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微差爆破控制方案

青岛市地铁2号线一期工程土建二标01工区

微差爆破控制方案

编制：

审核：

审批：

中铁十四局集团有限公司

青岛市地铁2号线一期工程土建二标01工区项目部

2014年06月

微差爆破控制方案

1工程概况

1.1编制依据

编制本工程爆破施工方案的依据如下：

国务院《中华人民共和国民用爆炸物品管理条例》；

国家标准局《爆破安全规程》（GB6722-2003）；

国家技术监督局《土方与爆破工程施工及验收规范》（GBJ201-83）；

国家技术监督局《施工机械安全操作规程》；

爆破作业统一安全规程（GBJ201）；

招标图及施工图；

岩土工程勘察报告及现场踏勘资料；

国家和地方颁布的其他有关技术法规和规范；

行业内类似工程经验；

1.2工程概况

青岛地铁2号线Ⅱ标1工区包含3站2区间，即南京路站、燕儿岛路站、高雄路站及南京路站~燕儿岛路站区间（南燕区间840m）和燕儿岛路站~高雄路站区间（燕高区间610m。

1工区线路西起南京路、东至高雄路，沿香港中路线路下方敷设，起点里程YCK31+094.060，终点里程YCK33+144.960，线路总长2050.9m。

工区线路示意图如下：

1.2.1南京路站

南京路站位于香港中路与南京路十字交叉路口下方，地处青岛商业中心地带，车站位于商业金融繁华地带，人流、车流密集。

站位西北侧为家乐福超市（与明挖基坑最近水平距离为38.4m），东北侧为在建鲁商银座中心（与明挖基坑最近水平距离为31m），站位西南侧旗舰大厦（与明挖基坑最近水平距离为37.1m）和招银大厦（与明挖基坑最近水平距离为35.4m），东南侧为青岛国际新闻中心（与明挖基坑最近水平距离为27.2m），家乐福超市和鲁商银座设有公交车站-浮山所站。

本站为地下双层岛式站台车站，站台宽12m，车站主体采用双柱两层框架结构，车站主体外包总长192.7m，标准段宽20.7m，车站起点里程为YCK31+94.860，终点里程为YCK31+287.660，有效站台中心里程为YCK31+171.760。

车站共设A～D四个出入口，1号、2号两组风亭和一个消防疏散出入口。

采用半铺盖顺筑法施工，岛式站台，结构主体为矩形断面。

见附图：

南京路周边环境及施工场地示意图。

1.2.2燕儿岛路站

燕儿岛路站位于香港中路与燕儿岛路交叉口东侧，香港中路下方，站位于商业金融繁华地带，人流、车流极大，道路市政管线密集。

站位西北侧为影视大酒店（与明挖基坑最近水平距离为39.7m），新华书店（与明挖基坑最近水平距离为29.3m）及麦凯乐青岛总店（与明挖基坑最近水平距离为33m），东南侧为城市空间酒店（与明挖基坑最近水平距离为20.2m），南侧为爱舍空间酒店及泰山基业（与明挖基坑最近水平距离为24.8m），西南侧位维多利亚酒店（与明挖基坑最近水平距离为15.7m）。

本站为地下双层岛式站台车站，站台宽12m，车站主体采用双柱两层框架结构，车站主体外包总长193m，标准段宽20.7m，车站起点里程为YCK32+135.060，终点里程为YCK32+328.060，有效站台中心里程为YCK32+209.760。

