157罗刚浅谈光面爆破在地铁区间隧道中的应用.docx
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157罗刚浅谈光面爆破在地铁区间隧道中的应用
浅谈光面爆破在地铁区间隧道中的应用
（隧道工）
论
文
姓名：
罗刚
单位：
中铁隧道集团二处有限公司
浅谈光面爆破在地铁区间隧道中的应用
罗刚
中铁隧道集团二处有限公司
摘要：
文章以深圳地铁1号线18标为例，分析和总结了以矿山法施工的地铁区间隧道项目中光面爆破的设计及控制要点，所采用的方法确保了工程顺利准确进行，确保了施工安全，可以为类似工程所借鉴。
关健词：
隧道施工光面爆破控制
1工程概况
深圳地铁一号线续建工程土建18标为西乡站～固戍站区间隧道中的一段，位于深圳市宝安区西乡大道与建发采石场之间，自西乡站后沿新湖路敷设，于CK32+350处线路下穿碧海湾高尔夫球场，于CK33+100处出碧海湾高尔夫球场，下穿宝安大道。
区间隧道起讫里程为CK31+589.7～CK33+660.25，全长2070.5m。
标段范围包含1段明挖和4段暗挖，其中1号～3号竖井区间暗挖隧道洞身以混合花岗岩为主，为Ⅱ、Ⅲ级围岩，隧道开挖采用钻爆法施工。
2爆破设计技术要求
（1）高安全性：
要求爆破设计方案安全、可靠。
（2）地表沉降控制在30mm以内。
地震波速控制在[V]≤1.0cm/s（邻近建筑物地段）。
（3）质量要求：
隧道掘进施工要求尽可能保持巷道周边岩体的完整性、采用光面爆破技术，减少超欠挖量，要求光爆炮孔痕迹保存率：
软岩地段≥60%，中硬岩地段≥80%。
（4）快速低耗：
隧道爆破施工对作业循环速度要求很高，长期保持较高的施工进度，同时尽可能降低炸药单耗（破碎每立方米所消耗的炸药量）。
3开挖方法与爆破方案
区间隧道基本上在碧海湾高尔夫球场下通过，隧道围岩为Ⅱ、Ⅲ级，采用钻爆法，分上、下台阶开挖，应用光面爆破技术控制隧道超欠挖。
在里程CK32+300～CK32+350北侧有银田新村小区房屋，采用弱震控制爆破技术，控制爆破振动。
如何确保洞内、地面及其附近建筑物的安全将是本工程重点之一，在Ⅱ、Ⅲ级围岩中减轻振动，减少爆破对地层的扰动是本工程需关注的一个重点。
3.1钻爆设计依据与设计方法
在确保洞内、地面及其附近建筑物安全的前提下，针对区间工程地质情况、地面条件，区间隧道钻爆设计如下。
3.1.1钻爆设计依据
（1）《爆破安全规程》、《铁路工程施工安全技术规程》；
（2）钻爆法施工段隧道围岩级别为Ⅱ、Ⅲ级；
（3）隧道开挖断面为35.8m2；
（4）打眼工具：
钻孔采用YT-28手持风钻，钻孔直径φ42mm；
（5）爆破器材：
起爆采用击发笔引爆非电毫秒雷管，炸药采用φ32mm的乳化炸药、周边眼采用φ25mm小直径药卷，雷管选用国产Ⅱ系列1～15段非电毫秒雷管。
3.1.2钻爆设计方法
钻爆设计方法流程图如图1。
图1钻爆设计方法流程图
3.2开挖方案
隧道爆破开挖原则上采用控制爆破技术，邻近建筑物时采用“短进尺、弱爆破”减振措施。
（1）Ⅲ级围岩断面或拱部为土、边墙底板为岩层的断面里程采用台阶法开挖。
拱部采用人工或风镐开挖，开挖出临空面后再进行爆破施工。
（2）Ⅱ、Ⅲ级围岩段采用正台阶法、光面爆破技术。
上台阶一次爆破，下台阶一次爆破，减少一次起爆装药量。
（3）炮眼深度控制在2.0～2.2m左右，开挖循环进尺控制在1.8～2.0m左右，控制同一段装药量。
