電子雷管在地鐵隧道下穿建筑物爆破開挖中的應(yīng)用

戴斌

【摘 要】青島地鐵一期工程（3號線）五四廣場站至江西路站區(qū)間隧道處于中風(fēng)化和微風(fēng)化花崗巖地層。隧道沿線共下穿多座高層建筑物。本文重點(diǎn)研究了地鐵隧道鉆爆開挖在下穿建筑物中如何控制爆破振速，保證建筑物安全的相關(guān)技術(shù)。通過電子雷管的應(yīng)用，總結(jié)出地鐵隧道下穿建筑物爆破施工方法和施工參數(shù)。

【關(guān)鍵詞】地鐵隧道；下穿建筑物；電子雷管；爆破

1 工程概況

五四廣場站至江西路站區(qū)間（簡稱：五江區(qū)間）隧道沿香港中路前行，后轉(zhuǎn)到南京路下方。區(qū)間隧道左右線長分別為1270.675m和1299.467m，采用礦山法施工，鉆爆法開挖。隧道沿線主要穿過中風(fēng)化帶花崗巖和微風(fēng)化花崗巖，上覆雜填土、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖上亞帶、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中亞帶，并穿過F8、F9兩條破碎帶。地下水豐富，按賦存方式主要為第四系松散堆積層孔隙水和基巖裂隙水。區(qū)間地勢起伏較大，隧道埋深約為8.0m～28.0m。地面交通繁忙，人流、車流量大，建筑物密集，隧道下穿青島市公共資源交易大廳、假日酒店、新貴都小區(qū)1#樓、偉東尚城小區(qū)2#樓、偉東尚城小區(qū)3#樓和偉東尚城小區(qū)4#樓共計(jì)6座高層建筑物，下穿總長度達(dá)750m。6座建筑物中，假日酒店樓層地上25層，地下4層，結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，底板距離隧道洞頂距離最近，僅為11.2m，爆破開挖對建筑物影響最大。

2 工程施工難點(diǎn)分析

由于五江區(qū)間處于鬧市區(qū)，地表建筑物密集，車流、人流量大。隧道爆破開挖過程中，爆破振速控制施工的難點(diǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求爆破振速應(yīng)控制在2cm/s以內(nèi)，這對硬巖隧道的爆破開挖作業(yè)難度較大。從隧道上方建筑物信息表可以看出，這6座建筑物中，高度最大、距隧道距離最近的是假日酒店，因此該座建筑物下穿過程爆破控制是施工的重中之重。本文以下穿假日酒店爆破開挖為例展開研究。假日酒店與隧道位置關(guān)系圖見圖1。

3 電子雷管介紹

電子雷管是一種可以任意設(shè)定并準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)延期發(fā)火時間的新型電雷管，具有雷管發(fā)火時刻控制精度高、延期時間可靈活設(shè)定兩大技術(shù)特點(diǎn)，其本質(zhì)是采用一個微電子芯片取代普通電雷管中的化學(xué)延期藥與電點(diǎn)火元件，不僅大大地提高了延時精度，而且控制了通往引火頭的電源，從而最大限度地減小了因引火頭能量需求所引起的延時誤差。新的電子雷管起爆系統(tǒng)延期時間以1ms為單位，可在0～16000ms范圍內(nèi)為每發(fā)雷管任意設(shè)定延期時間。電子雷管起爆網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由電子雷管、編碼器、起爆器三大系統(tǒng)組成。

4 爆破方案設(shè)計(jì)

4.1 爆破方案選擇

根據(jù)區(qū)間隧道爆破試驗(yàn)結(jié)合假日酒店自身的特點(diǎn)，以及地理位置和地質(zhì)條件，下穿建筑物爆破方案采用臺階法開挖，循環(huán)進(jìn)尺取1m，為降低最大單段裝藥量，采用Φ150mm大直徑中空眼，爆破順序?yàn)椋毫庑翁筒垩邸⒈o助眼、內(nèi)圈眼、周邊及底眼。嚴(yán)格控制炮孔深度、單段裝藥量，采取多種減振措施，減輕爆破對圍巖的擾動及對支護(hù)結(jié)構(gòu)的不利影響，同時減輕對上面建（構(gòu)）筑物的震動，滿足《爆破安全規(guī)程》和設(shè)計(jì)要求的允許爆破振速的要求。

4.2 爆破設(shè)計(jì)

4.2.1 爆破材料選擇

炸藥采用2號巖石乳化炸藥，藥卷規(guī)格Φ32mm×300g。雷管選用電子雷管，延期時間以1ms為單位，可在0～16000ms范圍內(nèi)為每發(fā)雷管任意設(shè)定延期時間。采用鑿巖鉆機(jī)打眼，炮眼直徑42mm。

