1、浅谈地铁浅埋暗挖爆破设计摘要：本文依托南京地铁一号线南延线安德门站宁丹路站双线隧道的钻爆的施工，对矿山法钻爆施工各项参数的确定、爆破过程、震动监测等内容进行优化，正确指导爆破施工，成功地控制爆破振动速度，对于城市软质岩石条件下的地下工程具有借鉴意义。 关键词：地铁隧道；钻爆设计；钻爆施工 中图分类号：TU2 文献标识码：A 1 引言 随着城市轨道交通的线路的快速发展，不可避免出现一些在城市建构筑物密集的地下进行浅埋隧道爆破开挖施工,施工中减小爆破震动速率，降低建筑物的差异沉降，确保地面建构筑物安全尤为重要。微差控制爆破减震技术施工控制是矿山法隧道施工控制关键。 2 工程概况 2.1 设计概况
2、南京地铁一号线南延线 TA01 标安德门站宁丹路站矿山法区间隧道全长为 426.59m。区间隧道拱顶覆土厚度约为 10.617.1m。其中双线单洞隧道长 345.62 米；三连拱断面隧道长 17 米；双连拱断面隧道长 59.97米。 区间隧道采用复合式衬砌结构，初期支护采用锚、网、喷联合支护。隧道二次衬砌采用 C30、S8 钢筋混凝土，初期支护和二衬结构之间设全包防水层。 2.2 工程地质和水文地质 该段区间所属地貌为构造剥蚀丘陵岗地区，地势起伏较大，区间岩土体结构比较 复杂，岩体埋藏很浅。区间穿越地层主要为白垩系葛村组紫红色泥质粉砂岩、上侏罗系龙王山组凝灰岩强风化层和中风层。 区间隧道覆土从
3、上到下依次为：杂填土、粘土、粉质粘土混卵砾石、泥质粉砂岩(强风化)、泥质粉砂岩(中微风化)、蚀变安山岩(强风化)、蚀变安山岩(中风化)、安山岩(破碎中风化)、安山岩 (中风化)、安山岩(微风化)等层。 安宁区间隧道围岩多多为泥质粉砂岩（中微风化） ，属于软岩，天然单轴抗压强度为 2.863.17Mpa。 本区间地下水类型主要为孔隙潜水和基岩裂隙水。根据区域水文地质资料，孔隙潜水年变幅约 1.00m，设计水位可按地面下 0.5m 考虑。场地位于湿润区的含水量小于 30%的弱透水层中，场地环境类型为类。 2.3 管线及周边建筑物状况 安宁区间工程范围内无控制性管线。区间周边建筑物密集，多为1-5
4、层商业、住宅、办公楼。 3 钻爆设计 本标段地质情况为、级围岩，施工中所采用的台阶法，爆破时掏槽眼和周边眼的布置是施工的关键。 钻爆设计主要原则采取微差控制爆破减震技术，利用毫秒延期雷管起爆的时差，相互干扰而削弱爆破产生的震动波，从而减小对周边环境的震动影响。 3.1 爆破器材及炮眼直径 非电毫秒雷管、导爆管、起爆器、四通、32mm 的乳化炸药等器材。钻孔直径取 42。 3.2 掏槽方式 选用二级复式楔形掏槽的方式。尽量充分利用楔形掏槽的易抛掷和减振作用与贯通掏槽的贯通临空面来最大限度地减轻振动。且掏槽眼比比设计掘进进尺加深 1020cm。 3.3 布眼形式 根据上下台阶法施工组织的不同，上断
5、面采用楔形掏槽环向布置，下台阶采用直眼层状布置。 3.4 光爆设计参数 爆破技术参数软岩中周边眼间距 3550cm，周边眼最小抵抗线4560 cm，相对距为 0.50.8，周边眼装药参数 0.070.12 kg/m。 3.5 控制同段最大装药量 一般建筑物和构筑物的爆破地震安全性应满足安全震动速度的要求，钢筋混凝土框架房屋 5 cm/s，在此选择 5cm/s 作为控制标准。 根据萨氏公式 V=K（Qm/R）, 式中：V振动速度，cm/s；k，场地系数； m药量指数，取 m=1/3；Q同段起爆药量，kg； R爆心距，m； 反算出所允许的同段最大装药量 Q，并在施工中不断根据监测结果来调整同段装药
6、量等爆破参数。本工程的场地系数在南京地区隧道爆破时实测掏槽爆破所得的 K、 值，经回归后取 K=250，=1.8。 爆破安全距离和单段最大装药量对应表 3.6 每循环炸药用量 qsL q爆破 1m3 岩石用药量，暂取为 0.6kg/m3； S断面面积，隧道断面为 43.908 m2； L掘进进尺 1.8m； 其中：掏槽眼药量增加 30%，辅助眼取(0.55-0.6)q; 0.6*43.908*1.8=47.42 kg 3.7 炮眼数目 qs/ad q单位用药量(kg/m3)0.6kg/m3； S开挖断面积(m2)，43.908 m2； a炸药装填系数取（即装药长度与炮眼全长的比值） ，a=47
