电子雷管在地铁隧道下穿建筑物爆破开挖中的应用

戴斌

【摘 要】青岛地铁一期工程（3号线）五四广场站至江西路站区间隧道处于中风化和微风化花岗岩地层。隧道沿线共下穿多座高层建筑物。本文重点研究了地铁隧道钻爆开挖在下穿建筑物中如何控制爆破振速，保证建筑物安全的相关技术。通过电子雷管的应用，总结出地铁隧道下穿建筑物爆破施工方法和施工参数。

【关键词】地铁隧道；下穿建筑物；电子雷管；爆破

1 工程概况

五四广场站至江西路站区间（简称：五江区间）隧道沿香港中路前行，后转到南京路下方。区间隧道左右线长分别为1270.675m和1299.467m，采用矿山法施工，钻爆法开挖。隧道沿线主要穿过中风化带花岗岩和微风化花岗岩，上覆杂填土、强风化花岗岩上亚带、强风化花岗岩中亚带，并穿过F8、F9两条破碎带。地下水丰富，按赋存方式主要为第四系松散堆积层孔隙水和基岩裂隙水。区间地势起伏较大，隧道埋深约为8.0m～28.0m。地面交通繁忙，人流、车流量大，建筑物密集，隧道下穿青岛市公共资源交易大厅、假日酒店、新贵都小区1#楼、伟东尚城小区2#楼、伟东尚城小区3#楼和伟东尚城小区4#楼共计6座高层建筑物，下穿总长度达750m。6座建筑物中，假日酒店楼层地上25层，地下4层，结构最为复杂，底板距离隧道洞顶距离最近，仅为11.2m，爆破开挖对建筑物影响最大。

2 工程施工难点分析

由于五江区间处于闹市区，地表建筑物密集，车流、人流量大。隧道爆破开挖过程中，爆破振速控制施工的难点。根据设计要求爆破振速应控制在2cm/s以内，这对硬岩隧道的爆破开挖作业难度较大。从隧道上方建筑物信息表可以看出，这6座建筑物中，高度最大、距隧道距离最近的是假日酒店，因此该座建筑物下穿过程爆破控制是施工的重中之重。本文以下穿假日酒店爆破开挖为例展开研究。假日酒店与隧道位置关系图见图1。

3 电子雷管介绍

电子雷管是一种可以任意设定并准确实现延期发火时间的新型电雷管，具有雷管发火时刻控制精度高、延期时间可灵活设定两大技术特点，其本质是采用一个微电子芯片取代普通电雷管中的化学延期药与电点火元件，不仅大大地提高了延时精度，而且控制了通往引火头的电源，从而最大限度地减小了因引火头能量需求所引起的延时误差。新的电子雷管起爆系统延期时间以1ms为单位，可在0～16000ms范围内为每发雷管任意设定延期时间。电子雷管起爆网络系统由电子雷管、编码器、起爆器三大系统组成。

4 爆破方案设计

4.1 爆破方案选择

根据区间隧道爆破试验结合假日酒店自身的特点，以及地理位置和地质条件，下穿建筑物爆破方案采用台阶法开挖，循环进尺取1m，为降低最大单段装药量，采用Φ150mm大直径中空眼，爆破顺序为：菱形掏槽眼、爆辅助眼、内圈眼、周边及底眼。严格控制炮孔深度、单段装药量，采取多种减振措施，减轻爆破对围岩的扰动及对支护结构的不利影响，同时减轻对上面建（构）筑物的震动，满足《爆破安全规程》和设计要求的允许爆破振速的要求。

4.2 爆破设计

4.2.1 爆破材料选择

炸药采用2号岩石乳化炸药，药卷规格Φ32mm×300g。雷管选用电子雷管，延期时间以1ms为单位，可在0～16000ms范围内为每发雷管任意设定延期时间。采用凿岩钻机打眼，炮眼直径42mm。

