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中铁八局集团第四工程有限公司
摘要：控制爆破作业在如今的工程建设中应用极其广泛，其所处的施工环境也越来越复杂，对爆破施工安全技术的要求也更高。
关键词：地铁隧道施工；顶部薄层；爆破施工
1工程概况
贵州省贵阳火车北站是西南最大规模的综合性铁路交通枢纽，总建筑面积24万平方米，共分四个车场，设15站台32线。由我公司承建的贵阳北站国铁出站层基坑，其正下方是贵阳市轨道交通一号线的隧道，国铁基坑沿隧道前进方向开挖长度约87m，开挖宽度约70m，开挖深度为10～11m，开挖总量约5.5万m3。国铁出站层基坑开挖基底距离隧道拱顶距离为6m～9.2m。国铁基坑和隧道的平面示意图和侧面示意图见图1。
因隧道位置正处于国铁站房正下方，且隧道两侧净距2m的位置有两排深度超过隧道埋深的国铁站房桩基。所以在经专家评审的整体施工方案中，为防止开挖国铁出站层土石方开挖后隧道顶覆盖层过薄，隧道施工时形成冒顶和人工挖孔桩爆破时破坏隧道二衬，同时考虑到工期要求，整体施工顺序是：隧道掘进后一段再开挖已掘进部分隧道顶部的出站层土石方，开挖国铁出站层后施工桩基，桩基完成后再施工隧道二衬。由此形成开挖国铁出站层土石方和下方隧道同时施工，且隧道尚未开始施作二次衬砌。该项爆破方案通过专家评审，具有科学性和可行性。
在基坑开挖施工中，为确保下方隧道的结构和施工安全，我们采用了浅孔小台阶微差控制爆破技术，以2米为一级台阶高度分多台阶多临空面进行浅孔爆破，对于与隧道拱顶较近、在理论验算中如采用爆破有可能影响隧道安全的土石方层，则用机械破碎开挖；爆破施工结合现场的实际情况合理确定爆破参数以降低爆破振动，制定落实了安全控制措施，以严谨的科学态度、周密的施工组织，解决了在快速开挖出站层基坑的同时确保了隧道安全的难题，加快了贵阳北站整体的施工进度。经总结提高，形成本工法。
地下构筑物正上方近距离控制爆破施工以采取多种技术措施使爆破振动不致于危害下方构筑物结构安全、施工安全或人员安全为前提，选取能满足要求的最低爆破振速控制标准，通过建立爆破振动监测体系，实时调整爆破施工参数，分台阶创造多个临空面等方式降低爆破振动，减小对周边环境和下发构筑物的影响，达到安全、高效进行爆破施工，提高工效的目的。
3施工工艺流程及操作要点
3.1施工调查
调查爆破施工区域周边环境，对可能因爆破振动受到影响的建筑或构筑物要重点关注，并选取其中对爆破振动最为敏感的结构作为确定合理振动标准的基础。
3.2 爆破设计
（1）选取合理振动标准。在本工程中，由于下方为正在施工的隧道，只完成了开挖及初支，仰拱暂未施工，隧道整体抗震性能较差，而爆破区域距离隧道顶部最短距离仅为6m，因此把隧道的结构和施工安全作为控制要点。按照《爆破安全规程》（GB6722-2003）规定，为了确保施工期间隧道的绝对安全，考虑隧道的喷射混凝土初支，按混凝土初龄1-3d的下限进行选取，取隧道的安全允许振速为[V]=2.0cm/s。
（2）爆破方案设计。根据本工程的实际情况，基坑爆破采取浅孔小台阶爆破方法，采用多排微差控制爆破技术解决爆破对隧道扰动过大的问题。
（3）爆破参数设计。本工程采用浅孔凿岩设备，孔径为40mm，药卷直径为32mm。炮孔采用梅花形布置方式布置，如图2所示，其中a表示孔距，b表示排拒。
图2炮孔布置图
