浅谈地铁区间隧道爆破设计施工
【摘要】地铁施工中所使用的施工方法众多，整个使用方法也较为复杂在一些特殊情况下采用的施工方法也不同；地铁施工中常用到爆破设计施工技术来完成地铁区间的设计施工；但是爆破设计施工中有很多需要注意的问题；本文主要就针对武汉地铁三号线施工中第七标段中使用的爆破设计施工进行了一个概述，对设计方法、相关的一些参数、安全、质量都进行了一个基本的概述。
【关键词】地铁施工；局部爆破；爆破施工 一、前言
地铁是现代城市公共交通运输不可缺少的部分，我国的地铁建设从北京的地铁一号线开始经过了几十年的发展，如今已经有能力建造高科技含量更安全快捷的地铁；但是地铁施工这样的地下工程尤其在一些建筑密集或是地质情况特殊的时候就会遇到很多的困难，而地铁施工过程中的区间设计施工中也常常用到爆破设计施工的方法。
二、地铁工程区间概况概述
工程是位于武汉汉口和汉阳区建设的轨道交通地铁三号线的第七标段，也就是武汉地铁的王家桥站到宗关站之间的地铁区间建设，整个区间王家湾起点里程为左DK9+996.595(右DK9+996.595)，施工竖井里程为：左DK10+560.217（右DK10+568.118），中间风井中心里程为：右DK11+148.090，王家湾竖井左线长度555.672米（其中长链长7.95米），右线长571.523米，竖井中间风井左线长582.883米，右线长573.322米，这其中所有的区间都采用矿山爆破法施工建设。
三、局部爆破法设计概述
如果拱顶范围为土层一般来说就根据岩石侵入掌子面的范围设计采用局部爆破的方法进行施工，通常情况下局部爆破法一般不会采用掏槽眼而是直接在炮眼打设垂直孔就能够进行了。局部爆破时都必须要考虑上岩石侵入掌子面范围的情况，若岩石侵入拱腰以上1米，则需布设周边眼和排眼，排眼布设与下台阶布设参数相同，周边眼按照台阶法周边眼间距及孔深进行布置。
四、浅孔台阶控制爆破参数 1、钻空直径 D: D=42mm
2、底盘抵抗线W1：W1=（25～30）D或W1=（0.4～1.0）H
3、台阶高度H：根据现场情况选取。 4、孔间距a:a=m1w1=(1.0～1.5) w1 6、排间距b:b=(0.8～1)a 6、超深Δh: Δh=(0.15～0.35)W1 7、单耗q: 根据地质条件 取 q=0.3kg/m3 8、单孔装药量Q:Q前=qaw1H Q后=qabH 9、填塞长度L应满足L≥1.2W1
10、一般情况下孔距、排距、单耗都必须要再根据实际爆破的情况以及实际的施工现场情况进行一定的调整。台阶高度不同时爆破相关的参数有不同所以通过计算就能够得到下表。
浅孔台阶爆破参数表（D=40mm q=0.30kg/m3）
台阶高度H(m) 抵抗线 w1(m) 1.0 0.7 超深 Δh(m) 0.2 8 1.5 1.0 0.2 1 2.0 1.0 0.2 2 2.5 1.2 0.2 4 3.0 1.2 0.2 4 11、爆破孔布置如图所示：
梅花形爆孔布置图
1.1.2 1.51 1.1.2 1.26 1.1.0 0.72 1.1.0 0.45 孔距 a(m) 0.排距 b(m) 0.7 单孔装药 Q(kg) 0.17 爆破自由面
12、装药结构如图：
线性连续装药结构示意图
堵塞段顶部起爆药包炸药低部起爆药包
13、起爆方式如图所示：
浅孔台阶爆破起爆网路图浅孔台阶网络图
第三排第二排第一排至起爆点爆破自由面说明：孔内采用9段非电毫秒雷管，孔外排间采用5段非电毫秒雷管联接，簇间采用3段非电毫秒雷管联接，一簇可为一个或多个孔，应根据单响药量确定。注意采用非电毫秒微差进行起爆的时候，单一的炮孔里面布置两个起爆药包。如果采用的是非电毫秒雷管时毫秒雷管就需要采用复式连接的方法。