车站共设A～D五个出入口，1号、2号两组风亭和一个消防疏散出入口。

采用明挖法施工，主体结构为矩形断面。

见附图：

燕儿岛周边环境及施工场地示意图。

1.2.3高雄路站

高雄路站主体结构位于香港中路、高雄路与江西路三条道路交叉路口，车站沿香港中路东西走向，为地下两层岛式车站。

站位所处位置现状道路交通流量较大，香港中路在交叉路口以西为双向八车道，路口以东为单向四车道，江西路为双向四车道，高雄路为双向五车道。

车站周边多为多层砖混结构建筑物，车站西北角为28层浅水湾国际公寓（与明挖竖井最近水平距离为13.6m）；车站东北侧为金玉堂酒店（与暗挖车站最近水平距离为6.6m）；车站东南侧为穿德宝花园酒店；车站东半部南侧现状为一处施工中的深基坑工程（与暗挖车站最近水平距离为6.9m），基坑底部与高雄路站主体结构拱顶高程大致相同；车站主体中部位置南侧为辛家庄加油站（房屋与暗挖车站最近水平距离为9m）；车站西南侧为丽晶大酒店（与明挖竖井最近水平距离为14m）。

本站为地下双层岛式站台车站，站台宽12m，车站主体采用圆拱直墙两层框架结构，车站主体外包总长208m，标准段宽18.4m，车站起点里程为YCK32+936.96，终点里程为YCK33+144.960，有效站台中心里程为YCK32+209.760。

车站共设A～C五个出入口，1、2、3号三组风亭和一个消防疏散出入口。

采用暗挖法施工，1#、2#风井作为主体开挖通道，主体结构为拱顶直墙断面。

见附图：

高雄路周边环境及施工场地示意图。

2施工方法

2.1暗挖隧道爆破施工

燕儿岛路站~高雄路站区间采用暗挖施工，根据围岩分级情况，暗挖隧道采用“台阶法”施工，具体施工方法如下：

根据设计工法组织开挖施工，按照格栅支护间距安排每一开挖循环进尺；每一开挖循环先超前支护采用小导管注浆，在地质不良段采用深孔注浆进行地层加固；地层加固完成后，根据爆破方案设计组织爆破施工，严格按照爆破参数进行控制；爆破完成后进行细致的危石清理及盲炮排除，确认安全后进行土石方清运，清运结束立即组织初期支护施工，按照设计参数安装型钢、格栅、钢筋网、打设锚杆、喷射砼，完成一个循环的开挖工作。

隧道开挖应严格按照“短进尺、弱爆破、强支护，快封闭”的方针作业，减少对围岩的扰动，减少对周围建筑物的振动影响。

根据施工监测情况及地质超前预报，开挖方法可做适当调整。

确定开挖轮廓时，应充分预留围岩变形量，并通过施工监测及时加以调整。

当地质条件与地质勘察报告差别较大时，应及时通知有关单位，会同解决,软弱地质应加强设计支护参数。

为保证小净距隧道的施工安全，左右导洞隧道掌子面其前后开挖面错开不应小于15m。

同一条隧道相对开挖，当两工作面相距20m时应停挖一端，另一端继续开挖，并做好测量工作，及时纠偏，其中线贯通允许偏差为：

平面位置±30mm，高程±20mm。

横洞与正洞相连或变断面、交叉点等部位开挖时，应采取加强措施。

开挖后应及时及进对初支背后空隙进行注浆回填，保证处置背后密实。

隧道开挖过程前，做好超前地质预报，开挖过程中应进行地质描述并做好记录与地质预报对比，地质差异较大应进行超前地质勘探；开挖后应加强监控量测。

爆破过程中密切监测重要建（构）筑物震速（v），计算出k、α值，以确定后续爆破施工装药量Q。

2.2明挖车站基坑爆破施工

南京路站、燕儿岛路站采用明挖法施工，明挖车站基坑采用机械和人工修边相结合的方式进行，机械可挖性较好的土体采用挖机直接挖除，进入岩层后采用“浅孔控制爆破”进行开挖。

根据南京路站和燕儿岛路站施工组织安排，基坑开挖总体上自一端开挖、由上至下分层、分台阶开挖，并且边开挖边布置内支撑梁，所以爆破方案的制定应同开挖方案相匹配。

基坑在开挖要点是“分层、分步、对称、平衡、限时”，遵循“竖向分层、纵向分区分段、先支后挖”的施工原则。

2.3竖井施工

高雄路站、燕儿岛路站~高雄路站区间为暗挖工程，采用风井、施工竖井作为施工通道；竖井上部采用机械配合人工进行开挖，进入岩层后采用“微差松动爆破工艺”进行爆破开挖，开挖进尺与格栅支护间距一致。

