复杂环境下地铁隧道控制爆破技术研究

苏伟东

摘要 为提高地铁隧道施工的安全性，减小对周边建筑物的影响，应采取有效的控制措施。文章以重庆市轨道交通九号线一期工程为例，重点探讨了地铁隧道控制爆破技术。研究结果表明，采用地铁隧道控制爆破技术可有效保护周边建筑物和道路安全，希望研究内容可对其他类似工程起到一定的借鉴作用。

关键词 复杂环境；地铁隧道；洞身开挖；控制爆破技术

中图分类号 U455.4文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）03-0136-03

0 引言

在大多数情况下开展地铁隧道洞身开挖施工作业过程中，经常会遇到复杂的不良地质情况，因周边环境较复杂，存在较多建筑物，无法使用常规的地铁隧道洞身开挖方法，加大了施工难度。鉴于此，应根据地铁隧道周边复杂环境的具体情况，选用具有针对性的开挖控制技术[1]。该文以重庆市轨道交通九号线一期工程为例，就复杂环境下地铁隧道洞身开挖控制技术展开了探讨。

1 工程案例

1.1 基本情况

重庆市轨道交通九号线一期工程沙坪坝站—小龙坎站区间隧道，工程内容主要包括A、B施工通道和250 m区间左右线隧道。区间隧道左线设计里程：左ZDK1+810.877～左ZDK2+061.00，左线全长250.123 m；右线设计里程YDK1+810.877～YDK2+061.00，右线全长250.123 m。区间隧道拱顶距离站东路路面约24 m，沿站东路基本呈东西走向。该工程周边环境十分复杂，区间隧道西侧与九号线沙坪坝站相接，南侧为沙坪坝火车站，东侧为沙坪坝站东路，北侧为沙坪坝商业核心区三峡广场。区间隧道支护设计主要为Ⅳ级A型围岩衬砌和III级B型围岩衬砌两种，区间隧道支护参数见表1。

1.2 周边环境情况

区间隧道及施工通道A、B与周围主要建筑物的平面位置关系为：隧道左线左侧边界与华宇大厦C栋最小距离为7.2 m、与D栋最小距离为27.1 m、与E栋最小距离为14.5 m、与利德尔大厦最小距离为19.5 m；施工通道A起点与西北侧地铁1号线3#出入口的水平距离为64.2 m、與南侧的怡馨大厦的水平距离为17.9 m；隧道右线右侧边界与临街商住楼的距离为12.6 m；区间隧道线路与周围建构筑物详细水平位置关系见图1。

2 施工技术方案的确定

该工程施工顺序：先施工通道A，当施工至SAK0+024.671里程时，开始施工通道B，避免交叉施工干扰；施工通道A完成后开始施工区间隧道右线[2]；施工通道B完成后施工区间隧道左线；区间隧道左右线可同时施工，掌子面错开50 m。

该工程采用的施工方法：施工通道及区间隧道采用台阶法开挖，开挖方式为钻爆+机械开挖，侧卸式装载机装渣，自卸汽车运渣至竖井底位置，再采用门式起重机提升出渣[3]。初期支护采用湿喷工艺，二次衬砌采用模板台车法浇筑混凝土。

3 光面控制爆破技术要点

3.1 钻爆设计

3.1.1 施工要点

该工程隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩钻爆均采用自制多功能钻孔台架配合风动凿岩机钻孔，非电毫秒雷管微差起爆[4]。

钻孔作业步骤：测量、布孔、打眼、移位。

3.1.2 保证钻孔质量措施

在进行光爆钻孔过程中，施工单位应派爆破设计技术员在爆破现场，主要工作职责就是统一协调与指挥爆破施工，采用定人、装药方法，其余炮眼连续装药。选用塑料导爆管、非电毫秒雷管作为主要爆破材料，周边眼采用岩石硝铵炸药进行起爆。

