地铁明挖区间爆破施工技术分析

地铁明挖区间爆破施工技术分析

马三骏

中铁七局西安铁路工程有限公司  陕西西安710000

摘要：城市化发展进程下，地铁施工规模逐渐扩大，地铁区间线路逐渐向四周延伸，施工周围的环境与地层情况日益复杂，在保障施工工期与施工安全的基础上，还要针对明挖区间硬岩地层采取合理的爆破技术，科学制定浅层松动爆破施工方案，同时配合机械设施开挖技术，综合各项参数，做好管道与城市主干道的有效保护。

关键词：地铁施工；明挖区间；爆破施工

引言：现阶段城市发展速度较快，地铁建设不断提速，车站施工进度受到限制，城市主干道、地下管道等特殊区域存在硬岩地层情况，对于该区域的爆破施工存在着施工进度慢与风险高的特点，一旦控制不当将会导致爆破飞石与振动波，从而引发安全事故，因此有必要加强对对爆破施工技术的合理设计。

1 地铁明挖区间爆破施工特点

分析地铁项目施工时明挖区间爆破施工的技术特点，大致体现为以下几部分：（1）明挖区间处于砂岩地层，局部有泥岩，岩层强度可以达到50MPa，常规施工机械无法达到工程开挖要求，需要使用爆破作业联合机械出渣的施工措施。（2）依靠围护桩与内部钢支撑相结合的方式，其中钢支撑的直径为609mm，两侧使用千斤顶完成加固，要求支撑水平与竖向间距保持在3m和4m左右，基坑内存在密集钢支撑，在开挖爆破时应加强对施工技术的有效控制，无论是飞石，还是爆破振动波，都有可能对钢支撑稳定性造成影响，从而不利于保障基坑稳定与安全。（3）根据实际施工情况得知，在地铁明挖区间的南侧10m区域有双向8车道主干道，该区域通行车辆较多，一旦没有做好爆破控制，车辆将有可能遭受飞石打击。工程北侧4m位置存在一根DN300材质的高压燃气管道，该管道的埋深在2m左右，一旦爆破施工时控制不当，振动波将会对管线产生振荡挤压，从而引发管道燃气泄漏事故[1]。

2 地铁明挖区间爆破施工技术分析

2.1爆破设计

采用“导爆管雷管毫秒微差起爆”施工方式完成浅孔孔洞爆破施工作业，为加强对爆破振动的有效控制，结合现场施工实际情况，施工人员采取“多打孔”施工方式，尽可能的在规定期间内完成爆破与开挖等操作。整个过程的爆破设计要点包含以下内容：

（1）遵循“从上至下”的原则，采用分台阶的作业方式，兼顾小间距的浅孔松动爆破施工，随后使用机械设备进行开挖，整个明挖区间一共有6个区域，各区域开挖施工作业面可以划分为多台阶爆破开挖步骤，台阶长度大约在13m左右，高度分别为2m，所有作业面在形成之后单个施工区域内的爆破量为2200m³，要求相应人员提前准备好炸药和机械装备。

（2）维护地下基坑和管线施工安全，有必要在围护桩结构的内侧提前留出2m左右的保护层，同时做好预裂爆破孔的有效设置，如果基坑中有格构柱，有必要挖好减震沟，做好振动波隔断传递工作。

（3）对于燃气管道，建议在下部1.5m的位置垫好细砂，设置观测点，完成管道悬空开挖，使用工字钢悬吊防止振动波影响施工。

（4）选取爆破直径和台阶的高度，在距离管道20m的范围内应用型号为JL70钻机，钻孔施工时要求炮孔的直径和台阶的高度分别达到mm和2m。距离管道20m之外的区域使用钻机时需要及时更换钻头，要求炮孔直径和台阶的高度分别达到70mm和3m。合理选择底盘抵抗线，由于变动范围很大，建议按照台阶的实际高度来确定，相应计算公式如下：