3微差控制爆破及短循环进尺的影响

根据地铁公司文件，每循环只能安装一榀钢架格栅，格栅间距设计为0.5m和0.75m,同时主体结构和附属结构开挖爆破距离周边建筑物不足30m的地段必须采用微差控制爆破进行施工，施工现场严格按照“密布眼、弱爆破”分部微差控制爆破进行施工已减少爆破震动对周围建筑物及其他管线的影响。

对比开工前评审的爆破方案，由于爆破进尺的缩短使得循环次数增加，目前高雄路站IV级、V级围岩每循环进尺0.5m，燕高区间IV级围岩每循环进尺0.75m，V级围岩每循环进尺0.5m，这样大大增加了项目部的各项成本费用，增加的费用如下：

1.造成机械设备不能正常连续施工，机械设备每次进行吊运及转场频繁，不能有效的正常施工；

2.由于采用密布眼，短循环进尺造成施工人员钻孔作业时间增加，同时作业人员的班次也进行了调整，使得作业人员的费用比正常情况下增加；

3.受施工循环进尺限制使得施工工期延长造成管理费用和机械费用（租赁费或折旧费）增加；

4.由于密布眼、短循环进尺使得单方岩石爆破炸药和雷管的消耗量增加，钻孔利用率降低；

5.由于夜间扰民不能组织正常的施工生产，造成管理人员和作业人员的待工；

6.由于场地狭小，造成出渣困难，工序交叉影响工期。

总之，由于循环进尺减小和采用微差控制爆破，造成项目部增加了不必要的费用。

4爆破方案设计

4.1暗挖隧道爆破方案设计

区间隧道及车站开挖爆破总体设计思想是采用微差爆破，核心采用控制爆破，掏槽采用抛掷爆破，尽可能减轻对围岩和周围构筑物的扰动，维护围岩自身稳定性，达到良好的轮廓成形。

区间暗挖隧道主要围岩为Ⅳ、Ⅴ级围岩，隧道部分地段穿越断层及破碎带。

区间正洞隧道开挖采用“台阶法“。

高雄路站风道及车站主体主要为Ⅳ、Ⅴ级围岩，部分地段穿越断层及破碎带开挖采用，开挖方法主要采用“双侧壁导坑法”。

4.1.1暗挖隧道爆破方案设计

4.1.1.1爆破施工工艺选定

根据施工环境及地勘揭露围岩情况，区间暗挖隧道主要围岩为Ⅳ、Ⅴ级围岩，隧道部分地段穿越断层及破碎带，区间正洞开挖采用台阶法施工，人防段采用CD法施工，爆破开挖掘进。

考虑爆破方式、岩石岩性及排渣要求等因素，选定采用微差爆破。

4.1.1.2爆破器材选定与需求计划

（1）炸药品种的选用

炸药品种与炸药的爆破震动速度有直接影响。

根据本工程地质、水文条件及施工环境状况，选用防水效果好的乳化炸药，详细规格如下表所示：

名称

孔径（mm）

直径（mm）

长度（mm）

单重（g）

形状与包装

备注

乳化炸药

200

150

圆柱状、塑装或牛皮纸包装

24kg/箱包装

（2）雷管品种的选用

爆破震动速度的大小与同时起爆的炸药量有关，设计中要使每段雷管的起爆时差适当加大，防止前后段震动波的叠加，并在实际施工中根据试爆效果逐步调整段别，严格控制单段最大一次起爆量，保证合理的起爆时差，以达到降震的目的。