3.1.3 钻爆设计

第一，在进行钻爆过程中，应遵守以下设计原则：在深入了解地质条件的基础上，合理制定光面爆破设计方案；根据围岩的主要特点，对周边眼最小抵抗线、周边眼间距进行正确选择，在同一垂直面上设置辅助眼眼底与周边炮眼，交错均匀设置辅助炮眼；为均匀分布药量，需对周边眼的装药量进行严格控制，采用间隔方式来进行装药；在进行光面爆破时，采用非电毫秒雷管，为缩小起爆的时差，选用导爆索进行起爆。

第二，根据爆破试验结果，合理确定钻爆参数。

第三，掏槽方式：采用楔形掏槽。

第四，利用炮泥堵塞全部装药炮眼，周边眼至少要堵塞0.25 m长度；利用小直径药卷进行间隔装药，如果岩石硬度较小，可选用导爆索。

第五，全部炮眼雷管应进行相同次数的连接，在进行连接过程中，严禁导爆管拉细与打结。网络联好后，专人负责检查。

第六，采用“五定”岗位责任制来严格监测爆破的效果；严格检查断面周边的超欠挖；利用小直径药卷不耦合对周边眼进行装药，根据装药设计量来进行装药连线；为防止各分区出现拥挤、碰撞等现象，应严格按照顺序进行钻孔；为精准、快速进行钻孔，应固定钻孔班施工人员，保证其能够熟悉与掌握钻孔技术；开挖面需满足平整度要求，根据爆破设计要求，严格控制爆破的进尺。

第七，改进爆破设计方案，在每一次爆破施工结束以后，均需对爆破效果进行严格检查，并以此为重要依据，对相关爆破参数进行合理修正。如果石砟块度较大，表明用药量偏大，炮眼设置密度偏小；如果石砟块度较小，表明辅助眼的设置密度过高；通过分析岩石的软硬程度、节理裂隙发育情况等，合理调整用药量与眼距；将爆破振速作为监测的重要依据，对雷管段数与各端的起爆药量进行合理调整。其中，光面爆破的设计流程图，见图2。

3.2 装渣、运输

隧道内采用侧卸式装载机装渣，配合自卸车运至竖井，门式起重机垂直出渣至竖井外，自卸车运至沙坪坝枢纽基坑内，沿基坑内的运渣便道、施工便道至清溪路口，再经清溪路运至弃渣场；或者采用平导出渣，侧卸式装载机装渣配合自卸车运至基坑，再运至弃渣场。

4 监控量测方法

4.1 地表沉降量测

隧道开挖前垂直隧道纵轴线横向埋设地表监控量测桩及水平基准点，第一个监测断面布置在洞口往洞内方向2 m处，其余断面之间相距10 m。在隧道开挖影响范围以内设置横向布点，其中开挖影响范围按有关公式进行计算。

4.2 拱顶下沉和净空变化量测

拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一断面，根据设计要求，Ⅳ级围岩每10 m、Ⅲ级围岩每30 m布设一个断面，第一个监测断面布置在明暗洞交界里程往洞内方向2 m处，拱顶下沉测点原则上布置在拱顶轴线附近。隧底隆起观测点布设在仰拱中心，与拱顶下沉观测点在同一量测断面上。

5 采取的安全技术措施

5.1 爆破器材的储存

枢纽工程一期基坑南侧设有临时炸药库，配送过来的炸药若不能马上使用，必须储存在临时炸药库。

5.2 爆破器材的运输

雷管、炸药分开运送，不得倒放爆破材料箱盒，在移动爆破材料箱盒过程中，不得碰撞、敲打、拖拉箱盒，洞内运输爆破器材由专人护送。

5.3 钻眼

为提高钻孔台架的稳定性与安全性，应严格根据相关规范规定来专门设计其主体结构，钢筋围栏至少达到1 m高度。对掌子面的安全情况进行精准确认，对危石的清理情况进行全面检查。操作技术人员在利用风动凿岩机之前，应对接头的牢固与漏缝情况、凿岩机支架的稳定性、钻杆的堵塞与弯直情况等进行检查，并对支架、卡套、螺栓等正常与否进行详细检查。一旦水管线、高压泵发生爆裂，易致使施工人员受伤，故施工安全员需对其进行经常性检查与维修。对于供电线路台车的供电线路，需进行经常性检修，检查合格以后，施工人员才可以上供电线路台车；施工人员需先对边拱顶、掌子面等的安全情况进行全面检查，将松动的危石全部清除干净，然后才可以开始进行钻眼施工。