公式当中，W1指的是底盘抵抗线，单位为m；H指的是台阶的高度，单位为m，按照工程设计资料与地质情况，取W1=1.6m。

（5）在确定孔距与排距的时候，需距离明挖基坑外的管道20m范围内实施爆破措施，此时炮孔的密度系数m=0.8~1，孔距a的计算公式如下：

a=mW1=（0.8~1）W1=（0.8~1）×1.6=1.3~1.6m

按照明挖区间实际施工情况，联合地质条件，孔距取值1.5m，排距b=0.8a=1.2m。

如果选择在管道20m以外的外围进行爆破施工，此时炮孔密度系数计算公式如下：

0.8~1：a=mW1=（0.8~1）W1=（0.8~1）×2.5=2~2.5m

本施工方案孔距与排距的取值分别为2.5m和2m。

（6）气体爆破方式更加安全，适合用于地铁明挖区域。该爆破方式震动小，震动和撞击均无法激发发热装置，因此充装、运输、存放具有较高的安全性；.致裂扩散半径可达 10m 以上，可减少抽采钻孔数量。

（7）按照开挖和实际运输情况，起爆孔的数量在100个以内。完成上述操作后续加强对管线的有效保护，管道在距离爆破面20m的位置，爆破引发的振动波会导致管线下部土体发生下沉，这个时候管线将会悬空甚至受损。对此，可使用U型螺栓悬吊紧固管道，沿着管道的纵向布置吊点，随后完成管道西方回填，再利用混凝土达到硬化效果，使用细砂进行回填即可，相应操作如图1所示。

图 1 地铁明挖曲线管线处理

2.2施工操作要点

2.2.1爆破前准备工作

确立爆破工作小组，负责爆破施工的全过程安全保障。做好火工器材的设置与存放管理，安排专门人员负责看守，确立台账。积极联系专业化公安与爆破单位，做好现场爆破施工的统筹，同时完善沟通工作机制。大放坡展开明挖上方软土层挖出施工时，如果遇到了岩石区域，应提前测量地形条件，确定开挖工程量。

2.2.2钻孔施工控制

加强孔深控制，根据地层特性保障基坑围护桩和钢支撑不被破坏，完成连续性高效爆破作业，且爆破作业的深台阶高度在3m。控制钻孔精度，明挖区间属于长方形，上部使用钢支撑，两侧使用围护桩，炮孔应避开钢支撑，空位误差保持在20cm范围内，孔深误差不能超过30cm，如果失效必须重新打孔。应用PC220挖机进行施工，采取分段流水式爆破施工方式，及时出渣，确定出水点位，使用高硬度钻头，每进入1.5m需要提钻孔吹一次。

2.3安全警戒

气体爆破方式不会产生冲击波、明火、热源和因化学反应而产生的各种有毒有害气体，同时也不会对地铁施工造成任何负面影响，具有较高的安全性与稳定性。正式施工前需做好安全警戒：首先，起爆与爆破后检查。查看爆破网络，找出中断或者漏接的区域，检查无误后才能起爆。起爆后的10min后才能进入作业地点，观察是否有未爆破的地块，必要时可使用盲炮处理办法。其次，做好瞎炮处理工作，确认起爆网络完整无损后重新起爆，钻平行孔装药爆破，要求平行孔和盲孔之间的距离保持在30cm之内。使用竹木掏出孔内填塞物，再完成诱爆，操纵风水喷灌，吹出填塞物，及时回收雷管。最后，加强爆破飞石控制，保证炮孔验收合格，做好药包最小抵抗线的校核分析，及时调整爆破参数。关注炮孔位置，防止薄弱面在爆破施工作业中冲出飞石，依靠间接填塞等措施。

总结：总而言之，地铁明挖区间进行爆破施工，检查四周管线情况，分析钢支撑结构特性，合理设计爆破参数，维护地下基坑和管线施工安全，按照明挖区间实际施工情况，联合地质条件加强对钻孔以及起爆等一系列工序的有效控制，突出爆破施工技术的操作性与安全性技术优势。

参考文献：

[1]屈振岩.地铁明挖基坑工程爆破施工技术控制措施[J].设备管理与维修,2021(16):167-168.

[2]张江林.城市密集区地铁明挖车站爆破施工技术[J].四川水泥,2021(04):70-71.

[3]刘秀钫.敏感环境地铁明挖基坑控制爆破施工技术[J].交通世界,2020(11):146-147+150.