本工程选用毫秒延期雷管，低段跳段使用。

详细选用参数如下：

名称

直径（mm）

长度（mm）

尾线（m）

形状与包装

备注

导爆管毫秒延期雷管

金属壳

10发/扎包装

（3）起爆器选择

选用YJGN-500型高压起爆器。

4.1.1.3爆破设计与安全验算

1爆破设计

1）爆破参数基准取值

（1）炮孔直径（d）

d=38～40mm，取d=40mm，采用Φ40一字型合金钻头钻眼。

（2）最小抵抗线（w）

w=（7～20）d，根据类似工程控爆经验，系数取12.5，则：

w=10×40=500mm。

（3）炮孔间距（α）

α=（0.6～1.4）w，取值600mm。

（4）炮孔排距（b）

b=0.8α=480mm，取值500mm。

（5）最大段发装药量计算（Q）

针对施工场地周围环境的实际情况，控制爆破震速不大于1.5cm/s。

进行验算如下：

Q=R3*V3/a/K3/a

式中：

Q-最大段发装药量，爆破设计最大段发装药量；

V-爆破引起的震速cm/s；

R-爆源中心到震速控制点的距离，取R=15.0m，距离区间最近的琴岛大厦距隧道外缘为20m，离隧道较近的管线为15m）；

k-与介质特性、爆破方式、爆破条件等因素有关的系数，根据青岛地区介质特性及以往工程经验，取K=210；

α-与传播途径、地质、距离、地形等因素有关的系数，根据青岛地区介质特性及以往工程经验，取1.80；

将上述数值带入公式，得Q=1.44kg

（6）炮孔深度（L）

依据循环进尺，炮孔利用率按0.9计，取L=L0/0.9。

L0—循环进尺，根据最大装药量，确定L0=0.5m（实际施工中应根据围岩条件等各种因素确定药量及循环进尺）。

计算取值L=0.6m。

2）炮孔布置和掏槽形式

炮孔布置采用线形布置和线形起爆。

由于炮孔深度较小，采用楔形掏槽。

这种掏槽与直眼掏槽比，充分利用了临空面，阻力小，且有利于线形布孔和起爆。

详见下图

台阶法开挖爆破设计图

CD法开挖爆破设计图

3）单循环钻爆参数

经计算分析，台阶法开挖上、下台阶断面单循环钻爆参数统计详见表所示。

台阶法上、下台阶单循环钻爆参数表

上台阶断面（爆破一分区）

开挖部位

炮眼名称

段别

炮眼深度（m）

每孔装药量（kg）

炮孔个数

小计装药量（kg）

区间

正洞

掏槽眼

0.8

0.45

1.35

0.8

0.45

1.35

掘进眼

0.6

0.3

1.2

0.6

0.3

1.2

0.6

0.3

1.2

0.6

0.3

1.2

0.6

0.3

1.2

0.6

0.3

1.2

周边眼

0.6

0.15

1.2

0.6

0.15

1.2

0.6

0.15

1.2

底眼

0.6

0.3

0.9

0.6

0.3

0.9

0.6

0.3

0.9

炮眼数量合计

63个

循环进尺总装药量

16.2kg

循环进尺爆破方量

15.5m3

循环进尺炸药单耗

1.05kg/m3

下台阶断面（爆破二分区）

开挖部位

炮眼名称

段别

炮眼深度（m）

每孔装药量（kg）

炮孔个数

小计装药量（kg）

区间

正洞

掘进眼

1.18

0.3

1.2

1.18

0.3

1.2

1.18

0.3

1.2

1.18

0.3

1.2

1.18

0.3

1.2

1.18

0.3

1.2

1.18

0.3

1.2

1.18

0.3

1.2

1.18

0.3

1.2

1.18

0.3

1.2

1.18

0.3

0.9

周边眼

1.18

0.15

1.2

1.18

0.15

1.2

1.18

0.15

0.9

1.18

0.15

0.9

炮眼数量合计

71个

循环进尺总装药量

17.1kg

循环进尺爆破方量

20m3

循环进尺炸药单耗

0.85kg/m3

CD法开挖上、下导洞的两侧采用相同的爆破参数，单侧单循环钻爆参数统计详见下表所示。

