暗挖隧道穿越管线地段爆破施工技术
【摘要】 本文介绍了地铁穿越管线地段爆破施工技术，文章着重介绍了爆破施工的工艺、及施工过程中爆破施工要求、要点及注意事项。
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【关键词】 管线 施工技术 爆破减震 爆破控制
1、工程概况
南关岭站至华北路站区间设计范围为DK3+114.101～DK4+072.076，右线长957.975m;左线长957.312m，含短链0.663m。本次设计为矿山法区间隧道主体土建工程。本区间位于华北路，场地西南高东北低，地形起伏较大，地面高程15.10～23.67m。
2、施工方案的选择
1）本区间正线结构上方零星分布2至3层楼房，该暗挖隧道施工段穿越华北路，路下管线较多，包含砼污水管道、天然气管道、自来水管道、电信光缆等管线。根据施工情况，对建筑及管线提前布设监测点，并进行监测。
2）地下水水量中等-丰富，为基岩裂隙水。
3）岩溶中等发育，给隧道施工带来较大困难。
南华区间大里程防线隧道所穿围岩为Ⅴ级和Ⅵ级，隧道围岩为中风化石灰岩，局部夹强风化，岩体裂隙发育，溶洞发育，易产生坍塌现象。
3、 区间隧道钻爆施工设计
3.1爆破施工原则
针对本区段暗挖隧道的环境特点、结构特点、施工方法等，并综合考虑钻爆施工对隧道结构及管线的影响，在保证施工安全的前提下，本着“短进尺，弱爆破，早封闭，勤量测”的原则，决定采用微差、分部、多段、多次弱爆破技术施工的减振措施。
3.2 爆破控制基准
根据《爆破安全规程》标准，结合设计变更及联系单相关要求，煤气管线及雨水管的爆破振速限制在4.0cm/s。
3.3爆破减震措施控制
3.3.1爆破地震效应安全标准
炸药在岩石中爆炸时强烈的冲击波和应力波，随着传播距离的增加，逐渐衰减为地震波，从而使爆区周围建筑物出现破坏甚至倒塌现象，根据中国《爆破安全规程》（GB6722一2003）提出了爆破对建筑物和构筑物的爆破振动安全标准判断可采用保护对象所在地质点峰值振动速度和主频率的对应关系，以主振频率的频段确定相应的振动速度，并考虑了延时间隔的影响。
3.3.2爆破振动衰减规律
爆破地震效应是一个比较复杂的问题，它受多种因素的影响，如爆源的位置，装药量，爆破方式，传播介质和局部场地条件等，同时还与地基特性和约束条件以及施工质量等因素有关。影响爆破震动强度的因素较多，最主要的有：药量，包括总药量和最大段齐发爆破药量;距离（爆心到结构点的水平距离）。
3.3.3爆破地震效应控制思路
在区间此段爆破施工中主要从以下几个方面开展：
一、控制一次起爆的最大药量，通过采用微差分段，减小最大起爆药量，控制地震波强度。
二、从传播途径上隔震、减震。在主炮孔与开挖边界之间打设减震孔，从传播途径上减震和消震。
可以采取以下措施：
（一）详细调查管线埋深、材质等，制定沿线尽可能大振动控制标准。
（二）合理布置周边眼，即在左右线靠近管线一侧打设加密的隔振孔以降低地震强度。
3.4爆破设计方案
3.4.1爆破设计方案选择
本设计将依据线路管线附近的地质状况及减振要求，选用短进尺的台阶分部开挖法施工。
3.4.2爆破参数选择、装药量计算、钻孔设计、装药、填塞和起爆路设计
（1）炸药的选择
本工程施工中选用防水效果好和有*气体生成量小的粉状乳化炸药，每卷重量150g。