在隧道埋深较深、石质好，能保证地面安全的情况下，可以将每炮循环进尺控制在2.0m左右，以保证施工工期。
（4）掏槽区尽量位于底部，掏槽区将采用分层装药结构。
光爆孔按设计间距布置，少装药、多钻孔，减少一次装药量。
3.3正线光面爆破参数
起爆顺序：
掏槽区→掘进眼→内圈眼→周边眼→底板眼
（1）周边眼
周边眼洞隧道轮廓线布置，孔深2.0m，炮眼间距0.4m，最小抵抗线W=0.5m，装药结构为空气间隔装药。
装药密度0.3Kg/m。
确保爆破后岩壁平直、成型规整，减少对围岩的扰动。
（2）内圈眼
内圈眼间距0.8m，抵抗线W=E/0.8
（3）掘进眼
布置原则：
掘进眼在内圈眼与掏槽眼之间均匀分布，炮眼间距1.0m，抵抗线0.8m。
3.4爆破网路
爆破网路采用分组簇联方式。
设计爆破网路为孔内微差的起爆技术。
非电毫秒雷管一般跳段使用，使段间隔时间大于50ms，传爆、起爆雷管均采用8段非电毫秒雷管，爆破网路如图2所示。
图2爆破网路图
3.5装药方法
掏槽眼及掘进眼均采用连续装药、反向起爆。
周边眼采用间隔装药，药卷间隔绑扎在竹片上，竹片长度与眼孔深度相等。
药卷用导爆索串联，装入眼孔时，应尽可能使药卷居中，如图3所示。
图3周边眼装药结构示意图
3.6炮孔堵塞
采用炮泥堵塞，堵塞长度不小于30cm，掏槽眼不小于40cm。
4全断面爆破设计（右线机场方向）
全断面爆破炮眼布置见图4。
图4全断面爆破炮眼布置图
全断面爆破装药参数见表1。
表1全断面爆破装药参数表
全断面爆破掏槽见图5。
图5全断面爆破掏槽大样图
5台阶法爆破设计（左线机场方向）
台阶法爆破炮眼布置见图6。
图6台阶法爆破炮眼布置图
台阶法爆破掏槽见图7。
图7台阶法爆破掏槽大样图
台阶法爆破装药参数见表2。
表2台阶法爆破装药参数
断面
炮眼名称
段号
眼深
m
眼数
炸药类型
（kg/条）
单孔条数（条）
单孔药量
（kg）
同段药量
（kg）
装药长度
（m）
装药
结构
上断面
掏槽眼
1
2.2
8
0.2
9
1.8
14.4
1.8
集中
掘进眼
3
2.0
9
0.2
7
1.4
12.6
1.4
集中
内圈眼
5
2.0
14
0.2
6
1.2
16.8
1.2
集中
周边眼
9
2.0
25
0.2
3
0.6
15
0.6
间隔
下
断
面
掘进眼
1
2.0
2
0.2
3.5
0.7
1.4
0.8
集中
掘进眼
3
2.0
5
0.2
6
1.2
6.0
1.2
集中
掘进眼
5
2.0
8
0.2
6
1.2
9.6
1.2
集中
内圈眼
7
2.0
8
0.2
4
0.8
6.4
0.8
集中
周边眼
9
2.0
12
0.2
2
0.4
4.8
0.4
间隔
底板眼
11
2.0
5
0.2
8
1.6
8.0
1.8
集中
综合技术参数见表3。
表3综合技术参数表
部位
开挖断面
m2
预计进尺
m
爆破石方
m3
炮眼总数
个
雷管用数
发
炸药总量
kg
炸药单耗
kg/m3
备注
上
15.5
2.0
31
56
56
58.8
1.9
上下台阶分次
爆破
下
13
2.0
26
45
45
36.2
1.39
6控制超欠挖的技术措施
（1）掏槽炮眼的眼口、眼底间距允许偏差为5cm；掘进炮眼眼口排距、行距允许偏差均为10cm。
（2）周边炮眼间距允许偏差为5cm，外插斜率不大于孔深3%～5%，眼底不超过开挖轮廓线10cm。
（3）周边炮眼至内圈眼的排距允许偏差为5cm。