CD法上、下导洞单循环钻爆参数表

上导洞单侧断面（爆破一分区）

开挖部位

炮眼名称

段别

炮眼深度（m）

每孔装药量（kg）

炮孔个数

小计装药量（kg）

区间

正洞

掏槽眼

0.8

0.45

1.35

0.8

0.45

1.35

掘进眼

0.6

0.3

0.9

0.6

0.3

0.9

0.6

0.3

1.2

0.6

0.3

1.2

0.6

0.3

0.9

0.6

0.3

0.9

0.6

0.3

0.9

0.6

0.3

0.9

0.6

0.3

1.2

周边眼

0.6

0.15

1.35

0.6

0.15

1.35

底眼

0.6

0.3

1.2

0.6

0.3

1.2

炮眼数量合计

62个

循环进尺总装药量

16.8kg

循环进尺爆破方量

16.88m3

循环进尺炸药单耗

1.00kg/m3

下导洞单侧断面（爆破二分区）

开挖部位

炮眼名称

段别

炮眼深度（m）

每孔装药量（kg）

炮孔个数

小计装药量（kg）

区间

正洞

掘进眼

1.18

0.3

1.2

1.18

0.3

1.2

1.18

0.3

0.9

1.18

0.3

1.2

1.18

0.3

1.2

1.18

0.3

1.2

1.18

0.3

1.2

1.18

0.3

1.2

1.18

0.3

0.9

1.18

0.3

0.9

1.18

0.3

1.2

周边眼

1.18

0.3

0.9

1.18

0.3

0.9

1.18

0.3

1.2

1.18

0.15

0.9

1.18

0.15

0.9

1.18

0.15

1.35

炮眼数量合计

72个

循环进尺总装药量

18.45kg

循环进尺爆破方量

20.76m3

循环进尺炸药单耗

0.88kg/m3

2装药结构

所有爆破孔均采用连续底部装药结构，炮泥堵塞长度不小于500mm，装药结构详见下图所示。

3起爆顺序

爆破采取全断面一次起爆，按照分区分段原则的爆破顺序为先起爆掏槽眼、再起爆掘进眼、其次周边眼、最后起爆底眼（翻渣眼）。

4起爆网络

采用并串联联合起爆，最大段发药量为2.7kg，起爆网络详见下图所示（并串联联合起爆网络示意图）。

5起爆方式

选用高性能起爆器，起爆雷管选用导爆管雷管，采用高效能电子激发式起爆器起爆。

4.1.1.4安全检算

单段最大装药量根据爆破震速的大小确定。

控制基准按爆破规范和相关文件中规定的对地面建筑爆破震速允许值控制：

序号

保护对象类别

安全允许振速（cm/s）

<10Hz

10Hz～50Hz

50Hz～100Hz

土窑洞、土坯房、毛石房屋a

0.5～1.0

0.7～1.2

1.1～1.5

一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物a

2.0～2.5

2.3～2.8

2.7～3.0

钢筋混凝土结构房屋a

3.0～4.0

3.5～4.5

4.2～5.0

一般古建筑与古迹b

0.1～0.3

0.2～0.4

0.3～0.5

水工隧道c

7~15

交通隧道c

10~20

矿山巷道c

15~30

水电站及发电厂中心控制室设备

0.5

新浇大体积混凝土d

龄期：

初凝～3天

龄期：

3～7天

龄期：

7～28天

2.0~3.0

3.0~7.0

7.0~12

注1：

表列频率为主振频率，系指最大振幅所对应波的频率。

注2：

频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。

选取频率时也可参考下列数据：

硐室爆破<20Hz；深孔爆破10~60Hz；浅孔爆破40～100Hz。

a选取建筑物安全允许振速时，应综合考虑建筑物的重要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条件等因素。