（4）爆破安全验算。一是爆破飞石安全验算，由于对爆破体采用了胶皮网覆盖，因此可以有效减少爆破飞石及个别爆破飞石的飞散距离，但是为了安全起见，复杂环境下浅孔小台阶爆破安全警戒距离至少为200m。二是，爆破振动验算，本工程中，由于基坑底部距离隧道顶的最近距离为6m，因此在施工中预留了5m保护层进行机械开挖，确保下方隧道结构和施工的绝对安全。三是，爆破冲击波验算，计算结果表明爆破冲击波可能的影响范围极为有限，因此不会对周边的人员及重要设施产生影响。同时，在设计中对炮孔采用胶皮网进行覆盖防护，胶皮网覆盖可以有效隔绝抵消部分空气冲击波能量，也可以进一步的削弱爆破冲击波的影响。
3.3 试爆
在正式爆破前在施工区域内选取一小块区域按爆破设计的网孔参数和单位耗药量，并在下方重要构筑物中设置好振动监测仪器后进行试爆；试爆的主要目的是对爆破设计的参数、起爆网络、对隧道的振动影响、防护方式、安全警戒等进行检验，为正式爆破施工积累有效数据。
3.4 调整爆破参数
根据试爆中的检测数据和爆破效果分析爆破振动对隧道的影响，适当调整爆破参数，以此作为实际设计及施工的重要依据及正式爆破的依据。
3.5 爆破施工
（1）清理浮土：首先对场地的表层土和松动岩石清除，露出岩石，达到能够钻孔爆破的条件。
（2）布孔和钻眼：钻孔前，根据爆破设计参数用红油漆按设计炮孔间距和布孔方式标明孔位，方便钻眼人员施工。浅孔小台阶爆破以手风钻打眼，钻孔的具体要求是准、正、平、直、齐；钻孔时由于意外原因较多，极易导致孔眼被堵而报废，因此必须进行检查和堵孔处理工作、防渗水，孔内积水在检查前清除，采取排水措施。
（3）爆破器材准备：每次爆破前，必须由持证的专业爆破人员将计划炸药用量运送至爆破点，且派人看守。
（4）装药和堵塞：必须严格按照设计装药结构和装药量进行装药，起爆炸药和雷管放在孔底和炮孔中间。堵塞材料使用粘土或砂加粘土，严禁用石块堵塞，为保证堵塞质量，每填入0.3m时用木棍或竹竿捣固密实。
（5）起爆网络连接：按照脚线编号，将各炮孔的脚线通过起爆线联为整体，起爆线与起爆器连接。每个炮孔的毫秒雷管段位必须对号入座，多台阶和分层爆破时，连线顺序应从上往下、从起爆终点至起爆起点；起爆网络连接完成后，要进行复查，防止出错。
（6）安装爆破监测仪器：爆破前在下方隧道拱顶和左右边墙上沿隧道纵向每20米安设一个测振仪，收集爆破振动数据。
（7）起爆与排危。在起爆前10分钟，人员与机具撤离爆破区域，安全警戒人员到位警戒，爆破完成后，应待专业人员检查有无哑炮，如有则排除哑炮后方可示意恢复正常，撤除警戒。
（8）调整参数。在正式爆破中，有可能出现岩层与试爆时的岩层不同，根据实时爆破监测的数据及时分析，调整爆破参数，并逐步微调雷管延时时差，以达到最佳的平峰减震的效果，有利于确保下方隧道的结构安全。
4工程质量安全控制
爆破作业过程中，在细化孔网参数技术交底的同时加强执行力度。钻孔阶段合理统筹安排挖方区的施工次序，钻孔工作完毕后及时装药爆破，并采取有效的措施加强对验收合格的成品孔的保护，避免在装药时出现漏孔、废孔。装药联管时，加强爆破操作人员的规范操作。回填时，根据孔径大小要求用一定级配粒度的渣石或泥土填塞，回填操作要求规范，防止出现卡孔、扯脱起爆药管的情况而出现拒爆和冲炮现象。
根据GB6722-2003《爆破安全规程》的有关规定以及爆破安全技术要求，为杜绝爆破施工中出现违章作业行为，最大限度避免安全生产事故的发生，尽可能减少生产过程对环境破坏，以及保障爆区四邻建（构）筑物不受损害、人员不受伤害，落实安全文明、环保施工措施。
5结束语
贵州省贵阳火车北站国铁出站层基坑处于轨道交通一号线隧道正上方，开挖底标高距离隧道拱顶6米，基坑开挖同时隧道进行掘进及初支施工；基坑爆破开挖应用本工法施工，解决了基坑开挖与隧道施工同时进行的难题。
参考文献：
[1]杜子建.大跨隧道拱盖法施工地层沉降分析[J].铁道标准设计.2014（03）
[2]罗彦斌，陈建勋.软弱围岩隧道锁脚锚杆受力特性及其力学计算模型[J].岩土工程学报.2013（08）