4.2.2 最大单段装药量计算

按萨道夫斯基公式进行单段装药量计算：

Q=R3（v/k）3/α

Q-最大单段装药量，kg；

R-爆源中心至被保护建筑物的最小距离，m；爆源中心至被保护建筑物的最小距离R2=a2+b2，（a为水平距离，b为垂直距离），R取11.2m；

V-保护对象所在地质点振动安全允许速度，cm/s，v取2cm/s；

K、α-与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。

根据建筑物调查资料R取最小值11.2m，根据爆破试验回归分析k=100、α=1.5由此得出最大单段装药量Q=0.0.56kg。

4.2.3 爆破设计

围岩以微风化花岗岩为主，节理、裂隙不发育，采用钻爆法施工，台阶法开挖，台阶长度6m～9m，上台阶高度3.2m，上台阶开挖面积13.9m2，下台阶开挖面积18.1m2。以Ⅲ级围岩为例，上台阶炮眼布置图见图2，钻爆设计参数表2，并按照检测结果调整装药量。

4.3 爆破振速分析

4.3.1 爆破振速监测方法

采用成都中科测控有限公司生产的TC-4850爆破测振仪2 台。现场测试前，为保证测试数据准确，对测试用的传感器及放大器、采集仪必须进行系统标定。监测地点为建筑物地下室底板，以爆破点正上方点为圆心，半径为10m的范围内监测。

4.3.2 爆破振速监测数据分析

通过监测数据分析，在假日酒店位置隧道下穿段爆破开挖中采用中空孔菱形直眼掏槽、单孔电子雷管起爆技术将爆破振速控制在2cm/s的允许范围以内，实现了一次起爆，大大节省了工期。

5 施工安全保证措施

（1）爆破作业人员必须身体健康，经过专业培训，考试合格，并取得《爆破员作业证》，方可从事爆破作业，作业人员进入施工现场必须戴好安全帽，系好帽带，严禁穿拖鞋、硬底鞋或赤脚进入施工现场。

（2）必须使用符合国家标准或部颁标准的爆破器材。

（3）现场应由专人警戒，操作人员必须服从统一指挥。

（4）所有火工材料不得带离工作面，剩余的火工材料必须及时交给现场负责人退库。

（5）所有的雷管、导爆索、炸药等火工材料，要有专人负责领退；材料领回后禁止堆放在一起，禁止在危险地点或机械设备、电源火源附近；领回的材料必须有专人看管。

（6）装药前，非爆破作业人员和机械设备均应撤离至指定安全地点或采取防护措施，否则不得将爆破器材运到工作面。

（7）装药和堵塞应使用木、竹制的炮棍，并不得用力猛捣，严禁使用金属棍棒装填。

（8）装药和堵塞的过程中，须谨慎保护导爆管脚线以及连接件等。

（9）严禁边打孔边装药。

（10）起爆前，必须将剩余爆破器材撤出现场，交给炮车退库，不得存放于工地，更不得带离工作面。

（11）起爆人员事先必须选定安全掩蔽地点，撤退道路上不得有障碍物。

（12）爆破后，应检查所有装药孔是否全部起爆，发现瞎炮或怀疑有瞎炮，应立即报告并及时处理，应在附近设明显标志，并采取相应的安全措施。

（13）处理瞎炮时，无关人员不准在场，应在危险区边界设警戒，危险区内禁止进行其它作业。处理瞎炮应根据爆破方式，采取相应的方法进行处理。

6 结论

在五江区段隧道下穿假日酒店过程中，采用电子雷管爆破，实现单孔一段，一次起爆，很好地解决了地铁隧道近距离下穿高层建筑物爆破振速控制的诸多难题。可以得到以下结论：

（1）利用电子雷管在0～16000ms范围内为每发雷管任意设定延期时间的特点，增大了分段数量，实现了隧道上台阶一次起爆；

（2）电子雷管具有较大的延期范围，避免了爆破振速的叠加，实现了降低爆破振速的目的。

电子雷管在五江区间隧道下穿建筑物中的成功应用，为类似工程施工提供了一定的参考借鉴价值。

[责任编辑：杨玉洁]