q的计算值

通过监测结果及震动要求之间的对比可知，爆破开始至今，爆破震动都未超标。结合以上震动监测结果以及爆破震动要求，在满足安全要求的情况下对爆破参数进行合理优化设计。

4.主隧道爆破参数设计

布孔方式及相关爆破参数如下图表所示，各类型炮孔数量根据断面实际情况最终确定。

矿山法爆破开挖炮孔布置示意图

矿山法隧道上台阶开挖爆破参数表

矿山法隧道下台阶开挖爆破参数表

5.施工组织管理优化

结合出渣、支护等相关工序，在保证上下台阶有足够间距的情况下，上台阶需要逐步扩大，最终扩大到上台阶高度4.5米左右，下台阶高度2.5米左右。此外，为了便于出渣，在适当的时候需要对下台阶进行拉槽爆破。

6.爆破安全管理

6.1 爆破安全距离

本项目井口周围环境复杂，爆破安全警戒距离以工地围墙为界。隧道爆破时所有人员均撤离至井口地面。相向掘进隧道工作面距离为15米时，停止一方掘进，并在掌子面附近设置警戒标志。有效避开中午午休、上下班高峰期间爆破噪音及振动扰民；严禁下班及夜间爆破！

6.2安全警戒管理措施

起爆前清场：提前20分钟将爆区周围工地围墙范围内的人员、车辆清离现场。实施全方位警戒：所有通往爆破区域的道路都实行警戒，禁止人员车辆进入。

6.3安全警戒岗哨和信号

爆破警戒范围由设计确定。在危险区边界，应设有明显标志.并派出岗哨。各类信号均应使爆破警戒区域及附近人员能清楚地听到或看到。

多个工作面同时施工时，爆破时要注意清场工作全面，同方向掌子面之间要有15米以上的安全距离。

6.4爆破后检查

爆破完毕后，隧道采用压入式通风方式排出炮烟。施工通风标准：

开挖工作面进风流中（按体积计）氧气（O2）不得低于20%；二氧化碳（CO2）不得超过0.5%。洞内粉尘最高容许浓度、有害气体最高容许浓度解药可控。经通风吹散炮烟、检查确认井下空气合格后，方可进入掌子面对下列检查项目进行排查处理。

①确认有无盲炮；

②露天爆破爆堆是否稳定，有无危坡、危石；

③地下爆破有无冒顶、危岩，支撑是否破坏，炮烟是否排除。

检查人员发现盲炮及其他险情，应及时上报或处理；处理前应在现场设立危险标志，并采取相应的安全措施。发现残余爆破器材应收集上缴，集中销毁。盲炮应在当班处理，当班不能处理或未处理完毕，应将盲炮情况(盲炮数目、炮孔方向、装药数量和起爆药包位置，处理方法和处理意见)在现场交接清楚，由下一班继续处理。

6.5爆破效应监测

监测项目应涉及:爆破地震效应、空气或水中冲击波、动水压力、涌浪、爆破噪声、飞散物、有害气体及瓦斯等。监测报告内容应包括：监测目的和方法、测点布置、测试系统的标定结果、实测波形图及其处理方法、各种实测数据、判定标准和判定结论。重复爆破的监测项目，应在每次爆破后及时提交监测简报。

6.6减震措施

由于爆破时会引起一定程度的震动，为减少震动，在一些特殊部位，在通过爆破参数调整仍无法达到震动要求的，可以采取以下减震措施：

拱顶爆破前布设减震孔，孔径0.04m，孔深1.8m，环向间距0.40m，孔间距0.30m。此外还有降低爆破后产生粉尘的作用。

6.7 爆破飞石防护措施

爆破飞石的主要原因与布孔参数、装药量、最小抵抗线、堵塞质量等有关。从根本上控制飞石必须做到如下几点：基坑爆破，为防止飞石的危害，本工程采用近体安全防护覆盖措施。

7.爆破安全管理制度和施工管理措施

7.1爆破施工管理机构

成立爆破指挥领导小组。全面指挥管理现场：各职能组成员，分工明确，职责清楚，各尽其责。爆破员、仓管员、安全员必须持证上岗。施工前对有关人员进行技术培训和安全教育，认真学习《爆破安全规程》的有关规定及《爆破设计方案》。

7.2施工通告

新开工点开工前1d～3d应在作业地点张贴施工通告并插设警示牌。

7.3爆破器材及仓库的安全管理

火工品的购置、搬运、贮放及使用严格遵守现行的《中华人民共和国民用爆炸物品管理条例》。对采购、存储、搬运、领用及回收都要按照安全管理规程落实。

8.结论

通过实行上下台阶分断面爆破作业，微振控制爆破技术有效的遏制了爆破对围岩的扰动及地面及周边建构筑物的振动所产生的不良影响。同时充分发挥围岩的自承能力，减轻对围岩的振动破坏，并根据围岩情况及时修正爆破参数，达到最佳爆破效果，形成整齐圆顺的开挖断面，减少超、欠挖，这无疑会对施工安全和质量有着重要意义。
参考文件

[1]地下铁道设计规范(GB50157-2003)

[2]混凝土结构设计规范 (GB50010-2010)

[3]建筑地基基础设计规范 （GB50007-2011）

[4]建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）

[5]地下铁道工程施工及验收规范(GB50299-1999)2003年版

[6]城市轨道交通工程测量规范(GB50308-2008)

[7]锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-2001）

[8]爆破安全规程(GB6722-2011)

[9]建筑基坑支护技术规程（JGJ120-

[10]施工现场临时用电安全技术规范（JGJ46-2005）

[11]铁路隧道锚喷构筑法技术规范（TB10108-2002）

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