探讨地铁盾构施工中深孔爆破技术的应用

龚志凌

（中铁十一局集团城市轨道工程有限公司　湖北　武汉　430074）

探讨地铁盾构施工中深孔爆破技术的应用

龚志凌

（中铁十一局集团城市轨道工程有限公司湖北武汉430074）

随着经济的不断发展，我国城市人口迅速增加，为了满足交通需求，地铁建设成为交通系统中非常重要的一环。地铁盾构施工建设时，在面对复杂坚硬的岩石环境时，常常采用深孔爆破技术达到破碎岩石，保证施工的目的。本文介绍了地铁盾构施工中深孔爆破技术的特点，影响深孔爆破效果的主要因素，并阐述了深孔爆破技术的技术要点。

地铁；盾构；深孔爆破

引言

工程爆破是利用炸药爆炸产生的巨大能量达到破碎岩石的目的，为工程建设服务的一种技术，被广泛应用在露天和地下工程石方的开挖施工中。钻孔直径大于75mm、孔深大于5m的炮孔爆破技术称为深孔爆破。深孔爆破可提高单循环进尺，能够充分的利用工时，减少作业时间；能够使设备充分工作，发挥设备的最大能力，提高劳动生产率；钻孔量小和炸药单位耗量低，可大量节省材料；便于采用综合机械化进行施工，从而加快施工进度，获得最大的经济效应。深孔爆破可与预裂爆破以及毫秒爆破等技术相结合，获取平整的开挖面，稳定的围岩，提高工程施工质量。

1　中深孔爆破技术的影响因素

1.1炮眼深度

不同的机械在面对相同的凿岩条件时，其作业的效率是不同的。随着钻眼深度的增加，增加钎子重量，排粉难度随之增大；需要克服的摩擦阻力也增大，能量消耗增加。在不影响正常作业的前提下，综合考虑施工力量和装备条件等因素，尽可能的加大炮眼深度。另外，在确定炮眼深度时，还要考虑巷道断面、岩石的坚硬程度和炸药的破坏程度等对其的影响。小巷道断面、高坚固性岩石使炮眼底部岩石夹制作用强，增大掏槽难度。

1.2炮眼直径

炮眼直径很大程度上影响到钻眼速度、炮眼数目及巷道掘进爆破效率。大直径炮眼适合选用较大直径的药卷，炸药爆炸能量相对集中，增大岩石的破碎程度，面对坚硬岩石时，较大的装药直径能使岩石更大程度的破碎，提高爆破效率。增大炮眼直径，可以减少炮眼数目，减少工作量。炮眼直径增大，也增加了打眼的难度，降低了钻眼速度。因此，可根据工程的实际情况选用炮眼直径和装药直径。

1.3光面爆破

光面爆破指正确选择爆破参数和合理的施工方法，分区分段微差爆破，达到爆破后轮廓线符合设计要求，临空面平整规则的一种控制爆破技术。光面爆破技术常常应用在隧道开挖中，它能有效地控制周边眼炸药的爆破程度，减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，确保施工安全，提高工程质量和效率，节约成本。

炮眼间距是光面爆破最重要的爆破参数。合理的炮眼间距应保证炮眼间贯通裂隙完全形成。对于较为坚硬的岩石巷道，周边眼间距可放大到400mm以上，而对于较为松散软弱的泥岩类巷道，周边眼间距则应严格控制在300mm左右。在地铁隧道爆破时水垫层装药结构能够有效的减弱爆炸冲击力，实现均匀爆破减小孔壁周边围岩的破坏，保护整个隧道的结构稳定性。通常用装药集中度来控制巷道周边光面炮眼的装药量，要求爆破后在炮眼周围的岩石中不能产生粉碎性的破坏。松散软弱的岩石强度较低，容易爆破，但是爆破后岩石很易塌落，造成整个隧道的塌落，影响工程进度，所以光面爆破的成功实施尤为重要。

1.4崩落爆破

布置炮眼时，首先布置掏槽眼和周边眼，然后布置崩落眼的原则。崩落眼是巷道断面内破碎岩石的主要炮眼。在布置崩落眼时，以掏槽眼为中心，分布在掏槽眼和周边眼之间，掏槽眼要均匀布置。合理在选取崩落眼炮眼间距和最小抵抗线时，要综合考虑巷道断面大小、岩石性质、采用的炮眼直径和药卷直径等影响因素，以确保得到均匀的爆破块度，提高爆破效率。

1.5爆破方式和炮眼填堵

在中深孔爆破施工时，宜采用连续装药、反向起爆的方式，特别是坚硬岩石巷道中掏槽眼宜采用反向起爆，但必须要加强检测监控、保证安全的原则下实施。这种方式能够有效的提高爆破效率，延长爆炸气体在炮眼中的存在时间，提高岩石中爆炸应力场的存在时间，增强岩石的破坏程度。但必须采取必要措施预防拒爆现象的发生，通常采用底眼正向装药起爆并加彩带，方便有拒爆现象发生时容易发现和处理。炮眼填堵时，为加强炮眼的堵塞，选择有较高硬度和强度的炮泥，一次增加与孔壁摩擦力。应在装药和水炮泥后，实现炮眼的全封堵。

1.6掏槽爆破

地铁隧道建设中深孔爆破时，最常采用掏槽爆破的技术。它可以充分减少炮眼消耗和炸药消耗的同时，获得较大的掏槽面积和槽腔体积。掏槽方式有斜眼掏槽和直眼掏槽两种。

斜眼掏槽法主要包括单向掏槽、楔形掏槽等。它能够在各种岩层中获得较好的掏槽效果。只需要很少的炮眼数目，减少炸药的使用量。炮眼位置和倾角的精度对掏槽效果的影响较小。但缺点是难以掌握钻研方向，炮眼深度受巷道断面的限制，破碎的岩石崩裂的距离较远且分散，容易损坏设备和支护。