（2）雷管起爆时差的选择
根据本工程特点毫秒雷管爆破时间间隔为50～200ms时，效果较好。
（3）炮孔设计
①掏槽孔
为了达到减震的目的，选用楔形掏槽，充分利用楔形掏槽的易抛掷和减震作用与贯通掏槽的临空面来最大限度地减轻震动。
孔深：考虑到掏槽孔只有一个临空面，爆破条件较差，炮孔利用率低，故掏槽孔孔深取1.0m，水平角度65°，孔间距0.5m，排距1.6m。
辅助孔
孔间距：为了保证在施工期间煤气管线不受影响，严格本着多打孔、少装药的原则，本次取0.6m。
周边孔：
考虑区间拱顶埋深较浅，为了减少爆破对围岩的扰动，所以在周边先打设一圈加密隔振孔，隔孔装药，采用空气间隔不耦合装药结构。孔深取0.7m，孔间距取0.4m。
每延米药量：根据岩性，每延米装药量q=0.15～0.25kg/m。
（4） 装药结构和填塞
掏槽孔和辅助孔采用反向不耦合连续装药，周边孔采用反向不耦合中间空气间隔装药。
（5）起爆方式及顺序
考虑到华北路交通的重要性，及保证煤气管线和雨水管不受爆破振动破坏，此次爆破方案上台阶进行孔外和孔内延时爆破，在上台阶进行预裂爆破，并把左右部利用孔外延时降低最大单响药量，最大限度的减小爆破振动速度，初步设计进尺0.5m，根据实时监测及时调整参数，具体炮孔布置如图所示，爆破顺序如下：
①把上台阶分成左右两部，两个区域采用MS-2过渡（或采用左侧Ms-3、右侧MS-4段），利用孔外延时进行起爆，最大程度的降低单响药量，起爆顺序为：先周边孔―中心孔―掏槽孔―辅助孔。（预裂爆破孔间隔孔装药）
② 下台阶采用多段微差弱爆破（松动）一次完成，严格控制住最大段的药量。
炮孔布置示意图
3.5爆破地震波控制验算
根据本区间已经实施的爆破振动监测经验可知，爆破开挖的最大振动速度值取决于某最大段装药量及炮孔布置、装药结构。
进行预裂爆破时，测点振速大小，主要取决于炮孔起爆顺序，一般担当预裂的周边孔的段别振速最大，而不完全取决于分段装药量的大小，因为预裂为掘进炮孔起到了减振作用。
3.6爆破安全距离计算
隧道开挖爆破中，掏槽孔最有可能产生危害性飞石，应特别注意其填塞质量，并作飞石距离验算。经验算，设计中可能产生的最大飞石距离35m。
3.7爆破减震措施
（1）采用分部、分台阶开挖，孔内和孔外相结合微差爆破技术;
（2）采用多段位非电毫秒导爆管雷管，选择科学合理的雷管起爆时差，增加起爆段数，降低同段起爆药量;
（3）采用低密度、低爆速、低猛度、高爆炸力的乳化炸药，严格控制装药量。
4、结论
在城市地铁暗挖施工穿越地下管线过程中应注意的几项问题：
4.1根据设计图纸提供平面及纵断面图纸、物探资料，进行现场风险源调查，详细记录地下管线的输送介质、材质、规格、平面位置、埋深及与区间正线的相对位置，并对其进行风险等级评估、等级划分;
4.2根据区间正线穿越的地下管线评估风险等级，结合该区段围岩等级、地表附近的建构筑物情况，制定专项施工方案，方案中应根据爆破规程及当地建设方对于爆破振速的限制要求，做好爆破参数设计，并根据现场爆破作业及监测数据情况，不断修正爆破参数。
4.3对爆破作业的各个环节，都要进行严格的控制，从穿孔角度、深度、清孔情况、装药结构、炮孔填塞、到起爆络连接、起爆等，现场技术人员进行督查，检查爆破效果。
4.4做好起爆过程中，对地下管线的爆破振速监测，是否超建设单位及规程要求，超限时及时调整装药参数。