[3]李磊.深埋大断面隧道有限元二维应力分析[J].科技信息.2012（33）
摘要：控制爆破作业在如今的工程建设中应用极其广泛，其所处的施工环境也越来越复杂，对爆破施工安全技术的要求也更高。
关键词：地铁隧道施工；顶部薄层；爆破施工
1工程概况
贵州省贵阳火车北站是西南最大规模的综合性铁路交通枢纽，总建筑面积24万平方米，共分四个车场，设15站台32线。由我公司承建的贵阳北站国铁出站层基坑，其正下方是贵阳市轨道交通一号线的隧道，国铁基坑沿隧道前进方向开挖长度约87m，开挖宽度约70m，开挖深度为10～11m，开挖总量约5.5万m3。国铁出站层基坑开挖基底距离隧道拱顶距离为6m～9.2m。国铁基坑和隧道的平面示意图和侧面示意图见图1。
因隧道位置正处于国铁站房正下方，且隧道两侧净距2m的位置有两排深度超过隧道埋深的国铁站房桩基。所以在经专家评审的整体施工方案中，为防止开挖国铁出站层土石方开挖后隧道顶覆盖层过薄，隧道施工时形成冒顶和人工挖孔桩爆破时破坏隧道二衬，同时考虑到工期要求，整体施工顺序是：隧道掘进后一段再开挖已掘进部分隧道顶部的出站层土石方，开挖国铁出站层后施工桩基，桩基完成后再施工隧道二衬。由此形成开挖国铁出站层土石方和下方隧道同时施工，且隧道尚未开始施作二次衬砌。该项爆破方案通过专家评审，具有科学性和可行性。
在基坑开挖施工中，为确保下方隧道的结构和施工安全，我们采用了浅孔小台阶微差控制爆破技术，以2米为一级台阶高度分多台阶多临空面进行浅孔爆破，对于与隧道拱顶较近、在理论验算中如采用爆破有可能影响隧道安全的土石方层，则用机械破碎开挖；爆破施工结合现场的实际情况合理确定爆破参数以降低爆破振动，制定落实了安全控制措施，以严谨的科学态度、周密的施工组织，解决了在快速开挖出站层基坑的同时确保了隧道安全的难题，加快了贵阳北站整体的施工进度。经总结提高，形成本工法。
地下构筑物正上方近距离控制爆破施工以采取多种技术措施使爆破振动不致于危害下方构筑物结构安全、施工安全或人员安全为前提，选取能满足要求的最低爆破振速控制标准，通过建立爆破振动监测体系，实时调整爆破施工参数，分台阶创造多个临空面等方式降低爆破振动，减小对周边环境和下发构筑物的影响，达到安全、高效进行爆破施工，提高工效的目的。
3施工工艺流程及操作要点
3.1施工调查
调查爆破施工区域周边环境，对可能因爆破振动受到影响的建筑或构筑物要重点关注，并选取其中对爆破振动最为敏感的结构作为确定合理振动标准的基础。
3.2 爆破设计
（1）选取合理振动标准。在本工程中，由于下方为正在施工的隧道，只完成了开挖及初支，仰拱暂未施工，隧道整体抗震性能较差，而爆破区域距离隧道顶部最短距离仅为6m，因此把隧道的结构和施工安全作为控制要点。按照《爆破安全规程》（GB6722-2003）规定，为了确保施工期间隧道的绝对安全，考虑隧道的喷射混凝土初支，按混凝土初龄1-3d的下限进行选取，取隧道的安全允许振速为[V]=2.0cm/s。
（2）爆破方案设计。根据本工程的实际情况，基坑爆破采取浅孔小台阶爆破方法，采用多排微差控制爆破技术解决爆破对隧道扰动过大的问题。
（3）爆破参数设计。本工程采用浅孔凿岩设备，孔径为40mm，药卷直径为32mm。炮孔采用梅花形布置方式布置，如图2所示，其中a表示孔距，b表示排拒。
图2炮孔布置图
（4）爆破安全验算。一是爆破飞石安全验算，由于对爆破体采用了胶皮网覆盖，因此可以有效减少爆破飞石及个别爆破飞石的飞散距离，但是为了安全起见，复杂环境下浅孔小台阶爆破安全警戒距离至少为200m。二是，爆破振动验算，本工程中，由于基坑底部距离隧道顶的最近距离为6m，因此在施工中预留了5m保护层进行机械开挖，确保下方隧道结构和施工的绝对安全。三是，爆破冲击波验算，计算结果表明爆破冲击波可能的影响范围极为有限，因此不会对周边的人员及重要设施产生影响。同时，在设计中对炮孔采用胶皮网进行覆盖防护，胶皮网覆盖可以有效隔绝抵消部分空气冲击波能量，也可以进一步的削弱爆破冲击波的影响。
