关键词：地铁隧道；省道；四层楼房；爆破振动速度
引言：爆破技术在隧道工程的建设中发挥着极其重要的作用。在爆破作业过程中，会有一些爆破危害产生，主要包括爆破振动、爆破飞石、空气冲击波、噪声、炮烟以及尘埃等。其中爆破振动对于附近的建筑物极易造成破坏作用，必须选择科学的隧道开挖方案，保证爆破效果的同时，保护好周围建筑物。
一、工程简述
城南隧道金山段位于浙江省温岭市温岭体育场至城南站区间，隧道为时速140km市域铁路单洞双线隧道。隧道全长为1895m，围岩较差，岩体较破碎，节理裂隙发育，局部地下水发育，基岩裂隙水较发育，安全风险大。尤其S1DK50+315~S1DK50+335及S1DK50+485~S1DK50+515段，为节理密集带，岩体较破碎，基岩裂隙水发育，为富水区，可能会发生突水现象，在施工时应先打超前水平孔，及时排除承压水。
隧道下穿既有楼房和平房，其中四层楼房一栋、一层平房两栋，房屋为条基，埋深1.5-2.0m，隧道与房屋垂直最小距离为23.1m，风险等级为Ⅱ级。
四层房屋简介表
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隧道下穿S226省道、村里居民房施工时，如何在进行爆破施工对建筑物的安全防护尤为关键，该段恰好处于V级围岩地段，爆破开挖施工相当艰难。主要体现在以下3个方面：
1、工期要求：由于本标段为台州市域铁路先开段，该房屋政策处理费用未纳入计划，加之该房屋处于保护水库区，不得原址重建，导致停工2个半月，住户情绪较大，复工后，与住户签订的临时搬离协议仅为一个月，时间紧，任务重。
2、安全要求：施工前，对房屋进行评估，等级为B级，原不可拆迁，业主要求，施工过程中不得对房屋造成破坏，下穿后村民仍要于房屋中居住。
3、成本要求：隧道围岩破碎，爆破振动过大可间接导致超欠挖增加，并导致后续人工、材料、机械设备等相应费用以及工期的增加，控制爆破振动影响，可有效节约材料和工期，经济效果相对可观。
二、隧道开挖方案的选择
根据围岩情况，设计的爆破参数和钻爆图，在开挖时首先进行试爆试验，从而选择合理的爆破参数，使钻孔和爆破符合安全、质量要求。在隧道开挖过程中，根据围岩条件的变化随时调整钻孔和爆破方式，减少超欠挖和对围岩的扰动。
按照以往的经验，通过隧道V级围岩地段采用三台阶临时仰拱法、CD法、CRD法。本隧道设计该段采用三台阶临时仰拱法。
为了能达到控制爆破振动速度目标，唯有控制单段起爆药量。我们从以下两个方面考虑：1、控制每循环开挖进尺；2、增加爆破次数。这样爆破施工可以减低一次起爆总药量和单段起爆药量，减少对居民区的扰动。
（1）控制每循环爆破开挖进尺
根据设计图纸上显示，该段围岩为V级围岩，J3g熔结凝灰岩，岩体较破碎，节理密集带，基岩裂隙水及地下水较发育。爆破方案上设计为上台阶每循环开挖进尺为0.8m，我们再次降低至0.6m，控制爆破装药量。经过每循环钻孔后，专人测量钻孔后深度，周边眼控制为0.8m，装药长度控制在0.5m（堵塞长度20cm），通过多次试验，开挖进尺在0.6m。（周边眼采取间隔不耦合装药，掏槽眼、辅助眼、底眼采用耦合连续反向起爆装药结构）
根据《爆破安全规程》（GB6722-2014）爆破振动安全允许标准，根据萨道夫斯基控制爆破震动速度公式：.png)
K、 — 与地质地形有关的系数，根据质地情况，爆破区K取200、 取1.65；
K′— 分散装药衰减系数，K′取1；
R—最大一段药量的几何分布中心到邻近被保护物的距离，m；
Q — 一次齐爆的最大药量，kg，取各级围岩爆破最大单响药量。
民房按一般民用建筑V允=2.5～3.0 cm/s；高压铁塔塔基、厂房按工业和商业建筑物V允=4.2～5.0 cm/s；按本隧道设计要求的允许振动值计算：爆破振动速度不大于3cm/s。地下浅孔爆破振动频率在60Hz～300Hz之间。
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备注：各炮孔装药量计算如下所示
1）掏槽孔 Q掏=η×L×r
式中：η——炮孔装药系数，II、III级围岩取η=0.8， IV 、V级围岩取η=0.7
r——每米长度炸药量，II、III级围岩取r=1.0kg/m，IV 、V级围岩取r=0.75kg/m。
2）辅助孔 Q辅=η×L×r （η——装药系数，取0.5～0.7）
3）光爆孔 通常为辅助孔药量的1/3～1/4。
a.当进尺长度为0.8m时，
掏槽孔： LV＝1.2m
辅助孔深度（L辅）： LV＝0.8m
周边、底板孔深度（L边）： LV＝0.8m
光爆孔（周边孔）间距： aV类取50cm；
b.当进尺长度为0.6m时，
掏槽孔： LV＝1.0m
辅助孔深度（L辅）： LV＝0.6m
周边、底板孔深度（L边）： LV＝0.6m
光爆孔（周边孔）间距： aV类取50cm；
c.隧道爆破网络设计采用孔内延时，孔外采用瞬发非电雷管分区簇联，每簇不超过20发雷管。