五、爆破安全控制 1、爆破震动的控制
（一）质点振动速度控制标准
地铁区间地下爆破施工是会引起一定的地震波形成的，这样有爆破引起的地震波有可能影响到周围建筑物的安全甚至有可能会引起该工程经过路段龙阳大道发生比较严重沉降的，所以必须要对爆破的震动速率进行严格的控制主要的就是根据《爆破安全规程》中的规定进行严格的控制和设计。
（二）最大段装药量的控制
同时为了保证周围建筑的安全与道路的安全，就必须要每一次对爆破的规模和用药量进行准确的控制，所以就可以通过这样的公式进行计算：
Q13VKKR
式中：V－被保护物质点振动速度，cm/S Q－单段最大起爆药量，kg R－爆源至被保护物的距离，m
K－地质参数，（爆破安全规程）表2，取K＝100 K’－修正参数，取K’＝0.6
α－衰减系数，（爆破安全规程），取α＝1.4 再根据下表：
不同距离的允许最大一段药量
最大一段药量（kg） 距 离（m） 物 18 19 20 21 22 3.98 4.49 5.47 6.33 7.28 一般砖房、非抗震的大型砌块建筑屋 9.50 11.18 13.04 15.09 17.35 钢筋混凝土结构房23 24 25 26 27 28 29 30 35 40 50 60 70 80 90 100 8.32 9.45 10.68 12.01 13.45 15.00 16.67 18.45 29.30 43.74 85.43 147. 234.44 349.95 498.27 683.50 19.83 22.53 25.46 28. 32.08 35.77 39.74 44.00 69.87 104.29 203.70 351.99 558.95 834.35 1187.97 1629.59
这样就能够有效的计算爆破时能够保证安全的用药剂量，该工程施工经过勘察测量与资料分析之后了解到隧道最近距离房屋约8米爆破段最小埋深为18m。
（三）爆破振动的控制
爆破之前必须要对周围的建设尤其是建筑的结构进行仔细的调查分析，要逐级分析筛选出最容易受到爆破震动损坏的建筑物；然后在爆破开工之前联合业主以及社区共同对这些建筑物进行调查摸底记录，必须要对这些建筑物进行施工前的拍照确认以及安全确认。
整个爆破设计施工中采用的是台阶法光面施工技术进行爆破，也就是分上下台阶分别进行爆破把爆破的掏槽设置在底部加大爆破区和地表的距离提高安全性，在爆破过程中尽可能的少装药多循环以减少对周围建筑物的影响和损坏，爆破孔的设置要严格按照设计要求进行设置再根据实际爆破的效果进行一些必要的调整。
确定爆破的安全就必须要减小爆破传导到周围建筑的震动速率以减小对周围建筑的破坏，这就必须要根据安全距离进行判断和计算得到最大装药量，根据
实际的工程建设情况本工程爆破施工最近的房屋距离为8米，所以要控制爆破的震动速率为3.0cm/s以内就必须要控制爆破的控制埋深在18米以上，在通过计算得到最大的一次起爆的药量为9.5千克，然后再根据这样的计算结果进行爆破网络的设计确保掏槽区的最大装药量在9.5千克以内。
实际的爆破进行过程中必须要对爆破情况进行实时的监控，该工程中采用的是爆破震动测试仪来对爆破过程中周围的建筑振动情况进行准确的监控，周围每个建筑设置2到4个检测点；然后通过每一次的爆破振动情况验证爆破速率是否处于安全范围内。
同时需要通过各种综合控制措施减少爆破对周围建筑的破坏和影响，爆破施工过程中为了减小对一些拱部围岩的震动破坏采用了拱部部位钻密排眼的方法达到减小破坏减缓震动速率的作用；采用分层装药的单响和毫秒微差多响方法减小爆破的震动速率保护建筑安全；同时也采用良好的临空面来对爆破进行控制。
2、爆破飞石的控制 根据爆破飞石计算公式：
S=Vo2/g·Sin2α
式中：S——最远飞石距离m。