（4）除掏槽炮眼外，其他炮眼须在同一垂直面上。
（5）周边眼采用小药卷间隔装药结构，药卷分半进行间隔装药，防止药卷集中孔底造成超挖。
（6）严格控制周边眼起爆顺序，在满足爆破震动速度要求的前提下，周边眼尽可能安排少段次起爆，以减少由于起爆不同步引起的超挖。
（7）严格控制周边眼的施工精度，施钻前必须在工作面按设计开挖轮廓线放线，并按爆破设计标出周边孔位置，检查合格后方可施钻，钻孔中要严格控制周边孔外插角度，以减少由于外插角过大而引的超挖。
（8）提高装药质量，杜绝施工中不按设计装药和堵塞等不良现象，炮眼堵塞长度不宜小于30cm，采用预裂爆破时，从药包顶端起堵塞，不得只堵眼口。
（9）作好超前地质预报工作和爆破效果检查工作，以便及时快速地调整爆破参数，达到控制超欠挖的目的。
7爆破施工技术措施与质量要求
7.1钻眼
（1）准备工作：
开工前准备工作做到“四查”，即查钻机及支架是否正常；查风水管路到位和牢固情况；查钻头、钻杆、扳手等工具是否带齐；查消耗材料有无备用。
（2）定位：
由工班长根据技术室下发的爆破设计图将每台钻机钻孔范围及顺序分配明确，钻眼前定出开挖断面中线、水平线和断面轮廓，标出炮眼位置，经检查符合爆破设计要求后方可进行开钻。
炮眼的深度、角度、间距应按设计要求确定，并应符合下列精度要求；
掏槽眼：
眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm；
辅助眼：
眼口排距、行距误差不得大于10cm；
周边眼：
沿断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm，炮眼方向可以以3％～5％的斜率外插，眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm，最大不得超过15cm；
内圈眼至周边眼的排距误差不得大于5cm，炮眼深度大于2.5m时，内圈眼与周边眼采用相同的斜率钻眼；
当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度，并相应调整装药量；
（3）开口：
根据爆破设计及中线水平，选好开口位置，刨去浮石，调整支架角度，使支架与开眼处岩面保持垂直。
操作时，先供水后供风。
先开半风，为防止钻杆打滑，钻进3～5cm后再调整支架，保持设计规定的角度，开全风，加大推力。
（4）钻进：
钻进中应充分发挥支架作用，以加快钻进速度，减轻体力劳动：
一条线：
钎子、风钻、气腿必须在同一垂直面上，从后面看是“一条线”，这样使钻机不会左右摇摆；
中心钻：
掌握好支架的进气量，控制支架摆动幅度，使钻杆始终在炮眼中心位置旋转；
旁边站：
一人操纵一台风钻，人要站在钻机的侧后方，使风钻贴在身边，稳住风钻，不使风钻左右摇摆；
（5）拨钎：
钻孔满足设计深度后，应及时拨钎转移。
在整体性较好的岩石中，可停风拨钎，停机时应先关水后关风。
在破碎岩石中，为克服阻力钻机应带风转动拨钎。
7.2装药
（1）钻眼完毕后，按炮眼布置图进行检查，有不符合要求的炮眼应重新钻眼，经检查合格后方可装药。
（2）装药前必须将炮眼内泥浆、石屑用高压风吹洗干净，所有装药的炮眼均应堵塞炮泥，周边眼的堵塞长度不得小于30cm；
（3）排段：
按爆破设计分配各炮眼起爆雷管段别，由专人负责排段，严禁随意替换起爆雷管段别。
（4）装药：