5.4 爆破施工

爆破施工开始前，应提前3 d向附近居民区、商铺张贴爆破告知书，告知书内容应包括爆破施工单位、爆破警戒范围、爆破工期、爆破时段、警戒标志和声响信号的意义、发出信号的方法及时间。当隧道左右线同时施工时，爆破起爆时间必须错开，爆破前，爆破施工点所对应的站东路上方应设置警戒；爆破结束前，严禁警戒范围内有车辆通过，待警戒解除后，车辆方可通过。洞内爆破时，由专人统一指挥，按钻爆设计进行装药、连线、起爆。起爆前，洞内所有人员必须撤离，撤离的安全距离不少于200 m；爆破警戒结束后，必须立即进行通风排烟，通风排烟结束后，检查人员才能进入工作面进行检查，检查是否有盲炮、危石等安全隐患，并及时处理。

5.5 盲炮处理

5.5.1 盲炮的处理原则

第一，盲炮处理人员在登记信息后，方可开始对盲炮进行处理。第二，不得将起爆药包掏出来，在处理盲炮结束以后，需对炮堆进行全面检查，收集残余的爆破器材。第三，在爆破现场，仅允许相关人员在场，在危险区的边界位置处布设警戒线。第四，施工人员一旦找出可能存在的盲炮，需马上向上级汇报并采取有效措施来处理盲炮，否则需采取有效的安全防护措施，在其周边布设警示标志。第五，若部分盲炮的处理难度较大，施工单位应派施工技术水平较高的爆破技术人才进行处理。

5.5.2 盲炮的处理方法

第一，当班处理盲炮，若当班未将盲炮处理完全，需就盲炮处理情况与下一班人员进行详细交接；第二，在进行重新起爆之前，需保证炮孔的起爆线路不存在任何问题；第三，利用风水喷管将盲炮内的炸药吹出来，并且需对雷管进行回收处理；第四，盲炮的孔口至少与平行眼之间保持30 cm的距离；第五，利用竹质材料或木质材料工具，将炮眼中的填塞物掏出来。

5.6 通风降尘技术措施

5.6.1 机械净化

机外净化处理一些机械设备，在尾气排放管位置处连接裝载机上的附属箱，采用水洗、催化剂等方法来排出发动机内部的废气；对空气滤清器进行定期检查，检查其能否顺利排水与进水，为提高喷油效果，需快速更换喷油嘴。

5.6.2 水幕降尘

在进行放炮之前10 min之前，需将阀门打开，将水幕降尘器分别设置在边拱的两侧，放炮30 min以后关闭阀门，打开阀门以后，在高压风作用下，高压水会产生显著的雾化效果，通道面被水雾封闭，可获取显著的降尘效果。

6 结论

综上所述，在地铁隧道施工过程中，若遇到不良地质等复杂施工环境时，应全面考虑各种影响因素，制定相应具有针对性的地铁隧道控制爆破技术，将隧道爆破影响控制到可控范围，保证周边建筑物和道路安全。

参考文献

[1]王帅. 不良地质条件下隧道洞身开挖施工关键技术[J]. 工程机械与维修， 2023（1）： 84-86.

[2]孙建祥. 不良地质条件下铁路隧道洞身开挖施工关键技术[J]. 工程机械与维修， 2022（5）： 126-129.

[3]龙晓荣， 徐国卫， 杨爽. 软弱围岩隧道洞身开挖施工技术研究[J]. 四川建材， 2020（7）： 150-151.

[4]赵会强. 二台阶开挖方法在双峰隧道洞身开挖中的应用分析[J]. 太原城市职业技术学院学报， 2019（11）： 152-154.