3.3 试爆
在正式爆破前在施工区域内选取一小块区域按爆破设计的网孔参数和单位耗药量，并在下方重要构筑物中设置好振动监测仪器后进行试爆；试爆的主要目的是对爆破设计的参数、起爆网络、对隧道的振动影响、防护方式、安全警戒等进行检验，为正式爆破施工积累有效数据。
3.4 调整爆破参数
根据试爆中的检测数据和爆破效果分析爆破振动对隧道的影响，适当调整爆破参数，以此作为实际设计及施工的重要依据及正式爆破的依据。
3.5 爆破施工
（1）清理浮土：首先对场地的表层土和松动岩石清除，露出岩石，达到能够钻孔爆破的条件。
（2）布孔和钻眼：钻孔前，根据爆破设计参数用红油漆按设计炮孔间距和布孔方式标明孔位，方便钻眼人员施工。浅孔小台阶爆破以手风钻打眼，钻孔的具体要求是准、正、平、直、齐；钻孔时由于意外原因较多，极易导致孔眼被堵而报废，因此必须进行检查和堵孔处理工作、防渗水，孔内积水在检查前清除，采取排水措施。
（3）爆破器材准备：每次爆破前，必须由持证的专业爆破人员将计划炸药用量运送至爆破点，且派人看守。
（4）装药和堵塞：必须严格按照设计装药结构和装药量进行装药，起爆炸药和雷管放在孔底和炮孔中间。堵塞材料使用粘土或砂加粘土，严禁用石块堵塞，为保证堵塞质量，每填入0.3m时用木棍或竹竿捣固密实。
（5）起爆网络连接：按照脚线编号，将各炮孔的脚线通过起爆线联为整体，起爆线与起爆器连接。每个炮孔的毫秒雷管段位必须对号入座，多台阶和分层爆破时，连线顺序应从上往下、从起爆终点至起爆起点；起爆网络连接完成后，要进行复查，防止出错。
（6）安装爆破监测仪器：爆破前在下方隧道拱顶和左右边墙上沿隧道纵向每20米安设一个测振仪，收集爆破振动数据。
（7）起爆与排危。在起爆前10分钟，人员与机具撤离爆破区域，安全警戒人员到位警戒，爆破完成后，应待专业人员检查有无哑炮，如有则排除哑炮后方可示意恢复正常，撤除警戒。
（8）调整参数。在正式爆破中，有可能出现岩层与试爆时的岩层不同，根据实时爆破监测的数据及时分析，调整爆破参数，并逐步微调雷管延时时差，以达到最佳的平峰减震的效果，有利于确保下方隧道的结构安全。
4工程质量安全控制
爆破作业过程中，在细化孔网参数技术交底的同时加强执行力度。钻孔阶段合理统筹安排挖方区的施工次序，钻孔工作完毕后及时装药爆破，并采取有效的措施加强对验收合格的成品孔的保护，避免在装药时出现漏孔、废孔。装药联管时，加强爆破操作人员的规范操作。回填时，根据孔径大小要求用一定级配粒度的渣石或泥土填塞，回填操作要求规范，防止出现卡孔、扯脱起爆药管的情况而出现拒爆和冲炮现象。
根据GB6722-2003《爆破安全规程》的有关规定以及爆破安全技术要求，为杜绝爆破施工中出现违章作业行为，最大限度避免安全生产事故的发生，尽可能减少生产过程对环境破坏，以及保障爆区四邻建（构）筑物不受损害、人员不受伤害，落实安全文明、环保施工措施。
5结束语
贵州省贵阳火车北站国铁出站层基坑处于轨道交通一号线隧道正上方，开挖底标高距离隧道拱顶6米，基坑开挖同时隧道进行掘进及初支施工；基坑爆破开挖应用本工法施工，解决了基坑开挖与隧道施工同时进行的难题。
参考文献：
[1]杜子建.大跨隧道拱盖法施工地层沉降分析[J].铁道标准设计.2014（03）
[2]罗彦斌，陈建勋.软弱围岩隧道锁脚锚杆受力特性及其力学计算模型[J].岩土工程学报.2013（08）
[3]李磊.深埋大断面隧道有限元二维应力分析[J].科技信息.2012（33）