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由上表计算结果可知，方案实施后不仅降低了上台阶每循环爆破作业使用总药量和单段起爆药量，还降低了上台阶平均炸药单耗，降低了爆破振动速度，从而减少了爆破振动对省道及居民楼的影响。
（2）增加爆破次数
爆破原设计起爆网络为：掏槽眼 辅助眼 周边眼，为一次起爆完成。现我们更改为：掏槽眼＋第一排辅助眼 多排辅助眼＋周边眼（分2次）即：
第一次爆破起爆掏槽眼加一排辅助眼，第二次爆破起爆多排辅助眼加周边眼。目的是在第一次爆破后形成较大的临空面，为第二次爆破施工创造良好的爆破环境，由于分次起爆，每次爆破的装药量也相应的减小，爆破振动速度相应降低。
爆破施工作业一般程序为：测量放线→炮孔布置→施工准备→钻孔→吹孔→装药→填塞→连接起爆网路→警戒起爆→排烟→爆后检查、找顶→进入下一工序。为了达到预期的爆破效果，我们应采取以下措施提高钻孔精度：
掏槽眼，孔口孔底间距误差不大于5cm；周边光面爆破眼，间距允许误差为5cm；辅助孔孔口排距、行距误差不大于10cm；外斜率不大于孔深3～5%，眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm；周边眼至内圈孔的排距误差≯5cm；除掏槽眼外，所有炮眼眼底需在同一垂直面上。
在施工现场爆破作业前，施工炮眼打孔位置要经过测量放样完成后，项目部施工测量人员逐孔进行定位复测，使得炮眼打孔位置误差在偏差范围内，经验证所有孔位误差均满足方案设计要求。
在第一次起爆掏槽眼时，为了更好的在爆破结束后找到下次起爆的辅助眼和周边眼，需要用事先准备的白色塑料塞，塞住孔口，等第一次起爆结束之后，少量出渣形成平台，再次给第二次起爆孔眼装药，若有出现塌孔现象，清孔也无法操作时候，可在塌孔附近10cm范围内重新布孔钻眼，保证钻孔数量，补打的孔应与坍塌的这个孔环向走势一致以免影响爆破质量。这样第二次爆破在第一次爆破创造形成大的临空面的下，爆破施工所用装药量会相应降低，爆破振动速度相应减小。
三、爆破效果的反映
1、对S226省道设置监测点
在隧道爆破区段通过S226省道之前，对S226省道地面设置监测点，分别设置在省道路面两侧，一排6个测点，每隔1.5m设置一个，共设置12个测点，并用标识牌标记。
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通过对S226省道路面DB11点沉降的监测，反映出每天爆破振动对省道地面的影响，测量数据均未超过2mm，并且整体趋于稳定，成果显著。
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通过对DB1点～DB12点进行精密测量，采集测量数据，并形成有效记录，并绘制趋势变化图。得出结论：通过对S226省道地面沉降的观测，所采集的数据显示，省道沉降前期速率变化较快，是由于爆破振动对省道路面沉降影响较大，后期通过改变爆破施工方案，使得动态曲线趋于平缓，对省道地面沉降影响较小，沉降速率逐渐缓慢，趋于稳定，成果显著。
2、对居民楼设置监测点
在每次爆破作业前，指定专业爆破监测人员在村里四层居民楼安设监测点，爆破振动仪探头使用白水泥有效黏结在隧道爆破点正上方，开启并调试好仪器，等待爆破振动触发，记录监测数据。现场监测图如下所示：
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居民楼现场监测图
每次爆破作业时，派专业技术人员对爆破振动速度进行监测，减少因测量操作失误及错误带来的误差。
根据隧道每循环爆破施工，触发爆破振动测试仪，记录爆破振动数据，并形成爆破振动测试记录表如下表所示：
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通过爆破振动测试仪记录的爆破振动速度显示，均未超过爆破设计允许振速2.5cm/s，并且数据持续稳定，有效，成果显著。
结语：在隧道爆破施工过程中，若遇到周围建筑物需要保护时，尤其国家重点基础建设项目，涉及民生的房屋建筑的安全，更应采取积极主动爆破控制技术。可以采用短进尺、小台阶、优化爆破网络、改变装药结构等控爆技术，但是最终目的是在保证周围建筑物免受爆破振动影响条件下，加快施工进度，保障隧道洞内、洞外安全。与此同时，严格控制超欠挖，减少爆破对围岩的扰动，降低施工期间对围岩和支护结构稳定性，以及周边环境的影响，避免支护结构的破坏和施工安全事故的发生，达到安全、质量、经济三者的动态平衡。
参考文献：
[1]城市地铁隧道施工监测的方案探究[J]. 陈灿,倪曦. 四川水泥. 2017(10)
[2]城市地铁隧道地下工程技术研究[J]. 李晓峰. 技术与市场. 2018(11)
[3]城市地铁隧道爆破施工安全的控制技术[J]. 段伯宁. 四川建材. 2018(01)
[4]《爆破安全规程》GB6722-2014
论文作者:王浩
论文发表刊物:《城镇建设》2020年3期
论文发表时间:2020/4/3
标签：围岩论文; 隧道论文; 药量论文; 省道论文; 进尺论文; 钻孔论文; 建筑物论文; 《城镇建设》2020年3期论文;