直眼掏槽法包括缝隙掏槽或龟裂掏槽、螺旋掏槽等。它的所有掏槽眼都垂直于工作面布置，方便打眼，而且能够更好的实现机械化作业。炮眼深度不受巷道断面限制，可实现中深孔爆破，能取得较高的炮眼利用率。岩石抛掷距离较近且集中，能够更好的保护井壁和巷道内设备、支护结构。但是炸药消耗量较高，对炮眼的间距和平行度要求也较高。

2　中深孔爆破设计

要取得中深孔爆破的成功，首要保证进尺。

（1）必须选择合理的光面爆破参数及炮眼深度，一般使用水胶炸药和毫秒延期电雷管，采用串联联线方式进行爆破。中深孔爆破成功的关键是控制爆破后的进度与光爆成形。光面爆破要选择合理的炮眼布置和装药量。光面爆破炮眼是一圈一圈地布置，每圈炮眼的装药量由里向外依次减少。首先布置掏槽眼，再设置辅助眼，最后设置周边眼控制成形。

（2）坚硬岩石巷道掘进进行掏槽，掏槽形式越简单越好，这样结构较简单，容易控制，巷道断面较大时可采用楔形掏槽。楔形掏槽能获得较高的炮眼利用率，为后爆炮眼制造更大的自由面。还要布置3个直眼，增加炸药集中度，增强破碎岩石的能力，避免形成岩石大块。中深孔爆破主要是利用炸药爆炸产生的能量来破碎岩石，要，因此最好在破裂区内布置炸药，保证岩石充分破坏。

（3）要合理的控制爆破药量。为使岩石充分破碎并抛出，要检测岩石的硬度，随岩石坚固性增大适当的增大药量。还要考虑周边的环境，选择最适量的炸药量，达到岩石破坏的目的。另外，要确定正确的装药结构。首先保证围岩无过度压缩性破坏，还要保证炮眼连心线方向孔壁起裂，这就要求作用于眼壁上的初始拉力大于岩石的抗拉强度。

（4）光面爆破的施工要选择合适的施工设备和爆破材料，改进技术参数。采用楔形斜眼掏槽，掏槽眼垂直深度为2.4m左右。在中心位置设置2个直眼，增大岩石的破碎程度，加大槽腔底部岩石的破碎和运动。钻眼时要满足方向和深度要求，控制眼底间距。可利用三角定向木尺确保掏槽眼钻眼角度的准确性。周边眼采用光面爆破技术，炮眼应布置在巷道掘进轮廓线上，钻眼时向外偏斜，炮眼相互平行，深度一致。为保证巷道成型，严格控制周边眼（特别是顶眼）间距，周边眼采用水垫层装药结构，先将炸药装至眼底，然后填充水炮泥，最后封堵严实。其它炮眼连续装药，并封堵密实。掏槽眼的辅助眼与掏槽眼眼口间距应控制在300mm左右，并尽可能均匀布置。各类炮眼均采用反向起爆。炸药里不得夹有其它杂物，以保证可靠传爆。装药前，要清理炮孔内的岩渣、泥水，吹扫干净炮孔，保证连续装药到孔底。全断面一次爆破，严格按起爆顺序制作起爆药包。采用串联连线方式，注意要连接牢固，还要保证接头有较大的接触面积，避免出现大的接头电阻。打孔时要掌握“准、平、直、齐”的四大原则，使爆后工作面整齐。要在巷道中心线打好第一个炮孔，插入炮杆作为标志孔。施工中要随时检测岩石性质的变化，并观察爆破效果，并根据实际情况随时调整爆破参数，达到安全爆破的效果。

3　施工中采取的措施

3.1进行技术指导

中深孔爆破技术运用的初始过程当中，必须要求相关技术工作人员进行现场跟班作业，及时发现问题，改正问题，掌握握好所有资料，保证安全。

3.2加强对施工人员的技术培训定期进行相关技术培训工作，培养工作人员的打眼理论知识，提升操作工作人员的责任理念。

3.3加强现场施工监督管理

确保每项工作都能遵守规范标准，在进行打眼之前相关跟班技术人员要确定打眼位置。在打眼的时候一定要保证做好人员的定位、职责的定位，爆破后要检验打眼深度和数目以及打眼的角度，同时安排安检人员进行汇总报告打眼具体状况，随时进行工程的调整，促使打眼工作能够成为一个动态化的有效管理。

4　结束语

中深孔爆破技术与炸药的功能及装药数量的提升有着非常密切的联系。在提升爆破成效的同时也会造成爆破周边区域的岩层松动的现象，破坏整体的结构，不容易控制成型。中深孔爆破技术不仅能够很好的提升施工速度，还能够有效的缩减施工过程中材料的损耗。唯有科学合理的运用深孔爆破技术，才能够确保地铁盾构施工的施工质量，为工程企业带来良好的经济效益。

[1]张胜龙.复杂环境下地铁明挖深基坑的爆破施工[J].城市轨道交通，2009，6（2）：65～67.

[2]汪旭光.爆破设计与施工[M].北京：冶金工业出版社，2011.

[3]于亚伦.工程爆破理论与技术[M].北京：冶金工业出版社，2004：467～ 472.

U455.43

A

1673-0038（2015）21-0239-02

2015-5-6

龚志凌（1987-），男，助理工程师，本科，任福州地铁1号线土建施工03标项目党工委书记。