中铁二十五局集团第五工程有限公司 山东青岛 266000
摘要：青岛地铁4号线某区间隧道下穿崂山路，左线隧道拱顶到路侧民房最近水平距离为6.4m，竖直距离为19m，由于侧穿民房均为20世纪80年代修建的砖混结构楼房，基础和楼体的强度及整体性相对较差，对爆破振速要求极为苛刻，需控制在0.5cm/s以内。若采取常规爆破方法，则振速极易超限，信访形势非常严峻。因此摸索出既能保证振速不超限，又能保证施工进度的爆破方案显得尤为重要。根据以往施工经验和理论研究，掏槽方式的选择与爆破振动大小直接相关。为此项目开展了爆破掏槽方式技术攻关，确定了菱形中孔掏槽、楔形掏槽、六孔楔形掏槽三种方案进行爆破试验，共计18炮次。在统计分析炮次与振速最大值之间对应关系的基础上确定了最优掏槽方案，并提出了爆破安全管理措施，既保证了振速不超限，又保证了施工进度，取得了良好的社会效益和经济效益，为今后类似工程提供了借鉴经验。
关键词：地铁隧道；侧穿；砖混民房；爆破振动控制
1 引言
当隧道近距离侧穿建筑物且埋深较浅时，其掘进时的爆破振动会对地表建筑物造成墙体开裂、结构错位等破坏，在采用矿山法修建地铁隧道时，如何有效降低爆破振动对地表建筑物的影响，已经成为了一个非常重要的课题。
对隧道下穿建筑物振动危害控制，国内外学者做了大量的科研工作，文献[1]采用预裂爆破技术保护地表建筑物的安全。文献[2]采取了大直径双中空直眼掏槽，孔内分段延期爆破、控制单段最大起爆药量的方法起到了较好的振速控制效果。文献[3]过减小最大单段药量、多分段和增加上下台阶的距离等措施来优化爆破方案，将隧道下穿砖混结构建筑物时的振速控制在安全合理的范围内。文献[4]在大连地铁修建过程中使用先行预裂带使爆破振速减小。然而这些减振措施所依据的工程背景，通常为隧道建筑状况良好，或仅下穿单洞建筑物，工期和成本压力无要求且振速指标控制不严，但在建筑状况较差、振速控制苛刻、工期紧迫时，非常有必要进行专项研究，以达到社会效益和经济效益的最佳平衡点。本文依据的工程背景，隧道拱顶到建筑物最小水平间距为6.4m，分别采用了菱形中孔掏槽、楔形掏槽、六孔楔形掏槽等方式进行爆破振动试验，并在青岛地区首次采用电子雷管，过程中采取隔音门、隔音炮被等管控措施，通过对振动监测数据进行统计分析，总结出了根据距离建筑物远近的不同所对应的不同的掏槽方式，确保下穿段全过程的不超标，顺利通过了危旧建筑物，也保证了施工进度。
2 工程概况
青岛地铁4号线某区间全长采用钻爆法施工，根据线路走向和距离建筑物的位置关系，将左线ZDK29+470-ZDK30+000段作为爆破施工管控范围，控制振速目标为0.5cm/s以下。左线隧道拱顶到路侧民房最近水平距离为6.4m，竖直距离为19m，由于路侧民房均为年代久远的危旧楼房，且施工地点靠近国家级旅游风景区，对爆破振速要求苛刻，对现场信访维稳和工期造成较大压力。隧道与路侧民房平面相对位置如图1所示。
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图1 线路与周边建筑物平面位置关系示意图
地质情况从上到下依次为素填土层、粗砂层、卵石层、粗砾砂、卵石和中风化花岗岩、微风化花岗岩。左、右线隧道均处于中风化花岗岩地层中，围岩级别为Ⅳ级。
3爆破开挖方案
根据隧道围岩情况及振动控制要求，隧道采用上、中、下三个台阶施工，上台阶高度为4.0m，开挖面积为25.6㎡，中台阶高度为3.0m，开挖面积为22.8㎡，下台阶高度为2.576m，开挖面积为19.58㎡。中台阶和下台阶有较大自由面，振动控制相比上台阶相对容易，本文仅讨论上台阶的三种掏槽方式对爆破振速的影响。隧道上台阶断面炮眼布置图如图2所示，钻孔机具采用YT-28型气腿式凿岩机，2.0m长的钎杆、直径φ42mm的钎头。炸药采用2号岩石乳化炸药，药卷重量为200g，雷管采用电子雷管。
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图2 隧道上台阶断面炮眼布置图（菱形中孔掏槽）（单位：mm）
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图3 菱形中孔掏槽炮眼布置图
4 掏槽方案比选
4.1菱形中孔掏槽
现场共进行了9次试验，围岩级别为Ⅳ级，中风化花岗岩，掏槽眼布置情况如图3所示，爆破参数及爆破效果见表1。
表1 菱形中孔掏槽爆破参数及爆破效果表
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续表1 菱形中孔掏槽爆破参数及爆破效果表