掏槽眼和掘进眼采用反向起爆方式，先装起爆药卷，再装普通药卷，周边眼采用正向起爆方式，采用串装药卷，最后堵塞炮泥。
（5）联接：
按导爆管连接方式分组簇联，然后将各组传爆雷管的脚线（导爆管）再簇联成一组连接起爆雷管。
注意全部传爆雷管采用1段毫秒雷管。
（6）检查：
塑料导爆管是否有损坏，连接方法是否正确可靠。
（7）起爆：
采用电力起爆方式。
起爆前人员、设备、料具照明、电器设施，均应撤离爆破作业区。
按起爆准备、起爆、解除爆破警戒三个阶段发出警报信号。
（8）爆破后检查：
爆破后15分钟后方可进入爆破面检查，检查有无瞎炮及可疑现象，瞎炮未经处理，不得进入下道工序作业，每班必须有责任心强、经验丰富的专职人员进行找顶撬帮工作，使用的工具应轻便，并有监护人。
未使用的爆破器材及时退还，处理瞎炮收集的、不宜使用的炸药、雷管、传爆线等爆破器材退还后，按有关要求集中处理。
7.3火工品的购置、搬运及使用管理
火工品的购置、搬运及使用严格遵守现行的《民用爆炸物品安全管理条例》，按照深圳市有关规定购买、运输、退还。
（1）购置
办理火工品使用许可证，制定火工品需求计划，从公安机关认可的供应商处购买。
按公安部门的规定由供应商按计划押送至工地现场。
（2）搬运
严格跟踪爆破作业，严禁爆破器材外流，必须由经过专门培训并取得上岗证的人员管理及搬运。
在工地范围内搬运火工品必须遵守以下规定：
雷管与炸药应放置在带盖的专用容器内分别运送；爆破器材前后30m内，设最少2人护送，直接送到工作地点，严禁中途逗留；每人一次运送炸药数量不得超过20kg或原包装一箱。
应事先通知竖井及隧道内外联络员及卷扬机司机，严禁在交接班及人员上下井的时间内吊运下井。
竖井吊笼吊运炸药时不得有人员同乘，竖井上下专人接送，炸药不能停放于井口及井底范围。
（3）使用
装药时严格按设计装药量及雷管段数进行对号入座，并且每孔装药后剩余长度用粘土堵塞、捣实，堵塞长度不少于30cm。
装药时间离放炮时间不应过久。
8光面爆破实施效果与经济效益
8.1光爆效果
深圳地铁1号线续建工程土建18标施工已结束，需爆破施工区段全部实行光面爆破，除开始的爆破试验段外，剩余开挖地段光爆效果良好，超欠挖控制良好。
（1）破后炮眼痕迹率达80%～90%，两茬炮衔接台阶最大尺寸为11cm，超欠挖量仅为5%左右，比非光面爆破的超欠挖量（达20%）要低得多。
（2）洞碴块度较小且均匀，利于装碴，节省装运时间。
（3）大大减少初期支护投入，成本控制良好，降低工程造价。
4、岩面平整，应力集中小，减少安全隐患。
8.2经济效益
8.2.1时间效益
光面爆破施工钻眼及装药延长20min。
清理危石或补炮缩短20min，初期支护缩短20min，装碴及出碴缩短20min，并方便了后续的挂土工布、防水板施工。
总体时间缩短越40min，加快了隧道施工速度，开挖循环加快。
8.2.2节省材料
光面爆破比非光面爆破减少超挖量15%，按现行规范标准平均超挖值为150cm，即每延米少开挖约2.0m3。
减少同标号喷射混凝土超挖回填量约2m3，同时也节省了火工品和因非光面爆破所造成的围岩破碎所需钢支撑、锚杆、钢筋网等初期支护的工程量。
参考文献：
[1]《深圳地铁1号线续建工程施工图设计》；
[2]《地下铁道设计规范》GB50157-2003；
[3]《铁路隧道设计规范》TB1003-2005/J449-2005。
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