b省级以上（含省级）重点保护古建筑与古迹的安全允许振速，应经专家论证选取，并报相应文物管理部门批准。

c选取隧道、巷道安全允许振速时，应综合考虑构筑物的重要性、围岩状况、断面大小、埋深、爆源方向、地震振动频率等因素。

d非挡水新浇大体积混凝土的安全允许振速，可按本表给出的上限值选取。

针对施工场地周围环境的实际情况，控制爆破震速不大于1.5cm/s。

进行验算如下：

式中：

V-爆破引起的震速cm/s；

R-爆源中心到震速控制点的距离，取R=25.0m；

Q-最大段发装药量，爆破设计最大段发装药量2.7kg；

k-与介质特性、爆破方式、爆破条件等因素有关的系数，取K=210；

α-与传播途径、地质、距离、地形等因素有关的系数，取1.80；

将上述参数值代入式中得:

V=210×[2.71/3/25]1.60=1.16cm/s＜爆破震速控制值1.5cm/s，验算震速控制结果安全。

4.1.2暗挖车站爆破方案设计

4.1.2.1爆破施工工艺选定

高雄路站采用暗挖法施工，根据施工环境及地勘揭露围岩情况，车站主体开挖采用双侧壁导坑法施工，爆破开挖掘进。

考虑爆破方式、岩石岩性及排渣要求等因素，选定采用微差松动爆破工艺，爆破循环进尺均为0.5m。

4.1.2.2爆破器材选定与需求计划

（1）炸药品种的选用

炸药品种与炸药的爆破震动速度有直接影响。

根据本工程地质、水文条件及施工环境状况，选用防水效果好的乳化炸药，详细规格如下表所示：

名称

孔径（mm）

直径（mm）

长度（mm）

单重（g）

形状与包装

备注

乳化炸药

200

150

圆柱状、塑装或牛皮纸包装

24kg/箱包装

（2）雷管品种的选用

本工程选用毫秒延期雷管，主要使用1～11段别。

详细选用参数如下：

名称

直径（mm）

长度（mm）

尾线（m）

形状与包装

备注

导爆管毫秒延期雷管

金属壳

10发/扎包装

（3）起爆器选择

选用YJGN-500型高压起爆器。

（4）爆破器材需求计划

本工程爆破施工所需各类爆破器材的需求计划详见下表：

名称

单位

需求计划数量

备注

乳化炸药

17700

日需求最高170kg

导爆管毫秒延期雷管

发

155000

孔内雷管，日需求最高1500发

起爆器

台

4.1.2.3爆破参数

<1>炮孔直径（d）：

d=38～40mm，本工程取d=40mm。

<2>最小抵抗线（w）：

w=（7～20）d，根据类似工程的控爆经验，系数取12.5，则：

w=12.5×40=500mm，取w=500mm。

<3>炮孔间距（α）：

α=（0.6～1.4）w=500mm。

<4>炮孔排距（b）：

b=500mm

<5>炮孔深度（L）：

依据循环进尺，炮孔利用率按0.6计，

取L=L0/0.6，L0—循环进尺0.5m（实际施工中根据围岩条件、爆破振动等各种因素确定循环进尺），L=0.8m。

4.1.2.4炮孔布置和掏槽形式

炮孔布置采用线形布置和线形起爆。

由于炮孔深度较小，采用楔形掏槽。

这种掏槽与直眼掏槽比，充分利用了临空面，阻力小，且有利于线形布孔和起爆。

4.1.2.5炮孔布置和掏槽形式

炮孔布置采用线形布置和线形起爆。

由于炮孔深度较小，采用楔形掏槽。

这种掏槽与直眼掏槽比，充分利用了临空面，阻力小，且有利于线形布孔和起爆。

车站主体开挖炮孔平面布置见下图。

说明：

上半断面①、②部的炮孔布置、单循环参数及雷管段位布置相同，下半断面②、③部的炮孔布置、单循环参

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