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4.2楔形掏槽方案
现场共进行了5次试验，围岩级别为Ⅳ级，中风化花岗岩，掏槽眼布置情况如图4所示，爆破参数及爆破效果见表2。
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图4 楔形掏槽炮眼布置图
表2 楔形掏槽爆破参数及爆破效果表
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4.3 六孔楔形掏槽方案
现场共进行了3次试验，掏槽眼布置情况如图5所示，爆破参数及爆破效果见表3。
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图5 六孔楔形掏槽炮眼布置图
表3六孔楔形掏槽爆破参数及爆破效果表
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5 爆破施工过程中管控措施
5.1爆破设计交底
严格按照拟定的爆破设计方案进行交底，并根据现场勘查和爆破补充设计及时进行动态调整，做到一炮一交底。现场工区负责人、技术员、安全员、爆破监理等人员必须全程参加班组长对施工人员的交底，使现场工人熟悉各工序的质量要求，现场技术人员必须熟练掌握质量把控要点。
5.2爆破安全教育
严格按照国家法律、法规，业主单位相关要求进行爆破班前教育，使爆破人员掌握施工安全管控要求，爆破施工过程中的问题处理及爆破后检查管控要点，坚决杜绝工人麻痹大意心理。
5.3钻孔、装药、连线、延时施工管控措施
现场技术员必须做好钻孔施工的旁站和监督工作，根据爆破设计在钻孔前用喷漆进行孔位放线，根据爆破进尺要求合理选择钻孔深度，并做好钻孔验收工作，验收合格后方可进行下道工序。由专职爆破员负责爆破水袋填塞、装药、连线、封堵的指导和监督工作，并负责对电子雷管进行延时设置。装药时严格控制装药量，杜绝工人因“图快、省工”而私自加大药量，造成振速超限。
5.4现场安全警戒及减振措施
由现场工点负责人负责爆破警戒工作，安全员负责警戒实施，爆破作业前进行爆破公示，使周边居民和爆破作业人员必须清楚各种警戒信号的含义，明确在各种警戒信号下该如何做。起爆前，所有人员和车辆必须撤离到安全区域，并由现场安全员做好横通道隔音门关闭及竖井隔音板的就位工作。在爆破过程中要做到“四个统一”，即统一指挥、统一行动、统一时间、统一信号。
5.5爆破振速监测
测点布置在隧道掌子面拱顶左侧6m、10m及建筑物处，并建立微信工作群，及时将监测数据上传，确保信息及时反馈，为动态调整爆破参数提供指导。
6结论
（1）菱形中孔掏槽方式可靠可控，爆破进尺1m，单孔装药量0.6kg，掏槽数量16个，辅助眼45个，周边眼30个，底板眼8个，单段最大装药量0.6kg，一次起爆药量39.8kg，掏槽单孔起爆，实施控制稳定，爆破振速控制效果较好。但孔多装药量大，作业时间长，经济性较差。建议在距建筑物最近处，采取菱形中孔掏槽、逐孔起爆方案，可有效控制爆破振速在0.4cm/s之内。
（2）楔形掏槽方式可行，爆破进尺1m，单孔装药量最大0.6kg，掏槽数量12个，辅助眼39个，周边眼30个，底板眼8个，单段最大装药量0.8kg，一次起爆药量34.4kg，距离建筑物10m位置爆破振动控制较好，缺点是掏槽炮孔角度不易控制。建议在爆破管控范围内，距建筑物较远处采用。
（3）六孔楔形掏槽掏槽中孔位置及角度控制难度大，爆破进尺1m，单孔装药量0.45kg，掏槽数量6个，单段最大装药量1.8kg。掏槽炮眼受中孔影响炮眼间距较大，炮眼与中孔眼底距离难以控制，甚至串孔，掏槽效果难以保证，且振动不稳定，中孔数量多，经济性较差，不建议采用。
参考文献：
[1]李地元，王涛.浅埋隧道爆破施工对地表建筑物安全的试验和数值分析[J].中国安全生产技术，2015,11（11）：112-117
[2]宗琦，吴杨勇等.地铁隧道下穿砖混结构建筑物爆破振动控制.安徽理工大学学报（自然科学版）Vol.39 No3 May 2019
[3]陈静，王海亮.浅埋地铁隧道近距离下穿危旧建筑物爆破振动风险控制技术,国防交通工程与技术，2014第5期王梦恕.中国隧道及地下工程修建技术[M].北京：人民交通出版社,2010；8-11.
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