7、.42/95=0.36； d每米药卷的炸药质量，kg/m，1 kg/m； 0.6*43.908/0.36/1=72 个； 加上周边眼 16.776/0.35+11.1/0.45=70 个，共计 142 个。 3.8 周边眼间距 在不偶合装药的前提下，光面爆破应满足炮孔内静压力小于爆破体的极限抗压强度，而大于岩体的极限抗强度的条件。按以下公式确定 E值。 Ec/ pKi d d炮眼直径，cm。 op岩体极限抗拉强度，Mpa。0.139 oc岩体极限抗压强度，Mpa。5.13 E周边眼间距，cm。 实施施工中，取得经验数据作为设计参数，一般 Ki=1018，即E=（1018）d，当炮眼直径为 32
8、mm40mm 时，E=35cm70cm。结合本岩层的性质 E5.13/0.139=36.9cm。 3.9 周边眼参数选择 采用简易经验公式: g=(E+W) La(Rb)1/2 g单孔装药量(Kg) ； E孔距(m) ，0.35； w抵抗线(m)，0.5； a系数，1.8； L孔深(m)，1.9； Rb岩石抗压强度(MPa)，2.863.07 Mpa； 本标段 E=0.35m W=0. 5m Rb=2.863.07MPa 单孔装药量 g=(0.35+0.5)1.90.0375(3.0)1/2=0.105Kg 集中度 g/L=0.055Kg/m ；密集系数 E/W=0.70 3.10 每米炮孔装
9、药量 q q 又称线装药密度或装药集中度，它是指单位长度孔眼中的装药量（gm） ， 适当的 q 值应该保证沿孔眼连线形成贯穿裂缝而保持新壁面的完整稳固 计算 q 值公式很多，选用公式： q=72.5rE1/2f1/3/D2 式中：r 为炮孔半径（m） ，一般取 0.022； E 为周边眼距（m） ； f 为岩石坚固性系数； D 为炸药爆速（ms） ，对于 32 的小直径乳化炸药，4.0kms， 所以 q=72.5*0.022* 0.351/2*31/3/4.02=85.1g/m 3.11 起爆方式及顺序 采用导爆管起爆法。采用孔内微差控制爆破，非电雷管起爆。微差时间用 115 段非电毫秒雷管控
10、制，以防止地振波相叠加而产生较大的振动。起爆顺序是先掏槽，后辅助眼，由里向外分层起爆，然后是底板眼、侧壁眼和压顶眼。 3.12 孔口堵塞长度 L0 L0=（0.20.5）W 一般堵塞长度浅眼不超过 20cm，深眼不超过 30cm。 3.13 炮眼布置形式 根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼和辅助炮眼底在同一垂直面上。 主线隧道采用上下台阶法施工，分上下两部施工。下图所示的炮孔布置图为拟布置图,施工过程中,炮孔位置依据岩体保留情况做适当调整。隧道循环进尺 1.21.8 米钻爆参数表 双线隧道上断面爆破布眼大样图 4 施工效果 安德门站宁丹路站区间隧道
11、顺利穿越地面建构筑物。 根据南京市房屋安全鉴定处对房屋的倾斜、沉降、裂缝测量监测，施工期间房屋最大倾斜率为 3.0，最大倾斜变化量为偏东 5.6mm，最大沉降点为 24.1mm，最大差异沉降量为 17.6mm。最大累计平均沉降速率为0.04mm/d。沉降速率符合建筑变形测量规程 （JGJ8-2007）规定的0.010.04mm/d 的稳定标准。安全鉴定结论：地面 3 处建筑物倾斜变化不大，建筑物基础沉降均匀、平稳，处于稳定阶段。 区间隧道爆破震动速率控制良好。施工中委托南京市地震局对爆破震动进行监测，监测数据均小于 1.0cm/s。 区间隧道洞身开挖、支护工程施工高峰期双线隧道开挖、支护最高完成 45.6m/月。 5 结束语 钻爆设计是一个不断修改、改进的过程，由钻爆设计开始、现场施工、效果检查、效果分析、修改完善，再进行下一循环的过程。 随着我国城市现代化水平的不断提高，地铁建设项目的数量和规模逐渐增大，为以后类似工程爆破施工参数的选择提供了参考。 参考资料 1杨小林. 地下工程爆破.武汉理工大学出版社.2009-8-1 2汪旭光.中国典型爆破工程与技术.冶金工业出版社 2006-9-1 3张云. 浅埋暗挖隧道近接建筑沉降控制技术J.隧道建设.2004，02：40-42+45.