4.2.2 最大單段裝藥量計(jì)算

按薩道夫斯基公式進(jìn)行單段裝藥量計(jì)算：

Q=R3（v/k）3/α

Q-最大單段裝藥量，kg；

R-爆源中心至被保護(hù)建筑物的最小距離，m；爆源中心至被保護(hù)建筑物的最小距離R2=a2+b2，（a為水平距離，b為垂直距離），R取11.2m；

V-保護(hù)對象所在地質(zhì)點(diǎn)振動安全允許速度，cm/s，v取2cm/s；

K、α-與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。

根據(jù)建筑物調(diào)查資料R取最小值11.2m，根據(jù)爆破試驗(yàn)回歸分析k=100、α=1.5由此得出最大單段裝藥量Q=0.0.56kg。

4.2.3 爆破設(shè)計(jì)

圍巖以微風(fēng)化花崗巖為主，節(jié)理、裂隙不發(fā)育，采用鉆爆法施工，臺階法開挖，臺階長度6m～9m，上臺階高度3.2m，上臺階開挖面積13.9m2，下臺階開挖面積18.1m2。以Ⅲ級圍巖為例，上臺階炮眼布置圖見圖2，鉆爆設(shè)計(jì)參數(shù)表2，并按照檢測結(jié)果調(diào)整裝藥量。

4.3 爆破振速分析

4.3.1 爆破振速監(jiān)測方法

采用成都中科測控有限公司生產(chǎn)的TC-4850爆破測振儀2 臺?，F(xiàn)場測試前，為保證測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，對測試用的傳感器及放大器、采集儀必須進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定。監(jiān)測地點(diǎn)為建筑物地下室底板，以爆破點(diǎn)正上方點(diǎn)為圓心，半徑為10m的范圍內(nèi)監(jiān)測。

4.3.2 爆破振速監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，在假日酒店位置隧道下穿段爆破開挖中采用中空孔菱形直眼掏槽、單孔電子雷管起爆技術(shù)將爆破振速控制在2cm/s的允許范圍以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了一次起爆，大大節(jié)省了工期。

5 施工安全保證措施

（1）爆破作業(yè)人員必須身體健康，經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，考試合格，并取得《爆破員作業(yè)證》，方可從事爆破作業(yè)，作業(yè)人員進(jìn)入施工現(xiàn)場必須戴好安全帽，系好帽帶，嚴(yán)禁穿拖鞋、硬底鞋或赤腳進(jìn)入施工現(xiàn)場。

（2）必須使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)或部頒標(biāo)準(zhǔn)的爆破器材。

（3）現(xiàn)場應(yīng)由專人警戒，操作人員必須服從統(tǒng)一指揮。

（4）所有火工材料不得帶離工作面，剩余的火工材料必須及時交給現(xiàn)場負(fù)責(zé)人退庫。

（5）所有的雷管、導(dǎo)爆索、炸藥等火工材料，要有專人負(fù)責(zé)領(lǐng)退；材料領(lǐng)回后禁止堆放在一起，禁止在危險地點(diǎn)或機(jī)械設(shè)備、電源火源附近；領(lǐng)回的材料必須有專人看管。

（6）裝藥前，非爆破作業(yè)人員和機(jī)械設(shè)備均應(yīng)撤離至指定安全地點(diǎn)或采取防護(hù)措施，否則不得將爆破器材運(yùn)到工作面。

（7）裝藥和堵塞應(yīng)使用木、竹制的炮棍，并不得用力猛搗，嚴(yán)禁使用金屬棍棒裝填。

（8）裝藥和堵塞的過程中，須謹(jǐn)慎保護(hù)導(dǎo)爆管腳線以及連接件等。

（9）嚴(yán)禁邊打孔邊裝藥。

（10）起爆前，必須將剩余爆破器材撤出現(xiàn)場，交給炮車退庫，不得存放于工地，更不得帶離工作面。

（11）起爆人員事先必須選定安全掩蔽地點(diǎn)，撤退道路上不得有障礙物。

（12）爆破后，應(yīng)檢查所有裝藥孔是否全部起爆，發(fā)現(xiàn)瞎炮或懷疑有瞎炮，應(yīng)立即報(bào)告并及時處理，應(yīng)在附近設(shè)明顯標(biāo)志，并采取相應(yīng)的安全措施。

（13）處理瞎炮時，無關(guān)人員不準(zhǔn)在場，應(yīng)在危險區(qū)邊界設(shè)警戒，危險區(qū)內(nèi)禁止進(jìn)行其它作業(yè)。處理瞎炮應(yīng)根據(jù)爆破方式，采取相應(yīng)的方法進(jìn)行處理。

6 結(jié)論

在五江區(qū)段隧道下穿假日酒店過程中，采用電子雷管爆破，實(shí)現(xiàn)單孔一段，一次起爆，很好地解決了地鐵隧道近距離下穿高層建筑物爆破振速控制的諸多難題?？梢缘玫揭韵陆Y(jié)論：

（1）利用電子雷管在0～16000ms范圍內(nèi)為每發(fā)雷管任意設(shè)定延期時間的特點(diǎn)，增大了分段數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了隧道上臺階一次起爆；

（2）電子雷管具有較大的延期范圍，避免了爆破振速的疊加，實(shí)現(xiàn)了降低爆破振速的目的。

電子雷管在五江區(qū)間隧道下穿建筑物中的成功應(yīng)用，為類似工程施工提供了一定的參考借鑒價值。

[責(zé)任編輯：楊玉潔]