Vo——飞石初速度（m/s），根据实践取15米/秒。 α——抛射角，当α=45°时，抛射最远。 则飞石距离S=152/9.8·Sin90°=22.96(m)
爆破飞石可能会对施工造成一定的影响，有可能对施工人员造成一些影响和伤害，一般地铁工程爆破过程中产生的飞石不会对周围建筑物造成影响；隧道掘进过程中爆破产生的飞石是有定的方向性的成扇形飞出对施工造成影响，所以也必须要对爆破中产生的飞石进行有效的控制，如下：
（一）爆破设计必须要控制好抵线的方向这样才能够最大限度上减小飞石的破坏。
（二）可以采用一些覆盖措施对隧道内的一些设施进行覆盖保护，多采用一些柔性材料对洞内的设施进行保护，就能够防止爆破飞石直接对设施造成过大的破坏影响。
（三）对于爆破药量的控制必须要准确严格设计严格执行。
（四）整个爆破施工设计必须要进行事前的仔细勘察，必须要对地质资料地形资料还有岩石的岩体的情况进行调查了解，爆破药包的设置要避免设置到软弱的夹层中产生较大规模的飞石，最好的方式就是在正式的爆破之前进行更小规模的试验验证爆破的设计，通过设计调查以及试验结果进行爆破参数的最后确定，严格的进行爆孔的检查防止出现任何的爆孔偏差。
（五）加强填塞保证质量。
（六）按排距的1到1.2倍作为填塞的高度来进行填塞。 六、爆破质量保证措施
1、根据地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破器材等进行钻爆设计，审定批准后，严格按设计施工。并根据爆破效果，及时修整有关参数。
2、钻眼深度、角度按设计施工，掏槽眼眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm；辅助眼深度、角度按设计施工，眼口排距、行距误差不得大于10cm；周边眼间距误差为5cm，外斜率不大于孔深的3～5%，眼底不超出开挖断面轮廓线10cm；周边眼至内圈眼的排距误差不得大于5cm；除掏槽眼外所有炮眼底确保在同一垂直面上。
3、开挖技术措施
为了提高围岩本身的承载能力以及提高混凝土喷射施工的便利性采用的开挖方法就是超欠开挖施工技术，这样有利于开挖的成型效果所以需要一定的质量有效控制：
（一）正确标示开挖轮廓线
施工误差是爆破前画开挖的轮廓线必须要考虑的因素，因为划线的过程中有可能出现人为的误差以及周围的围岩出现一定的变形，所以本工程采用的是全站仪来确保画线工作的准确性。
（二）保证钻孔质量
爆孔施工质量也必须要严格的设计和控制，孔距误差不能够大于5厘米，所有的孔间距都必须要进行严格的控制；在爆孔施工完成以后必须要进行仔细的清理工作不能有阻塞的情况出现影响装药；整个施工过程中必须要明确工作岗位仔细进行分工控制确保钻孔的质量达到爆破设计的要求。
（三）光爆
要实现光面爆破的最佳效果就必须要进行最合理参数的选择，开挖轮廓必须要圆顺和准确，所有的施工技术要求要符合光爆的要求，V级围岩必须要采用风镐开挖的方法必要时采用弱爆破的方法进行控制。
（四）优化爆破设计
地铁施工过程中遇到的地质情况也会出现不同需要不同选择，不同的情况必须要选择不同的爆破参数进行设计的改变和优化；同时需要通过对每次爆破的情况进行分析和修正。
七、结束语
通过本文的探讨与总结就是希望以该地铁工程建设中采用爆破设计施工为一个例子，总结地铁区间设计施工过程中采用爆破设计施工的一些方法与施工要点；希望能够提供给以后的各地地铁工程建设作为简要的参考帮助到未来的地铁施工人员；只有我们地铁施工的技术不断进步建设速度不断提高，才能够真正的让地铁施工建造为城市的发展进步带来巨大的能量。 参考文献
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